Селективности излучения

Исследование низколегированных сталей марок Корелл ЛК 52 (ВНР), КТ S 30/45P4 (ГДР), ЮНА, ЮНАи (холоднокатаных); ЮНАу (горячекатаных) (ПНР), Атмофикс 52А, 10ХНД (СССР), углеродистой стали 11523 (ЧССР) на коррозионных станциях с различной степенью агрессивности атмосфер (где скорость коррозии Ст. 3 составляет, г/м2: Звенигород — 143, Батуми - 188, Мурманск - 302, Летняны - 438, Кописты — 584) показали решающее влияние состава и морфологии возникающих продуктов коррозии, экранирующих поверхность, а также условий селективного растворения отдельных компонентов, приводящих к перестройке границы раздела [5] . Обогащение поверхности более благоприятными, чем сталь, металлами (Си, Ni) или пассирующими элементами (Сг) приводит к повышению коррозионной стойкости конструкции. Исследования, приведенные в работе [22] , показывают, что в малоагрессивной атмосфере как на углеродистой, так и на низколегированной стали обнаруживают 7-и o-FeOOH, а в агрессивных атмосферных, кроме того, Рез 04, сульфат железа, примеси посторонних металлов, пыли, SiO2.- На малолегированных сталях обнаружен внутренний подслой продуктов коррозии, имеющий характерное слоистое строение и содержащий высокую концентрацию легирующих элементов (Сг, Си, Ni).

ЦИАНИРОВАНИЕ — 1) метод извлечения золота и серебра из руд путём их селективного растворения в р-рах цианистых щелочей. Ц. успешно протекает только при наличии в р-рах кислорода. 2) Химико-термич. обработка стальных изделий, заключающаяся в одноврем. поверхностном насыщении металла углеродом и азотом. Применяется для повышения поверхностной твёрдости, износостойкости и усталостной прочности.

Процесс коррозии многокомпонентных конструкционных материалов в жидкометаллических теплоносителях является сложным и состоит из нескольких параллельно идущих многостадийных гетерогенных процессов. При повышенном содержании кислорода в жидком щелочном металле в сталях на некоторой глубине происходит образование сложных оксидов типа MeO-Na2O и MeO-(Na2O)2—так называемое внутреннее окисление. Кроме того, как в циркулирующей, так и в неподвижной жидкометал-лической системе происходит селективное растворение и перенос компонентов, перераспределение углерода и азота между различными конструкционными материалами или участками конструкции, находящимися при разных температурах, проникновение жидкого металла в твердый. Эти процессы вызывают не только коррозионные потери массы, но и физико-химические и структурные изменения материалов: охрупчивание, азотирование, эрозионное разрушение, изменение состава поверхностного слоя. Скорость переноса массы и селективного растворения компонентов сталей

Несколько реже аналогичные формы селективного растворения наблюдаются также в сплавах медь — алюминий (обезалюминирование) и медь —никель (обезникелирование). Это явление в целом получило название избирательной коррозии сплавов.*

Состав и свойства формирующегося при трении поверхностного слоя медных сплавов определяются в основном количеством легирующего элемента и его распределением в сплаве. Движущими силами направленного к поверхности диффузионного потока атомов металла в рабочих микрообъемах являются характер распределения температуры и давления по глубине активного слоя и процесс селективного растворения, который имеет место при трении в условиях ИП. Фактор перераспределения легирующих элементов в процессе трения можно оценить по изменению параметра кристаллической решетки. Чувствительность подобной оценки определяется соотношением размеров атома легирующего элемента и атома меди и особенно ярко проявляется при анализе латуней (rzn = 1,37 А), бронз, легированных оловом

Для рассмотрения закономерностей влияния среды смазки на процессы контактного взаимодействия твердых тел в режиме ИП были проведены эксперименты полярографическим методом для пар медный сплав — сталь в среде глицерина, так как элементарные акты этого явления во многом объясняют особыми свойствами глицерина. С помощью этого метода можно изучать качественные и количественные изменения состава отработанной смазки, определять закономерности селективного растворения и изнашивания использованных при фрикционных испытаниях металлов и сплавов.

Отличительной чертой процессов локальной коррозии является поражение ими малых участков поверхности металлических конструкций, скорость растворения металла в которых существенно превышает скорость растворения основной доли поверхности. Скорость проникновения очагов локальной коррозии в глубь металла может достигать десятков см/год. Большинство процессов локальной коррозии (за исключением селективного растворения и контактной коррозии) носит вероятностный характер. Указанные черты хотя и являются общими, но не раскрывают особенностей механизма локальных коррозионных процессов. Более важны сходства, наблюдаемые при рассмотрении механизма процессов локальной коррозии металлов.

б. Химическое разделение (аффинаж). Рафинирование путем селективного растворения компонентов сплава в растворах соответствующих кислот.

б. Химическое разделение (аффинаж). Рафинирование путем селективного растворения компонентов сплава в растворах соответствующих кислот.

При равномерном растворении латуней постоянно сохраняется обогащенный медью слой, толщина которого тем меньше, чем выше анодный ток [5.15]. Из-за селективного растворения цинка поверхностный слой имеет высокую концентрацию неравновесных вакансий [5.5, 5.15]. Это обусловливает высокие значения коэффициентов диффузии цинка в поверхностном слое [5.16] и повышенную активность атомов меди [5.17]. Последнее является причиной растворения медной составляющей латуней при потенциалах, при которых окисление меди из собственной фазы невозможно. Анодный процесс на сс-латунях контролируется рас-

Добавка третьего элемента может по-разному влиять на селективное растворение цинка. Если элемент более электроотрицательный чем цинк, то он должен растворяться с большей скоростью чем цинк, и это ведет к образованию более высокой концентрации вакансий и меньшей стабильности поверхностного слоя на растворяющейся латуни. В противном случае третий компонент накапливается в поверхностном слое и его атомы стабилизируют поверхностный слой. Например, введение в р-латуни натрия, магния или марганца увеличивает долю селективного растворения за счет фазового превращения в поверхностном слое [5.18]. Присутствие в латунях электроположительных элементов (германия, серебра, золота) уменьшает долю такого разрушения, так как атомы этих элементов выступают в качестве «стопоров», которые тормозят поверхностную диффузию атомов меди и тем

Вторая часть книги, посвященная радиационному теплообмену, построена следующим образом. Вначале составлена система уравнений, описывающая процессы радиационного теплообмена в более общей постановке, характеризующейся учетом селективности излучения, анизотропии объемного и поверхностного рассеяния и произвольностью геометрической конфигурации излучающей системы.

В настоящей главе изложены теоретические основы диффузионного приближения с учетом селективности излучения и анизотропии объемного и поверхностного рассеяния (Л. 29]; проанализировано влияние формы индикатрисы рассеяния на коэффициент диффузии излучения и указаны условия, при которых этот коэффициент принимает простейшие выражения; как частный случай диффузионного приближения рассмотрено приближение радиационной теплопроводности.

Начало зонального метода в классическом подходе было положено работами Г. Л. Поляка [Л. 19, 93, 130, 155], в которых были предложены метод сальдо и поточная алгебра. В дальнейшем зональный метод претерпел существенное развитие благодаря целому ряду работ. В 40-х годах Г. Л. Поляк обобщил свой' метод сальдо на системы с объемными термически и оптически однородными зонами. Одновременно с этим он предложил способ учета селективности излучения, введя величины испускательной и поглощательной способности по всем зонам [Л. 130]. В 1951 г. Д. В. Будрин [Л. 131] предложил для излучающих систем, содержащих объемные зоны, способ замены объема среды перфорированной поверхностью, ограничивающей этот объем. Он же детально исследовал все случаи трехзонных излучающих систем.

С учетом этого обстоятельства .в настоящей главе представлен более полный анализ системы уравнений теплообмена излучением с учетом селективности излучения среды и граиичной поверхности при произвольных индикатрисах объемного и поверхностного рассеяния. На основании этого анализа рассмотрены условия подобия радиационного теплообмена и изложены основы его моделирования.

В ч. 3 проведен анализ всех трех разновидностей сложного теплообмена. Вначале рассматриваются теоретические основы сложного теплообмена для общего случая, когда происходят радиационный, конвективный и кондуктивный переносы энергии. Проведен анализ уравнений и условий подобия процессов сложного теплообмена с учетом анизотропии объемного и поверхностного рассеяния, селективности излучения и индуцированного испускания для произвольных геометрических конфигураций исследуемых систем.

Анализ уравнений сложного теплообмена применительно к теплотехническим и теплоэнергетическим задачам проводился рядом авторов [Л. 3, (160—172, 197]. Однако процесс радиационного теплообмена был рассмотрен ими в предположении, что среда и граничная поверхность являются серыми и обладают сферическими индикатрисами рассеяния и отражения. В связи с этими допущениями факторы селективности излучения и анизотропии объемного и поверхностного рассеяния не были учтены при анализе процессов сложного теплообмена. Уравнения сложного теплообмена для газодинамических задач рассматриваются в [Л. 11, 17].

Степень селективности излучения определяется тем, насколько спектральное распределение интенсивности излучения данного тела отличается от такового у абсолютно черного тела, имеющего равную с ним температуру. Строго говоря, излучение всех находящихся в природе тел в той или иной степени всегда является селективным. Но степень селективности излучения у различных тел разная. Наибольшей селективностью излучения обладают, например, газы, так как они излучают лишь в определенных сравнительно узких полосах спектра абсолютно черного тела.

Наименьшей степенью селективности излучения обладают твердые тела с шероховатыми поверхностями, не проводящие электрического тока. Спектр их излучения всегда является сплошным и сравнительно мало отличается по своему характеру от спектра излучения абсолютно черного тела, а поглощательная способность достигает довольно высоких значений. 48

Чем ниже степень селективности излучения, т. е. чем меньше отличается спектральное распределение интенсивности излучения данного тела от абсолютно черного, тем меньше изменяется и его поглощательная спо- 3 собность при изменении ^'" длины волны излучения. ^ g

В силу большой сложности селективного спектра излучения топочных газов получение расчетных уравнений, учитывающих фактические характеристики этого спектра, затруднительно. Поэтому на практике расчет лучистого теплообмена между селективно излучающей средой и ограничивающими телами обычно производится по уравнениям, справедливым для серых сред. Есть предложения по учету селективности излучения газов с помощью уравнений, включающих поглощательную способность сред по отношению к эффективному излучению окружающих тел {Л. 194, 97, 65], спектральный состав которого при несерых телах или средах отличается от черного или серого излучения и наперед (перед расчетом) задан быть не может. Поэтому в строгой постановке вопроса этот метод практически не может быть использован. В качестве приближенного метода он может быть использован, если задаться поглощательной способностью тел или среды по отношению к черному излучению.

Далее основное внимание уделяется другому методу учета селективности излучения, основанному на спек-