Радиационного воздействия

Выходными координатами являются отклонения температуры (энтальпии), давления и расхода в выходном сечении потока рабочей среды, температуры газов в выходном сечении газового потока. Число входных и выходных координат соответственно сокращается для случаев радиационного теплообменника и трубопровода.

Схема радиационного теплообменника включает в себя движущуюся рабочую среду и контактирующую с ней стенку, на внешнюю поверхность которой направлен поток радиационного тепла из топки.

Схема трубопровода совпадает со схемой радиационного теплообменника при условии, что внешняя поверхность стенки считается адиабатической. В схеме паропа-рового теплообменника пар низкого давления контактирует с наружной и разделяющей стенками, а пар высокого давления — только с разделяющей. В конвективно-радиационном теплообменнике тепловой поток из топки направлен на поверхность стенки, обращенную к газам.

При этих допущениях динамика конвективно-радиационного теплообменника описывается следующей системой дифференциальных и алгебраических уравнений:

Подробное изложение аналитического решения уравнений динамики и описание свойств функций U приводятся в [Л. 52]. Для практических целей имеются таблицы или номограммы этих функций. Разработаны алгоритмы вычисления значений таких функций на ЭВМ. Аналитическое решение в таком виде удается, как правило, получить для моделей, описываемых двумя уравнениями в частных производных с постоянными коэффициентами. К ним относятся модели конвективного теплообменника с несжимаемой средой и «тонкой» стенкой, радиационного теплообменника и трубопровода с теплоаккумулирующей стенкой и несжимаемой средой, радиационного теплообменника со сжимаемой средой без аккумулирующей стенки и ряд других моделей. Для более сложных моделей аналитические решения в виде временных характеристик не определены. Поэтому построение модели всего парогенератора с использованием аналитических решений практически неосуществимо.

ний с комплексным параметром s. Используй уравнение состояния (7-13) и уравнение теплового баланса наружной стенки (7-20), исключим температуру рабочей среды А9 и температуру наружной стенки ДФн из уравнений энергии рабочей среды и газа. Тогда система изображающих дифференциальных уравнений конвективно-радиационного теплообменника будет иметь вид:

Выражения передаточных^функций W^. и W^. зависят от принятой модели разделяющей стенки и для случая плоской распределенной модели стенки конвективно-радиационного теплообменника приводятся в табл. 8-1. Для радиационных теплообменников и трубопроводов передаточные 'функции к температуре внутренней поверхности стенки Wuil получаются из приведенных общих выражений при условии р=0.

'Задача заключается в определении комплексных значений передаточных функций Wjk, связывающих /-выход с ^-входом при заданных значениях комплексного параметра s и коэффициентов уравнений динамики. Общее число передаточных функций для конвективно-радиационного теплообменника — 24. Для радиационных теплообменников и трубопроводов число передаточных функций снижается соответственно до 12 и 7. При моделировании динамических свойств парогенераторов на ЭВМ используются два способа определения частотных характеристик теплообменников: численный и аналитический.

Для каждого возмущения решение проводится N раз для заданной последовательности частот w = a)i, 0)2,... . . ., cojv- Выбор значений частоты может производится автоматически, если ,в исходной информации задан диапазон частот coo^w^coft, внутри которого частота изменяется с постоянным шагом Л<о. Всего интегрирование проводится 6N раз для конвективно-радиационного теплообменника. Время расчета полной матрицы частотных характеристик зависит от диапазона частот и в среднем составляет на БЭСМ-4 15 мин для одного теплообменника.

Так, например, для простейшего радиационного теплообменника с несжимаемой средой, описываемого системой двух уравнений с переменными коэффициентами tz, St2, Т, постоянные коэффициенты t*2, St*2, Т* замещающей системы определяются интегральными соотношениями:

В случае радиационного теплообменника порядок характеристического уравнения снижается до двух. Формально можно использовать уравнение (8-17) при условиях

1. Механизмы радиационного воздействия ................ 279

Именно поэтому в периодических научных изданиях и монографиях можно получить достаточно полные сведения о механизме и результатах радиационного воздействия в основном на отдельные группы материалов (например, реакторное горючее и конструкционные материалы, полупроводники, полимеры и т. д.).

Предлагаемая советскому читателю монография американских специалистов под редакцией Кирхера и Боумана представляет собой целенаправленное изложение вопросов радиационного воздействия на различные материалы в связи с возможным использованием их в различных летательных устройствах.

Главное достоинство книги состоит в том, что она может служить справочным пособием для конструкторов, которым необходимо учитывать требования радиационной стойкости материалов и устройств в целом. Книга может быть полезна также для специалистов-исследователей, занимающихся изучением механизмов радиационного воздействия на материалы.

углеводородов являются водород и полимеры [136,224, 227]. Значения радиационно-химических выходов продуктов разложения приведены в табл. 1.16. Здесь даны также результаты экспериментов по определению выходов свободных радикалов [200, 247]. Помимо отмеченных выше образуются и другие продукты радиолиза. Так, при облучении бензола образуется дифенил с выходом, равным 0,1 [237,239, 240]. Бертоном и Сворским [224] проведено сравнение радиационного воздействия при облучении электронами и в реакторе на некоторые алкилбензолы (табл. 1.17).

Индигокармин. Сульфированное индиго полностью обесцвечивается при облучении а-частицами или рентгеновскими лучами [7]. При постоянной мощности дозы выход G(—М) уменьшается по мере увеличения количества поглощенной энергии. Так, при дозе 1,5-106 эрг/г G(—М) = 5,2, а при дозе 1,0-Ю7 эрг/г G(—М) = 1,0. Механизм радиационного воздействия на индиго и его производные связан, очевидно, с нарушением связи С — С, так как в продуктах радиолиза были обнаружены производные изатина [66]. По-видимому, восстановление влияет на процесс обесцвечивания мало, поскольку выход G(—М) в аэрированных растворах лишь немного больше, чем в деаэрированных.

В процессе радиационного воздействия на полистирол окисление существенного значения не имеет. Однако происходит окислительный процесс после облучения, который продолжается, по крайней мере, 23 дня [86]. Считается, что это частично связано с образованием и захватом свободных радикалов во время облучения. Имеются указания на то, что источником кислорода является молекулярный кислород воздуха, а не водяные пары [58]. Это подтверждается тем фактом, что после поглощения 3,5-Ю11 эрг/г при облучении в ок-риджском графитовом реакторе с последующей выдержкой в течение 14 дней в атмосфере кислорода концентрация связей типа ОН и С — О в полистироле оказалась значительно больше, чем после выдержки в насыщенных парах воды в течение того же времени. Кроме того, концентрация гидроксильных радикалов в облученном полистироле (поглощенная доза около 1013 эрг!г) не уменьшилась после выдержки образца в течение 4 дней в вакууме 0,2-Ю""3 мм рт. ст.

Вообще о характере радиационного воздействия на фторуглеводороды можно судить по изменениям физических и механических свойств облученных полимеров [52]. Быстрая деструкция тефлона при облучении может быть связана в основном с преобладающим влиянием процессов разрыва главной цепи под действием свободных атомов фтора и с образованием фторуглеводородных газов. К факторам, способствующим улучшению радиационной стойкости фторуглеводородных полимеров, относятся образование в полимере структур стирольного типа, а также введение активных по отношению к фтору веществ, например водорода или трифторметильных радикалов.

тельное удлинение обоих материалов уменьшается с увеличением дозы. В табл. 2.11 приведены данные об этом довольно удивительном различии радиационного воздействия, обусловленном разной технологией получения сульфохлорированного полиэтилена.

Хотя радиационно-химический выход G является полезной характеристикой относительной радиационной устойчивости тех органических соединений, которые могут быть основными компонентами топлив и смазочных материалов, технологов интересуют главным образом общие изменения физических и химических свойств, которые могут быть результатом радиационного воздействия. По этой причине излучение можно рассматривать как дополнительный нежелательный фактор, сравнимый с более известным термическим и окислительным воздействием среды. Следовательно, инженерная практика диктует необходимость защиты топлива и смазочных материалов от излучения, а в тех случаях, когда это неосуществимо, модификации имеющихся или разработки новых материалов с адекватной радиационной стойкостью. При выборе топлив и смазочных материалов для использования в условиях облучения возникает три важных вопроса: обладают ли обычные материалы адекватной радиационной стойкостью; можно ли увеличить их стабильность за счет незначительных изменений состава или введения специальных присадок и каковы перспективы синтеза новых материалов, имеющих удовлетворительные характеристики в отсутствие излучения, но обладающих повышенной радиационной стойкостью.

При изучении радиационного воздействия на материалы возможны два типа экспериментов: во-первых, изучение влияния излучения отдельно от влияния других внешних факторов и определение эксплуатационных характеристик топлив и смазочных материалов по обычной методике до и после облучения; во-вторых, учет излучения в комплексе с другими внешними факторами. При экспериментах первого типа «радиационная обработка» и изучение радиационных эффектов могут быть проведены относительно быстрым и прямым путем. Большинство исследований радиационных эффектов, включая исследования радиационного воздействия на топлива и смазочные материалы, проведено именно таким образом, и часто эксперименты этого типа называют исследованием радиационного воздействия в статических условиях.