Предварительного нагружения

ществ на 40 ... 60% без предварительного коагулирования и на

ду (после ее предварительного коагулирования), то дозу озона

Эффективность снижения содержания взвешенных веществ в результате микрофильтрования составляет 50 ... 80%, в среднем около 65%. Для сравнения отметим, что хорошо работающий отстойник обеспечивает снижение содержания взвешенных веществ на 40 ... 60% без предварительного коагулирования и на 95 ... 99% с предварительным коагулированием.

Доза озона зависит от назначения озонирования воды. Если озон вводят только для обеззараживания в фильтрованную воду (после ее предварительного коагулирования), то дозу озона принимают 1 ... 3 мг/л, для подземной воды — 0,75 ... 1 мг/л, при введении озона для обесцвечивания и обеззараживания воды доза озона может доходить до 4 мг/л. Продолжительность контакта обеззараживаемой воды с озоном принимается 5... ... 12 мин.

Все частицы, плотность которых больше плотности жидкости, под действием силы тяжести стремятся выпасть на дно и образовать осадок. Этот эффект можно использовать для уменьшения мутности и цветности воды, выдерживая ее в больших резервуарах или пропуская через отстойники различных конструкций. Таким образом достигают более экономичного по сравнению с коагулированием удаления быстроосаждающихся крупных частиц, а также некоторого уменьшения цветности воды и частичного удаления бактерий. Эффективность процесса осаждения взвешенных веществ зависит от многих факторов, но обычно до 90% удаляется в течение 12—24 ч. Взвешенные частицы малого размера (диаметром менее 0,01 мм) или с плотностью, близкой к плотности воды, не могут быть удалены осаждением без предварительного коагулирования. Процесс осаждения полученных при коагулировании хлопьев называют седиментацией. Однако и осаждение крупных частиц и седиментация хлопьев подчиняются общим законам и поэтому в данной главе рассматриваются совместно.

При осветлении воды предельный диаметр частиц, которые удается удалить только одним отстаиванием, составляет около 10 мк, хотя оседающий крупный материал способен увлечь за собой и много мелочи. Более мелкие частицы сами по себе отстаиваются настолько медленно, что на это может потребоваться слишком продолжительное время, и капитальные затраты на установку соответствующего размера получаются непомерно высокими. В процессе коагуляции мелкие частицы слипаются, иногда захватывая при этом более крупные взвеси, и образуют крупные тяжелые хлопья, быстро оседающие. Таким путем можно получить осветленную воду, пригодную для ряда промышленных целей, но во многих случаях в качестве последней стадии обработки производят ее фильтрование. Фильтрация воды сквозь загрузку скорых фильтров позволяет извлечь из воды остатки коагулированной взвеси, выносимой из отстойников. В то же время такие частицы без предварительного коагулирования способны профильтроваться через материал загрузки скорых фильтров. В некоторых водах с небольшой мутностью образование хлопьев при коагулировании может непосредственно сопровождаться фильтрованием без отстаивания. Чтобы иметь представление о качестве воды при такой обработке, можно указать, что в этом случае удается получить воду, цветность которой не превышает 10 единиц по Хазену и мутность составляет менее 5 мг/л.

Фильтры могут быть применены при следующих режимах обработки воды: без предварительного коагулирования, при этом задерживаются только крупные взвешенные частицы воды, а коллоидные частицы проходят через фильтр; с предварительным коагулированием и отстаиванием; с предварительным коагулированием, но без отстаивания.

В скорых фильтрах, применяемых для очистки воды после ее предварительного коагулирования, эффективный размер зерен обычно составляет 0,4—0,6 мм при коэффициенте неоднородности не более 1,7. Эффективный размер 0,8 мм допустим лишь в тех случаях, когда фильтры предназначены только для задержания крупных взвешенных веществ, т. е. для грубой очистки.

Скорые фильтры эффективны и удобны в эксплуатации, если они применяются для окончательной обработки воды после предварительного коагулирования и осаждения. Процесс по сравнению с медленными фильтрами получается более гибким и легче поддается управлению. О повышении эффективности фильтрования в результате проведения предварительного коагулирования свидетельствуют приведенные в табл. 13.5 данные для двух скорых песчаных фильтров; в обоих случаях обрабатывалась вода (рН = 7,8-ь 8,2) с высокой жесткостью (около 4 мг-экв/л). Первая из этих установок работала без коагулянта, на второй были применены карбонат кальция и сернокислый алюминий с продолжительностью отстаивания перед фильтрованием в течение 2 ч. При эксплуатации скорых фильтров скорость движения воды необходимо строго контролировать; если она слишком высока, то в слое песка могут образоваться каналы, по которым взвешенные вещества пройдут через фильтр.

При отсутствии предварительного коагулирования скорые фильтры задерживают мелкие частицы, но пропускают коллоидные. Медленные фильтры удаляют мелкие частицы и некоторые коллоидные вещества, а также могут изменить характер п величину растворенного осадка

Зависит от крупности фильтрующего материала и наличия предварительного коагулирования. Мутность понижается; эффект обесцвечивания зависит от применяемого коагулянта

Рис. 1.16. Заготовки для предварительного нагружения

Далее полосы с надрезами подвергались растяжению при разных уровнях напряжений сти (аи = О...1,25ат). Одну из партий квадратных полос с несколькими надрезами одинаковой глубины доводили до разрушения. Тем самым моделировали образцы с критической глубиной надреза. После предварительного нагружения (испытания) из квадратных полос вырезали образцы на ударный изгиб. Таким образом получали образцы на ударный изгиб с различной степенью пластических деформаций в окрестности надреза, включая и такую степень деформации при которой возможно разрушение при статическом нагруже-нии. Образцы испытывали при различных температурах (Т = + 20 - 60°С). При аи =1,25ат образцы-полоски с надрезами практически разрушались. Другими словами, при аи=1,25ат= 450 МПа надрезы с глубиной h = 2 мм при толщине образцов S = 10 мм являлись критическими (которые могли вызвать разрушение или остаться в образце).

KCV (Тисп) для образцов с критическими надрезами проходят значительно ниже таковых для образцов не прошедших предварительного нагружения. Эти результаты свидетельствуют о том, что при динамическом нагруже-нии и воздействии отрицательных температур критические дефекты могут вызвать хрупкое разрушение. Однако, эти результаты не следует обобщать в целом на гидравлические испытания. Во-первых, критические дефекты могут иметь место при любых испытательных давлениях. Во-вторых, сосуды и аппараты тщательно контролируются неразрушающими методами и средствами диагностики. Поэтому, маловероятно, что в сосуде и аппарате возможно появление трещиноподобных протяженных дефектов, глубиной до 50% от толщины стенок.

Сосуд с оставшимися после статических испытаний критическими надрезами подвергали малоцикловому на-гружению при рабочем напряжении а,, (ср « ат/1,5). Часть сосудов с надрезами нагружались циклическим давлением при ар без предварительного нагружения статическим давлением. В каждой из серий сосудов изменяли первоначальную глубину дефекта h/S.

Н. О. Окерблом показал, что после предварительного нагружения сварного соединения и последующей разгрузки остаточные напряжения могут снижаться в п раз:

где р = ои/ат аи - напряжения предварительного нагружения (испытательное окружное напряжение). Отсюда следует, что при аи = ат, (3 = 0, т. е. остаточные напряже-

Нестационарность нагружения. При эксплуатации конструкций отдельные детали часто подвергаются нестационарным циклическим нагрузкам. Фактических данных по влиянию нестационарности циклического нагружения на усталостные свойства титановых сплавов мало. Автор работы [166] определял влияние циклических перегрузок на усталостную прочность сплава титана ПТ-ЗВ и стали марок 15 и Ст4. Он пришел к выводу, что у материалов, которые имели близкий предел выносливости, одинаковые кратковременные циклические перегрузки могут приводить и к упрочнению, и к разупрочнению, однако закономерности при этом не установлено. Сплав ПТ-ЗВ показал наименьшую чувствительность к перегрузкам. И.В.Козлов, Н.И.Вассерман и др. [ 167] провели исследования усталостной прочности образцов диаметром 10 мм сплава ВТ6 (0В = 880 МПа, 6 = 16%, ф= 49 %) при нестационарном нагруже-нии круговым изгибом. Испытание большого количества образцов каждой партии позволяло с достаточной достоверностью проводить статистический анализ результатов и получать вероятностную картину предела выносливости при заданном числе циклов. Это дало возможность . исключить влияние на получаемые усталостные характеристики естественного разброса при испытаниях. Прежде всего было определено действие предварительного нагружения циклическими напряжениями ниже стационарного предела выносливости на вторичный предел выносливости (рис. 108). Из рис. 108 видно, что предварительное нагружение сплава ВТ6 приводит к заметному повышению вторичного предела выносливости, несколько большего в области малой вероятности разрушения.

Дальнейшие уточнения закономерностей предварительного нагружения сплавов показали [ 168, с. 22-26,102-106], что эффект "тренировки" хорошо заметен и в результате такого нагружения значения вторичного предела выносливости имеют меньший разброс.

которых относительно невелика, повышают эффективность длительно действующих низких напряжений. Это явление хорошо прослеживается, если проводить сопоставление результатов программных испытаний по суммам долговечностей на низких уровнях нагружения (рис. 111). Влияние предварительного нагружения выше предела выносливости на распределение вторичных пределов выносливости оценивали на образцах

Величина вторичного предела выносливости при вероятности разрушения Я=50 % не дает полной информации о влиянии перегрузок и не выявляет нижней границы рассеивания, что существенно для оценки предела выносливости крупногабаритных деталей. Если при вероятности разрушения Я=90 % влияние предварительного нагружения незначи-

взятого образца. Поэтому для более прочных образцов "перегрузка" до г>! циклов при GI составляет меньшую долю потери ресурса п\ :Ni, чем для слабых образцов. Этим и объясняется зависимость эффекта действия предварительного нагружения от вероятности разрушения.