Политропы расширения

Настоящая книга является учебником для студентов нетеплотехнических специальностей вузов, которым авторы на протяжении многих лет читали и продолжают читать этот курс в Уральском политехническом институте.

В Ульяновском политехническом институте был сконструирован прибор, позволяющий определять горизонтальные отклонения осей подкрановых рельсов и балок от проектного положения (Юдин В.Н. и др. Определение горизонтальных отклонений подкрановых путей от проектного положения //Промышленное стр-во. 1969, N 8. С. 45-46). Он имеет (рис.60) центрирующую каретку / со скобой 2 и экраном 3 с делениями. Горизонтальная шкала 4 служит для центрирования теодолита над осью рельса и измерения ширины колеи подкранового пути. Винт 5 с правой и левой резьбой предназначен для центрирования каретки по оси рельса с помощью губок б и 7 посредством штурвала 8. На каретке имеется уровень 9 и установочный винт 10 для контроля ее положения. Пластины / / служат для крепления полотна рулетки при измерении ширины колеи.

Большой объем экспериментальных исследований в этой области был выполнен в Томском политехническом институте под руководством проф. М.Ф. Полетики. В этих исследованиях для модифицирования поверхностных свойств инструментальных твердых сплавов различных групп (ВК, ТК, ТТК) использовались непрерывные газометаллические пучки ионов, генерируемые с помощью источника на основе разряда Пеннинга. Модифицированные ионными пучками различного состава инструменты испытывались при резании широкого круга обрабатываемых материалов, оценивалось изменение их износостойкости. Исследовалось влияние ионной имплантации режущих поверхностей на контактные нагрузки и температуры при различных режимах механической обработки. Экспериментально было установлено влияние ИЛО на фор-

Основные характеристики кинетики высокотемпературной коррозии сталей в условиях, сжигания эстонских сланцев получены при изучении этих процессов под влиянием летучей золы. Для ^установления характеристик коррозионной стойкости сталей под ' влиянием сланцевой золы с учетом особенностей ее превращения в продуктах сгорания топлива в Таллинском политехническом институте разработана соответствующая методика [110, 128].

Опыт эксплуатации паровых котлов на углях Канско-Ачинского бассейна показывает, что летучая зола этих углей не обладает агрессивными свойствами. Это подтверждено и лабораторными коррозионными исследованиями, проведенными в Таллинском политехническом институте [133]. Несмотря на изложенное, частые разрушения оксидных пленок на трубах поверхностей нагрева котлов при их очистке от золовых отложений могут вызвать иногда их заметный износ, интенсивность которого, как известно, связана с кинетикой коррозии сталей в продуктах сгорания топлива.

3. Очистка дальнобойными глубоковыдвижными аппаратами с вращающейся сопловой головкой. Система очистки разработана в Таллинском политехническом институте и названа ОТИ (OTI), находится в эксплуатации на многих электростанциях СССР, а также за рубежом. Система является универсальной — ее можно использовать как для очистки топочных экранов, так и для шйрмовых пароперегревателей [153, 165, 168, 169]. Применение глубоковыдвижных аппа-

Для точного экспериментального определения температурного поля в стенке трубы при ее резком охлаждения водой и получения данных о влиянии отверстия для термопары на точность измерения температуры в Таллинском политехническом институте разработана конструкция 'измерительного блока температуры в стенке трубы [175].

В Кишиневском политехническом институте при определении долговечности и предела выносливости стали с покрытиями при контактном нагружении использовали двухконтактную роликовую машину вертикального типа [76]. Образцы из нормализованной стали 45 покрывали слоем электролитического железа толщиной 0,2 мм. Испытывали роликовые образцы с длиной контактной линии 10 мм. Температуру поверхности образца измеряли хромель-копелевой термопарой, горячий спай которой приваривали к поверхности ролика. Для повышения точности испытаний и уменьшения погрешностей перед началом исследований машина «прогревалась», т. е. вместо испытуемого образца устанавливали ролик, который обкатывали до тех пор, пока температура контртела не достигала 45—48°0. Кроме того, предварительно проводили приработку поверхности образца по методике ступенчатого нагружения. Шероховатость контролировали по ГОСТу 2789—73. Приработанные образцы подвергали испытанию по схеме качения без проскальзывания при суммарной скорости качения 8,4 м/с при подаче в зону качения моторного масла. Испытания моделировали работу шеек коленчатого вала двигателя ЯМЗ-240. Начало прогрессирующего .выкрашивания поверхности фиксировали как визуально, так и при помощи специальной аппаратуры.

Наиболее- обстоятельно исследования газоабразивного изнашивания конструкционных материалов проводились в Таллинском политехническом институте [198—201] и Московском институте нефтехимической и газовой промышленности им. Н. М. Губкина [202— 204].

В ИПП АН УССР [30] изготовлена машина для исследования материалов на выносливость при плоском изгибе в условиях низких температур с возбуждением нагрузок кривошипным механизмом. Испытания можно проводить при консольном и чистом изгибе, при мягком и жестком нагружении. К машине для испытания образцов на усталость создана специальная криокамера20. В Украинском заочном политехническом институте [89] разработана электромагнитная установка для испытания на усталость при плоском изгибе и низких температурах (—196°С, жидкий азют) и в газообразной среде.

В Тульском политехническом институте [98] создана установка для испытаний при малоцикловом циклическом кручении с растяжением.

Для вычисления среднего показателя политропы расширения необходимо установить на индикаторной диаграмме положение граничной точки между процессами сгорания и расширения. Для двигателей с непосредственным впрыском продолжительность сгорания Аф выбирается в пределах 50 ... 100°. Для нагрузки,

где ff=V0/Vh — относительный объем вредного пространства; FQ и У^ — соответственно вредный и рабочий объемы цилиндра; А — степень повышения давления; т — показатель политропы расширения газа, остающегося во вредном объеме.

Задача 6.1. Одноступенчатый поршневой компрессор работает со степенью повышения давления Я = 10 и с показателем политропы расширения газа, остающегося во вредном объеме, /и =1,3. Определить коэффициент подачи компрессора, если относительный объем вредного пространства а = 0,04, коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании, ?7Р=0,975, коэффициент, учитывающий увеличение температуры газа от нагревания его при контакте со стенками цилиндра, ?7Т = 0,96 и коэффициент, учитывающий утечки газа через неплотности, >7ут = 0,98.

Задача 6.2. Одноступенчатый поршневой компрессор работает со степенью повышения давления Я = 3,5 и с показателем политропы расширения воздуха, остающегося во вредном объеме, т — 1 , 1 , Определить объемный кпд и коэффициент подачи компрессора, если относительный объем вредного пространства (7 = 0,045, параметры всасываемого воздуха /70=1'105 Па и ta = 25°C, параметры начала сжатия р} = 0,98 • 105 Па и /! = 36°С, расход всасываемого воздуха GK = Q,12 кг/с и воздуха, идущего на утечки, Gyr = 0,0024 кг/с.

Задача 6.3. Одноступенчатый поршневой компрессор работает со степенью повышения давления Я = 7 и с показателем политропы расширения газа, остающегося во вредном объеме, т— 1,3. Определить действительную подачу компрессора, если диаметр цилиндра D = 0,2 м, ход поршня 5=0,18 м, частота вращения вала п = 900 об/мин, относительный объем вредного пространства (Т = 0,05, и коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании, ^р = 0,92.

Задача 6.4. Одноцилиндровый одноступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления р\ = 1 '10 Па до p2 = 3,5'W Па. Определить действительную подачу компрессора, если диаметр цилиндра D = Q,2 м, ход поршня 5=0,15 м, частота вращения вала л = 16 об/с, относительный объем вредного пространства ст = 0,045, показатель политропы расширения газа, остающегося во вредном объеме, т =1,1 и коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании, >7р = 0,95.

Задача 6.9. Одноцилиндровый одноступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления /71 = 1'10 Па до Рг = 1' Ю5 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора и необходимую мощность электродвигателя с запасом 10% на перегрузку, если диаметр цилиндра D = 0,3 м, ход поршня 5=0,3 м, частота вращения вала «=12 об/с, относительный объем вредного пространства а — 0,05, показатель политропы расширения остающегося во вредном объеме газа /и=1,3, коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании, ^р = 0,94 и эффективный адиабатный кпд компрессора ^.^ = 0,75.

Задача 6.11. Двухцилиндровый двухступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления р\ = \' 10 Па до Pi— 13 • 105 Па. Определить действительную подачу компрессора, если диаметр цилиндра .D = 0,3 м, ход поршня 5=0,2 м, частота вращения вала п= 14 об/с, относительный объем вредного пространства ст = 0,05, показатель политропы расширения остающегося во вредном объеме газа /п=1,25, коэффициент, учитывающий потери давления между ступенями, ^ = 1,1 и коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании, »Ь=0,94.

В зависимости от вида рабочего тела, типа компрессора и условий работы показатель политропы расширения обычно составляет т= =0,9-=- 1,1; в среднем т=1.

Следует иметь в виду, что с уменьшением показателя политропы расширения т несколько снижается затрата внешней работы в компрессоре благодаря увеличению работы, получаемой за счет расширения рабочего тела, заключенного во вредном пространстве. Однако при этом одновременно падает объемная производительность компрессора из-за снижения объемного коэффициента. Анализ формулы (3.34) показывает, что при определенном размере вредного пространства отношение давлений в одной ступени ограничено условием обеспечения объемного коэффициента ?vc>0 или, что то же самое, (l-r-l/a)m>p2//7i.

где а — относительная величина мертвого пространства; рг; Тi — давление и температура в конце процесса всасывания; р3; Т3 — давление и температура в конце процесса нагнетания; пр — показатель условной политропы расширения по конечным параметрам газа (в конце процессов