Поверхности описывается

ружнои поверхности, омываемой водой (для предохранения от коррозии)

* Здесь и в дальнейшем значения коэфициента отнесены к поверхности, омываемой агентом.

Коэфициент теплопередачи k обычно относится к поверхности, омываемой водой:

]) теплоотдачи с поверхности, омываемой жидкостью. Тепло-в этом случае от поверхности нагрева передается непосредственно к жидкости и идет на парообразование. Коэффици-ент теплоотдачи соответствует а в области интенсивного теплообмена;

2) теплоотдачи с поверхности, омываемой паром. Тепло в этом случае от поверхности нагрева поступает к паровому потоку, откуда оно передается каплям жидкости и идет на их испарение. Коэффициент теплоотдачи соответствует а в области ухудшенного теплообмена.

Разумеется, существо дела не меняется, будет ли неподвижным газ, а перемещаться метеоритная пыль, баллистическая ракета, космический корабль, или же будет неподвижным какой-либо предмет, а перемещаться газ. Динамическое повышение температуры поверхности, омываемой газом, зависит при заданных свойствах газа от относительной скорости или, говоря точнее, от числа Маха в относительном движении, а также от геометрических факторов. В связи с последним обстоятельством следует различать местные и средние значения собственной температуры на стенке.

Сложнее решается вопрос о значении собственной температурь! на главной части поверхности, омываемой быстродвижущимся потоком газа. В пограничном слое, будь то ламинарном или турбулентном, происходит торможение элементов потока из-за действия соответствующих сил трения и, следовательно, имеет место внутреннее тепловыделение. Поскольку в направлении к стенке тепло, по условию, передаваться не может, тепловыделению вследствие трения противостоит теплопроводность (молекулярная или турбулентная) в направлении менее разогретой области, т. е. прочь от стенки. В стационарном состоянии оба взаимно противоположных эффекта компенсируют друг друга в каждой точке поля, обусловливая установление некоторого стабильного профиля температур по внешней нормали к стенке. Чем интенсивнее будет теплопроводность при фиксированной мощности местного тепловыделения, тем меньшей окажется равновесная температура на данном удалении от стенки и, следовательно, на самой стенке. Это рассуждение, как, разумеется, и основное уравнение энергии (4-22), указывает на роль числа Прандтля (отношение коэффициентов кинематической вязкости и температуропроводности) при решении задачи о собственной температуре стенки. На рис. 5-6 приведена для примера расчетная эпюра температур по нормали к продольно обтекаемой воздухом пластине при ламинарном пограничном

На цилиндры турбин действуют силы давления, весьма большие в современных мощных паровых турбинах. Кроме того, в стенках и фланцах цилиндров действуют температурные напряжения, вызываемые тем, что при пусках и остановках и при резких изменениях нагрузки температура стенок и фланцев неодинакова в разных сечениях и на разном расстоянии от поверхности, омываемой горячей^ средой. Температурные напряжения сильно возрастают и могут вызвать недопустимую пластическую деформацию отдельных участков или раскрытие фланцев с потерей плотности цилиндра в тех случаях, когда форма последнего очень несимметрична и толщины стенок и фланца резко отличаются друг от Друга.

При продольном обтекании трубного пучка из змеевиков с малым радиусом навивки площадь теплопередающей поверхности, омываемой снаружи и внутри змеевика относительно средней линии навивки, неодинакова. Площади этих поверхностей для проекции одного витка выражаются следующими зависимостями:

В приборах для измерения концентрации водорода в щелочных металлах используют его способность довольно быстро диффундировать через тонкие мембраны. Материал мембраны должен быть коррозионно-стойким. Для работы в натрии применяют никель и железо армко. На рис. 11.13 приведена принципиальная схема подобного прибора [16]. В корпусе /, через который прокачивается натрий, находится гофрированная тонкостенная трубка из никеля — мембрана 2. Гофры выполнены для увеличения площади поверхности, омываемой теплоносителем.

На рис. 4-16 приведены данные Вурца [4-25], показывающие границы различных режимов течения пленки воды по плоской поверхности, омываемой продольным потоком газа.

Скорость волны Релея зависит от направления в плоскости поверхности и, как было показано Масгрейвом [124], волновая поверхность для некоторых анизотропных материалов имеет нерегулярную форму с изломами, характерными для объемных волн сдвига. Вопрос о существовании таких волн для всех поверхностей в материале обсуждался в литературе. Лин и Фарнелл [97 ] обнаружили решения типа Релея для всех поверхностей, причем для некоторых плоскостей и направлений изменение движения при удалении от поверхности описывается комбинацией экспоненциальных и гармонических функций. Поскольку эта работа была выполнена применительно к кристаллам, она может быть, очевидно, распространена и на композиционные материалы.

Теорема о спектрах поверхности. Если действие важнейших формообразующих факторов технической поверхности периодично или почти периодично (подача инструмента или заготовки, обороты заготовки или инструмента, колебания или вибрации в системе СПИД, самозатачивание абразивного инструмента и т. д.), то систематическая основа рельефа поверхности при соизмеримости (кратности) шагов компонент с анализируемым участком поверхности описывается двойным тригонометрическим полиномом вида

«т, «. йт, п. ст.«. dm, „ — коэффициенты Фурье, определяемые интегральными формулами; при этом систематическая основа профиля поверхности описывается полиномом вида

При несоизмеримости шагов компонент с анализируемой длиной систематическая основа профиля поверхности описывается полиномом вида

Движение трехгранника образующей линейчатой поверхности описывается уравнениями, аналогичными описывающим движение трехгранника радиуса-вектора сферической кривой. Не повторяя вывод, запишем эти уравнения

Таким образом, распределение скорости v* в пограничном слое в направлении, перпендикулярном поверхности, описывается логарифмическим законом.

Поток теплоты Q/, через участок теплопередающей поверхности описывается уравнением

Пусть форма внутреннего дефекта в направлении, параллельном контролируемой поверхности, описывается функцией F(x, у, I) , а функция G(x, у, I, т) обозначает поверхностный температурный отклик от точечного дефекта, расположенного на той же глубине / (нагрев импульсом Дирака). Функция G является аналогом функции Грина, широко используемой для решения дифференциальных уравнений; ее более точное название -функция точечного источника (ФТИ). Эту функцию можно определить как в общем случае, так и для конкретных материалов, дефектов и типов нагрева. Очевидно, что поверхностный температурный сигнал от произвольного дефекта при произвольном нагреве можно получить сверткой (convolution) следующих функций:

- скорость распространения поверхностной волны. Релеевские волны распро -страняются в твердом теле вдоль его границы и затухают при удалении от нее на расстояние порядка длины волны. Смещения частиц в поверхностной волне происходят в плоскости, параллельной направлению распространения волны и перпендикулярной поверхности раздела. Характер движения частиц достаточно сложный, траектории частиц в релеевской волне имеют эллиптический вид. Условие существования релеевской волны - это возможность свободного движения границы, т.е. поверхность, вдоль которой распространяется волна, должна граничить с вакуумом или акустически мягкой средой (воздух, вода, легкие жидкости). При распространении вдоль границы, контактирующей с жидкостью, релеевская волна быстро затухает из-за излучения колеблющейся поверхностью волн в жидкость. Уменьшение амплитуды волны при удалении от поверхности описывается законом:

Если Ш < 0,1, где х = (\IR\ + 1/^2)/2 — средняя кривизна поверхности стенки (см. рис. 5.4), то в такой стенке при неравномерном распределении температуры (5.43) напряженное состояние для каждого значения х3 можно считать равномерным двухосным (tfu = — °22, сгзз — 0) и для расчета использовать условия (5.40). При Ах > 0, 1 допущение о33 (л:3) = 0 становится достаточно грубым и необходимо рассматривать трехосное напряженное состояние. В случае резкого изменения условий теплообмена на одной из поверхностей стенки (например, при х3 =' 0) возмущение температурного поля возникает сначала в пределах достаточно тонкого слоя &х3 ^ С h, так что в этот период времени стенку можно рассматривать ка,к тело весьма больших размеров, ограниченное поверхностью двоякой кривизны с радиусами Ri и R2. Нестационарное распределение температуры Т (х3, f) в однородном слое стенки, прилегающем к этой поверхности, описывается уравнением