Повышение эрозионной

Тепловой поток, направленный в пористую стенку от высокотемпературных газов, идет на повышение энтальпии вдуваемого охладителя, имеющего на входе в пористую стенку температуру t0, а на выходе из нее — температуру горячей поверхности, равную температуре охладителя (?2 = TI , рис. 6.19, а, б). При этом часть теплоты снимается охладителем непосредственно в пористой стенке, а другая — на входе охладителя в нее. Взаимное перераспределение долей теплоты, снимаемых в пористой стенке и на входе в нее, зависит от интенсивности теплообмена внутри пористой стенки и от ее толщины. Однако допущение о равенстве температур 154

Процессы смесеобразования и горения топлива в камерах сгорания. В камерах сгорания ВРД протекают реакции горения топлива, в результате которых высвобождается термохимическая энергия, расходуемая на повышение энтальпии рабочего тела (смеси воздуха и продуктов сгорания топлива).

Часть этой энергии, необратимо переходящая в теплоту, равна И — А-а) <7в. c,z-i и идет на повышение энтальпии. Щ На рис. 5.1 изображен рабочий процесс на выходе из промежуточной ступени (активной с некоторой реактивностью) без исполь-

Поскольку здесь был допущен внешний теплообмен, то вследствие нагрева потока его энтальпия i повысилась без соответствующего понижения кинетической энергии; иначе говоря, за счет внешнего нагрева при сохранении кинетической энергии потока повысилась его энтальпия торможения. Этот способ позволяет исключить необратимую часть энергетических трансформаций, но при этом наблюдается повышение энтальпии торможения, на самом деле не имеющее места. Однако термодинамические параметры потока определяются при этом верно, что, по-существу, и требуется.

Рассмотрим работу ТТ при перегреве пара в адиабатической зоне. При этом вводим предположение, что не нарушается возврат конденсата. Если учесть, что энергия идет только на повышение энтальпии пара, выражение (1.75) для зоны испарения примет вид

где Д/7 — повышение давления воды в насосе, МПа; т]н — КПД насоса; г)Эм — КПД электромотора; ДА — повышение энтальпии пара в компрессоре, кДж/кг; р — плотность воды, т/м3.

Хотя при повышении температуры воды до 363° К ее капли примерно в два раза меньше капель, полученных при распыле воды с температурой 298 К, ощутимой разницы в длине зоны испарения распыленной подогретой воды нам обнаружить не удалось. Как и следовало ожидать, подогрев воды не оказал существенного влияния на конечную температуру парога-за, поскольку повышение энтальпии парогаза от повышения энтальпии воды было очень незначительным.

В современных блоках при сверхкритических параметрах пара удельная мощность питательного насоса близка к 4% от NH. Поэтому экономия от работы этого насоса с изменением его частоты вращения в соответствии с СД и имеющимся напором может быть весьма существенной. Чтобы извлечь эти выгоды, насос и его привод должны быть специально спроектированы для работы в широкой зоне частот вращения. При опенке уменьшения затрат мощности на привод питательного насоса при СД следует учитывать повышенные объемные расходы и, следовательно, гидравлические сопротивления во всем паоожидкостном тракте (включая парогенератор), а также меньшее, чем при постоянном давлении, повышение энтальпии воды в насосе.

Для промперегревателя обычно используется отбираемый из ЦВД и свежий пар, чем и определяется максимальная температура перегрева (на 15—40° меньше А))- Перегрев свежим паром снижает к. п. д. цикла, но потери от влажности пара в ЦНД существенно уменьшаются и повышается надежность турбины. ПП используют в тех случаях, когда путем сепарации нельзя достигнуть допустимой степени влажности в конце расширения. Выгодно применять двухступенчатый перегрев: сначала паром из отбора, а затем свежим, причем оптимальное повышение энтальпии пара — приблизительно одинаковое в каждой ступени. Часто допускают отступление от такой разбивки ступеней ПП из-за удобства "организации отбора пара (за внутренним цилиндром ЦВД). Добавляя перегрев отбираемым паром, можно снизить расход теплоты установкой приблизительно на 0,5%. Благодаря применению СПП, существенно уменьшаются потери от влажности в ЦНД.

Рассмотрим далее влияние промежуточного перегрева пара на эффективность работы при СД. Часть низкого давления такой турбины можно рассматривать как конденсационную турбину, работающую при скользящем давлении рп в ПП. Параметры процессов расширения (линии СоАз и CD на рис. VIII. 12, б) в этой части соответственно при номинальном и частичном расходах пара не зависят от способа регулирования ЧВД. Процессы изо-энтропийного расширения в ЧВД при частичной нагрузке изображаются соответственно линиями АоВ" (рис. VIII. 12, б) для соплового парораспределения, АВ — для дроссельного парораспределения при постоянном давлении и А' В' — при скользящем. Они аналогичны соответствующим процессам, показанным на рис. VIII. 12, а. Однако между ними есть принципиальное отличие. У турбины без промежуточного перегрева смещение вправо процесса расширения при СД и обусловленное им повышение энтальпии пара, покидающего турбину, увеличивало количество теплоты, отдаваемой каждым килограммом пара охлаждающей воде в конденсаторе. У турбин же с промежуточным перегревом пара потери в холодном источнике, как было показано выше, одинаковы для всех сравниваемых вариантов. Повышение же энтальпии пара за ЧВД при скользящем давлении уменьшает то количество теплоты, которое должно быть подведено к пару в промежуточном перегревателе. Этот возврат теплоты приносит дополнительный выигрыш у турбин, работающих при СД, по сравнению с аналогичными турбинами, имеющими при ПД дроссельное парораспределение.

уменьшения затрат мощности на привод насоса, что иногда предполагается при экономическом обосновании СД, а лишь часть ее, не превышающая, согласно исследованиям Л ПИ [7], 60% теоретически возможной величины. Это необходимо учитывать при определении удельного расхода теплоты нетто q = (Q — Gn. вД^'н) I(N — NB), где Ai'H — повышение энтальпии питательной воды в насосе. Однако даже с учетом этого уменьшение затрат на собственные нужды установки представляет одну из главных составляющих общего выигрыша в тепловой экономичности энергоблока от применения СД.

ЭРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ (от лат. erosio -разъедание) - постепенное послойное разрушение поверхности метал-лич. изделий в потоке газа или жидкости, а также под влиянием окружающей среды, механич. воздействий или электрич. разрядов (электроэрозия). Э.м.- комплексный физ. и физ.-хим. процесс, протекающий в результате окисления, наклёпа, остаточных напряжений, хрупкого и усталостного разрушения и др. Эрозионные процессы лежат в основе мн. видов обработки металлов (пескоструйная, электроэрозионная, УЗ), они же приводят к разрушению ме-таллич. изделий в условиях службы (при кавитации, трении). Повышение эрозионной стойкости деталей обеспечивается, в частности, выбором материала и его термич. обработки. ЭРСТЕД [по имени датского физика Х.К. Эрстеда (H.Ch. Oersted; 1777-1851)] - ед. напряжённости магн. поля в системе единиц СГС. Обозначение- Э. 1 Э=103/4л А/м = = 79,5775 А/м.

Возможно повышение эрозионной стойкости металлов с помощью различных покрытий как металлических, так и полимерных. Последние, однако, как правило, имеют ограниченный температурный порог применимости. Из металлических покрытий для защиты в условиях запыленности рекомендуется твердое никелирование (HRC 57) [45], твердосплавные покрытия [65], увеличивающие стойкость деталей в 1,5—1,7 раза.

ских и неметаллических материалов на магнитострик-ционном вибраторе и на эрозионно-ударном стенде. На рис. 29, заимствованном из {Л. 43], представлены результаты испытаний эрозионной стойкости ряда марок сталей на магнитострикционном вибраторе'. Среди этих сталей есть 'нержавеющая сталь марки 1X13, применяемая для изготовления лопаток паровых турбин. Исследованные образцы из стали марки 1X13 были закалены с ^= 1050° С и подвергнуты отпуску при / = = 700° С. Из рис. 28 видно, что сталь марки 1X13 после указанной термической обработки по своей эрозионной стойкости приближается к углеродистой стали той же твердости. Если же после закалки применить более низкую температуру отпуска, можно добиться увеличения твердости и эрозионной стойкости этой стали в несколько раз (см. кривую 4 на рис. 26; три группы точек на этой кривой соответствуют температурам отпуска 700, 550 и 500° С). Однако необходимо отметить, что повышение эрозионной стойкости материала таким способом лимитируется ухудшением пластичности и вязкости материала. В этой связи Л. А. Гликман [Л. 43] говорит о целесообразности применения местной или поверхностной закалки для увеличения эрозионной стойкости деталей.

В настоящей работе влияние содержания углерода на сопротивляемость стали гидроэрозии изучали на образцах из нелегированной стали с содержанием углерода от 0,03 до 1,0% в отожженном и закаленном состоянии (табл. 36). Опыты показали, что увеличение содержания углерода приводит к повышанию эрозионной стойкости как отожженной, так и закаленной стали. Для отожженной стали повышение эрозионной стойкости наблюдается при увеличении содержания углерода до 0,6—0,8%. Дальнейшее повышение содержания углерода в стали не приводит к заметному увеличению эрозионной стойкости (рис. 85) и даже снижает ее. Такая закономерность объясняется увеличением в структуре стали количества карбидной фазы и большими скоплениями карбидов. При содержании в стали 0,6% углерода в ее структуре имеется большое количество перлита, повышающего упругие свойства стали и ее сопротивление пластической деформации. Исследование показало, что перлит является прочной структурной составляющей и способствует увеличению сопротивляемости гидроэрозии.

Для сталей мартенситного класса с различным содержанием углерода, подвергнутых закалке, характерна та же закономерность, что и для перлитных сталей. Так, потери массы образца стали 12X13, содержащей 0,14% С, после закалки значительно больше потерь массы образца стали Х10С2М, содержащей 0,38% С. Кроме того, положительное влияние на эрозионную стойкость последней оказывают кремний и молибден. Эти данные показывают, что оптимальное содержание углерода в стали, при котором можно получить наибольшее повышение эрозионной стойкости после термической обработки, определяется количеством легирующего элемента и его природой.

ление разрушению, для феррита значительно меньше, чем для аусте-нита. Значительное повышение эрозионной стойкости стали с увеличением содержания хрома происходит не после отжига, а после ускоренного охлаждения (нормализация, закалка), когда сказывается влияние хрома на снижение температур фазовых превращений и увеличение дисперсности получаемой структуры. Наиболее сильно хром повышает эрозионную стойкость мартенсита. Так, увеличение содержания хрома до 5—6% в стали, содержащей 0,15% углерода, значительно повышает ее эрозионную стойкость после закалки по сравнению с состоянием после отжига.

проведенных испытаний свидетельствуют о том, что кремний показывает положительное влияние на сопротивление стали микроударному разрушению, причем оптимальным можно считать содержание кремния в стали 1,5% (табл. 55). При этом наибольшее повышение эрозионной стойкости достигается после закалки и отпуска при 350—400° С (рис. 104). При более высоком отпуске сопротивляемость стали микроударному разрушению снижается. В отожженных сталях влияние кремния при содержании его до 2% проявляется незначительно. Эрозионная стойкость сталей, содержащих около 3% и более кремния, после отжига снижается по сравнению со стойкостью сталей, имеющих меньшее содержание кремния. Отжиг этих сталей вызывает структурные изменения, связанные с выделением графита, который сильно снижает прочность микрообъемов стали. При содержании кремния более 2% заметно ухудшаются пластические и вязкие свойства стали, развивается хрупкость, в результате чего сопротивляемость микроударному разрушению резко падает.

Учитывая структурные особенности исследуемых сталей и их чувствительность к термической обработке, исследование эрозионной стойкости проводили на образцах с равновесной структурой и после закалки с отпуском по соответствующим каждой стали режимам. Результаты этих испытаний приведены в табл. 68. Полученные данные показывают, что влияние химического состава на эрозионную стойкость сталей проявляется как после отжига, так и после закалки. На сопротивляемость макроударному разрушению влияют содержание углерода, природа и количество легирующих элементов. При высоком содержании углерода эрозионная стойкость исследуемых сталей возрастает. Однако в ряде случаев эрозионная стойкость оказывается высокой и при сравнительно низком содержании углерода, но при наличии в стали определенного количества легирующих элементов, повышающих ее механические свойства в микрообъемах. Например, стали 15Х12ВНМФ и 1Х14НД при сравнительно небольшом содержании углерода обладают более высокой эрозионной стойкостью, чем стали типа 40X13 с повышенным содержанием углерода. Повышение эрозионной стойкости этих сталей объясняется наличием в их составе большого количества легирующих элементов, влияние которых усиливается присутствием в стали определенного количества углерода и хрома.

Повышение эрозионной стойкости мартенситных сталей после закалки и низкого отпуска не всегда практически оправдано из-за одновременного снижения ударной вязкости и пластичности. Наибольший интерес эти стали представляют после закалки и высокого отпуска, когда наряду с высокими прочностью и пластичностью они обладают достаточной эрозионной стойкостью (см. табл. 68).

У некоторых латуней появление в структуре участков а-фазы вызывает повышение эрозионной стойкости, а у других, наоборот, некоторое снижение сопротивляемости микроударному разрушению. Это происходит потому, что а-фазы в разных сплавах не идентичны по своей природе, и их влияние на эрозионную стойкость латуней различно.

Повышение эрозионной стойкости металлических деталей является очень важной задачей в развитии гидромашиностроения, судостроения и других областей техники, где детали подвергаются гидроэрозии. В этом направлении еще мало сделано для практического внедрения, тогда как некоторые мероприятия могли бы дать большой технико-экономический эффект. Мало выполнено систематических исследований в области повышения стойкости деталей против гидроэрозии. Ниже сообщаются результаты некоторых работ, выполненных в этом направлении. Многие из применяемых способов повышения эрозионной стойкости деталей общеизвестны. Поэтому указаны лишь результаты некоторых исследований.