Поверхности стеклянных

Теплоотдача при кипении. В процессе кипения жидкость обычно сохраняет постоянную температуру, равную температуре насыщения /„. Поверхность, к которой подводится тепловой поток, перегрета сверх ta на Д/. При малых значениях М теплота переносится в основном путем естественной конвекции, коэффициенты теплоотдачи можно рассчитать по формуле (10.10). При увеличении перегрева поверхности на ней образуется все большее число паровых пузырей, которые при отрыве и подъеме интенсивно перемешивают жидкость. Вначале это приводит к резкому увеличению коэффициента теплоотдачи (рис. 10.3) (пузырьковый режим кипения), но затем парообразование у поверхности становится столь интенсивным, что жидкость отделяется от греющей поверхности почти сплошной прослойкой (пленкой) пара. Наступает

Пластичность обеспечивает равномерное распределение нагрузки по несущей поверхности; становится относительно безопасным попадание в подшипники мелких твердых частиц (металлическая пыль, твердые продукты окисления масла), которые впрессовываются в баббит и обезвреживаются.

должен быть абсолютно устойчивым. В чем же тогда кроется причина колебательной неустойчивости? Она заключается в свойствах измерительного стенда. Дело в том, что расход охладителя поддерживался постоянным не через образец, а через ротаметр, расположенный сразу же после создающего большой перепад давлений регулирующего вентиля. После ротаметра до образца находится значительная часть стенда с коллекторами, манометрами. Возможные пузырьки выделяющегося из воды растворенного воздуха (вода в этих экспериментах еще не деаэрировалась и, более того, подавалась из бака под действием сжатого воздуха), накапливающиеся в манометрах и других верхних частях стенда, играют роль предвключенного сжимаемого объема. В этом случае вся система работает следующим образом. Рассмотрим кривые на рис. 6.18. Фронт зоны испарения постепенно углубляется с внешней поверхности внутрь образца, вызывая повышение температуры во всех его точках. При малом перепаде давлений в этот момент времени расход охладителя через стенку много меньше расхода охладителя через ротаметр. Разница расходов охладителя идет на сжатие воздушных пузырьков, вызывая постепенное линейное повышение давления в стенде. Поскольку расход охладителя через образец меньше величины, необходимой для поглощения теплового потока при положении начала области испарения внутри элемента, происходит перемещение фронта зоны испарения на внутреннюю его поверхность и закипание охладителя до входа в него - температура внутренней поверхности становится равной или выше температуры насыщения и имеет место максимум всех кривых распределения температуры. В то же время непрерывное повышение давления перед образцом приводит к постепенному увеличению доли охладителя, проходящего через него, уменьшению скорости повышения давления и постепенному понижению температуры во всех точках стенки. В некоторый момент времени весь поступающий через ротаметр охладитель продавливается через образец — пик перепада давлений. Поскольку теперь начало области испарения находится у внутренней поверхности элемента, то перепад давлений больше величины, соответствующей расчетному, стационарному режиму. Зона испарения с ускорением перемещается к внешней поверхности. Вследствие того, что перепад давлений на образце больше расчетного, происходит резкое увеличение расхода охладителя и прорыв ег в виде кипящей жидкости на внешнюю поверхность, температура которой падает ниже температуры насыщения при

Изучение процесса самоорганизации в узле трения компрессора домашнего холодильника показало, что трение может сопровождаться эволюционными процессами, в результате которых разрушение поверхности становится второстепенным. Главным выступает созидательный характер трения, который обусловлен обменом узла трения (трибо-системы) с внешней средой энергией и веществом, а также кооперативным поведением ионов меди, из которых формируется тонкая медная пленка, защищающая поверхность трения от изнашивания. Металлическую защитную пленку, образующуюся в процессе трения, называют "сервовитной" (от лат. serv wine - спасать жизнь). Она представляет собой вещество (в данном случае металл), сформированное

При увеличении разности температур tc—^к возникает дополнительное усложнение процесса, связанное с изменением физических параметров теплоносителя с температурой. Чем значительней перепады температур, тем больше различаются вязкость, теплопроводность и теплоемкость теплоносителя в разных точках в пределах пограничного слоя. В итоге этот эффект оказывает влияние на интенсивность теплоотдачи. Например, если тепло передается от капельной жидкости к стенке (т. е. происходит охлаждение жидкости в пограничном слое), то температура слоев жидкости у поверхности становится меньше, а вязкость, следовательно, больше и скорость течения уменьшается. Изменяется гидродинамическая картина течения, что вызывает также изменение и теплоотдачи.

дается от капельной, жидкости к стенке (т. е. происходит охлаждение жидкости в пограничном слое), то температура слоев жидкости у поверхности становится меньше, а вязкость больше и, следовательно, скорость течения уменьшается. Изменяется гидродинамическая картина течения, что вызывает также изменение и теплоотдачи.

фундировать на поверхность стали. Этот кольцевой участок поверхности становится катодом, а его внутренняя часть—анодом. Однако железо можно сделать пассивным в воде путем добавления замедлителя коррозии, например бихромата натрия, который способствует созданию защитной пленки Fe2O3 на слабых участках окисных пленок, образуемых за счет воздуха.

— царапать металлическую поверхность во время полирования или проникать вглубь металла, в результате чего удалить его с поверхности становится затруднительно;

Когда катодные покрытия испытывают соляным туманом, то возникающее при этом гальваническое действие ускоряет коррозию в точках, где впервые произошло разрушение. Тогда появляется ошибка в оценке коррозионной стойкости покрытия, поскольку остальная часть его поверхности становится защищенной и при воздействии естественной среды наблюдается меньшее число разрушений.

Механизм образования и эффективность защитной пленки подчиняются законам адсорбции. Пленка образуется как на анодных участках, так и на катодных при условии, что время от времени скорость адсорбции на анодной поверхности становится более высокой, чем на катодной. Несмотря на пористость (которая может достигать 60%), эта пленка значительно замедляет диффузию ионов и растворение.

Ранее важнейшие закономерности электрохимической коррозии металлов обсуждались без учета локализации катодных и анодных .процессов на поверхности корродирующего металла. На практике поверхность металла вследствие целого ряда причин оказывается далеко не однородной. Это приводит к тому, что вероятность протекания катодной и анодной стадий в заданной точке поверхности становится неодинаковой, и процесс электрохимической коррозии происходит в условиях дифференциации .поверхности .на анодную и катодную зоны.

нием поверхностных трещин в результате взаимодействия с парами воды и частицами пыли или даже в результате прикосновения к образцам. В результате указанных явлений допустимое напряжение при работе стеклянных деталей на растяжение чрезвычайно мало (обычно 10 МПа), что составляет приблизительно 105? среднего предела прочности при кратковременных испытаниях. Даже при таких напряжениях необходимо соблюдать крайнюю осторожность, чтобы избежать локальных концентраций напряжений вблизи отверстий, острых углов, соединений и опор. Необходимо также избежать повреждений поверхности стеклянных изделий.

Гораздо труднее определить природу связей между стеклом и силановым аппретом. Ранее было показано, что силано'вые аппретирующие добавки могут образовывать ковалентные связи с си-ланольными группами на поверхности стекла (см. разд. II, Е); однако хорошо известно, что эти связи гидролизуются в кипящей воде. Учитывая очень мягкие условия обработки поверхности стеклянных волокон водными растворами аппретирующих добавок, можно предположить, что преобладающим типом связи меж-

Загрязнение поверхности стеклянных волокон адсорбированной влагой и, возможно, жирными кислотами при выдержке их на воздухе ухудшало смачивание, но не оказывало вредного воздействия на прочность связи. Силановые аппретирующие добавки ингибировали смачивание и способствовали значительному увеличению временной устойчивости адгезии в присутствии воды. Временная устойчивость адгезионного соединения в значительной

Химическая обработка поверхности стеклянных волокон, используемых для армирования (пластиков, приводит .к улучшению-1 адгезии на поверхности раздела. После такой обработки особенно повышается способность адгезионного соединения сохранять 'прочность при воздействии влаги. Хотя ни одна из существующих теорий не объясняет полностью эти явления, тем не 'менее теория*

вания водными или спиртовыми растворами щелочных гидроокисей и была выявлена избирательность действия силанольных и дру-гих кислотных групп. В работе [14] показано, что реакционная способность 'поверхности стеклянных волокон, которая обычно покрыта гидроксильными группами, обеспечивается наличием подвижного атома водорода. Согласно результатам работ [14, 56, 109], высокотемпературная обработка приводит к удалению с поверхности ОН-групп, в результате чего уменьшаются реакционная способность и смачиваемость поверхности. Кроме того, установлено,

Структура образца в средней части (рис. 172,6) характеризуется наличием сетки мелких трещин, отмеченных стрелками. Тот факт, что трещины проходят непосредственно по границе поверхности стеклянных волокон, позволяет предположить, что образование их связано с возникновением значительных термических напряжений на границе раздела стекло—смола вследствие разности коэффициентов термического расширения этих материалов. Существенных изменений структуры нижних слоев образца по сравнению с исходной при данном распределении температуры по толщине образца не произошло.

С. с э. п., кроме того, служат для элект-ролитич. осаждения на их поверхности цинка, кадмия, меди, никеля, хрома. Поверхностный полупроводниковый слой на стекле используется как катод, для выравнивания градиента напряжения на поверхности стеклянных баллонов высоковольтных электровакуумных приборов (высокоомные пленки на стекле), для снятия зарядов с поверхностей деталей элект-ротехнич. приборов, для изготовления высокоомных теплостойких стабильных сопротивлений (постоянных или переменных), а также в качестве прозрачных электродов в произ-ве фотоэлементов для различных люминесцирующих устройств.

782. Molding-finish interactions in fatigue of glass-reinforced polyester resins. R. C. Hooper, Soc. Plastics Indy. Conf., 1956, Section 8в; Plastics Techy., 3, Aug. 1957, 644—9 (влияние финишной обработки поверхности стеклянных волокон и процедуры подготовки смолы на выносливость стеклопластика при изгибе ори симметричном цикле нагру-жения).

Прочность адгезионной связи между волокнами и матрицей оказывает решающее влияние на прочность композиций с короткими волокнами. Необходимо добиваться максимальной сдвиговой прочности по границе раздела волокно — полимер. В промышленности стеклопластиков успешно применяются аппреты, способствующие повышению адгезионной прочности стеклянных волокон к полиэфирным и эпоксидным смолам. Физико-химические процессы, протекающие при аппретировании стеклянных волокон, изучены достаточно хорошо [63]. В качестве аппретов обычно используют кремнийорганические соединения, в которых органический радикал совместим с полимерной матрицей. При гидролизе одной или нескольких связей =Si—OR в молекуле аппрете образуются силанольные группы =Si—ОН, способные реагировать с аналогичными группами гидрофильной поверхности стеклянных волокон. Теоретически между стеклом и полимерной матрицей образуются ковалентные связи. Важнейшей особенностью стеклопластиков с обработанными аппретами стеклянными волокнами является значительно меньшая потеря ими прочности и: жесткости при выдержке во влажной среде. Аппреты повышают прочность при изгибе и сдвиге однонаправленных стеклопластиков, однако они оказывают значительно меньший эффект на прочность при растяжении. В полимерных композициях с короткими волокнами использование ..аппретов целесообразно, если они обеспечивают заметное улучшение их свойств. В полиэфирных и эпоксидных стеклопластиках адгезионная прочность между стеклянным волокном и связующим достаточно высока и без использования аппретов вследствие хорошего смачивания волокон жидкими смолами, однако в термопластах, наполненных волокнами любых типов, значительно труднее добиться хорошего смачивания волокон полимерами и высокой адгезионной прочности между ними. Большое число исследований проведено по нахождению уело--. вий аппретирования стеклянных волокон, вводимых в термопла-

зует прочность сцепления во- 05 локон с матрицей. Из этих данных следует, что хотя для повышения энергии разрушения выгодно понижать прочность связи волокон с матрицей, однако это можно делать только до определенных пределов, так как дальнейшее снижение прочности и жесткости материала может стать опасным. Так как поверхностная обработка углеродных волокон производится для повышения прочности при изгибе и сдвиге композиционных материалов на их основе, то необходимо находить оптимальное сочетание сдвиговой прочности и энергии разрушения, причем как в случае разрывной прочности и энергии разрушения композиционных материалов на основе коротких волокон, так и на основе непрерывных волокон, нельзя получить максимальные значения обоих показателей. Аналогичные проблемы возникают и для стеклопластиков на основе непрерывных волокон, так как обработка поверхности стеклянных волокон кремнийорганическими аппретами хотя и повышает свойства материалов во влажной среде, может сделать их более хрупкими. Новый способ оптимизации этих свойств стеклопластиков предложен в работе [126] путем частичного покрытия волокон аппретами вместо сплошного. При этом удалось повысить одновременно механическую прочность материалов и их энергию разрушения. . Энергия разрушения однонаправленных волокнистых композиционных материалов при росте трещины вдоль волокон очень мала вследствие хрупкости полимерных матриц и легкости прорастания трещин на границе раздела волокон с матрицей. Экспериментально найденные значения -\F в этом направлении обычно того же порядка, что и для чистой матрицы и могут на два или более десятичных порядка уступать энергии роста трещины перпендикулярно оси волокон. Это было показано Эллисом и Хар-рисом [116] для материалов на основе углеродных и кварцевых волокон (рис. 2.66). Низкая трансверсальная энергия разрушения композиционных материалов с однонаправленными непрерывными волокнами является их существенным недостатком. Она повышается при наличии неразрушенных волокон, лежащих поперек

С. с э. п., кроме того, служат для элект-ролитич. осаждения на их поверхности цинка, кадмия, меди, никеля, хрома. Поверхностный полупроводниковый слой на стекле используется как катод, для выравнивания градиента напряжения на поверхности стеклянных баллонов высоковольтных электровакуумных приборов (высокоомные пленки на стекле), для снятия зарядов с поверхностей деталей элект-ротехнич. приборов, для изготовления высокоомных теплостойких стабильных сопротивлений (постоянных или переменных), а также в качестве прозрачных электродов в произ-ве фотоэлементов для различных люминесцирующих устройств.