Внутреннего относительного

При окислении сплавов более термодинамически устойчивого металла Mt с менее устойчивым металлом Me часто наблюдается образование подокалины — слоя, обогащенного металлом Mt и содержащего растворенный кислород и частицы окисла металла Me (рис. 69). Это явление, получившее название внутреннего окисления, наблюдалось у меди при легировании ее Si, Bj, As, Mn, Ni, Sn, Ti, Zn, у серебра — при легировании его многими другими металлами, у никеля — при легировании его А1, Сг или Fe.

Образование зоны внутреннего окисления обусловлено диффузией кислорода внутрь сплава, а легирующего элемента в обратном направлении, т. е. в сторону поверхности сплава, до встречи с кислородом, с которым он соединяется; градиенты концентрации кислорода и легирующей добавки линейны и окисел внутреннего слоя (подокалины) не создает существенного препятствия диффузии.

Райнс, исходя из диффузионного механизма внутреннего окисления сплавов и предполагая, что на внутренней границе зоны

внутреннего окисления (на границе сплав — подокалина) концентрация кислорода и легирующего металла незначительна (рис. 70), получил следующее уравнение скорости проникновения фронта

внутреннего окисления для медных сплавов:

где hi —толщина слоя внутреннего окисления; т —время окисления; (йц)о и (kp)Me — коэффициенты диффузии кислорода и металла-добавки в меди соответственно; с'о — концентрация кислорода на границе окалина—подокалина; CMB —концентрация металла-добавки до начала реакции окисления; ——отношение

Рост внешнего слоя окалины тормозит развитие слоя внутреннего окисления, т. е. подокалины. Если дополнительно предположить, что посторонние ионы во внешнем слое Си2О не влияют на скорость его роста и что концентрации металла Me на поверх-

ности окалины на границе раздела окалина-подокалина и кислорода на границе подокалина-сплав равны нулю, то получим следующие выражения: для внутреннего окисления, протяженность

б — отношение произведения плотности окисла на удвоенную атомную массу меди к произведению плотности меди на молекулярную массу Си 2О; ke и kf — константы внешнего и внутреннего окисления соответственно; с'си и с'си — концентрация меди на поверхности окалины и на границе раздела окалина-подокалина.

Рис. 71. Изменение относительных скоростей внешнего ke и внутреннего окисления k- в зависимости от концентрации Si в сплавах Си —Si: Mi'g ДЛ?

Как указывалось выше, колебания температуры при нагреве или эксплуатации металлов при высоких температурах, особенно переменные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления металлов, например железа и сталей, так как в защитной окисной пленке вследствие возникновения в ней термических напряжений образуются трещины и она может отслаиваться от металла, т. е. нарушается сохранность защитной пленки в связи с низкой ее термостойкостью. В ряде случаев термостойкость может быть повышена за счет внутреннего окисления сплава, способствующего врастанию образующейся окалины в металл.

Аналогично формуле (4-8'), в которой работа идеальной газотурбинной установки представлена разностью работ турбины и компрессора, внутреннюю работу действительной газотурбинной установки можно выразить разностью работ реальной турбины и реального компрессора; для этого вводится понятие внутреннего относительного к. п. д. газовой турбины т)0(-т; он представляет отношение внутренней работы турбины ш,-т = г'3 — iv к полезной работе идеальной турбины ш0т = г'3 — i'4, так что

Пользуясь понятием максимальной полезной работы, выражение для внутреннего относительного КПД можно записать в виде:

Эта формула может быть непосредственно использована для оценки внутреннего относительного КПД конкретных процессов.

Понятия максимальной полезной работы и внутреннего относительного КПД более подробно раскрываются в последующих главах при рассмотрении конкретных систем и процессов преобразования энергии1. Выше лишь кратко были рассмотрены законы термодинамики. Этой области науки посвящена многочисленная специальная литература. Более подробно затронутые выше вопросы великолепно изложены в целом ряде книг. Некоторые вопросы термодинамики обсуждаются также ниже в приложении к различным устройствам преобразования энергии, начиная с тепловых двигателей.

1 В отечественной литературе для анализа эффективности циклов используются кроме термического и внутреннего относительного КПД понятия внутреннего (внутреннего абсолютного) КПД и эффективного КПД. Внутренний абсолютный КПД определяется. как КПД реального необратимого цикла и равен произведению термического КПД на внутренний относительный. Эффективный КПД характеризует эффективность теплосиловой установки в целом и равен работе, отданной установкой внешнему потребителю, отнесенной к количеству теплоты, подведенной к установке. (Примеч. ред.)

На фиг. 18 и 18, а представлены величины внутреннего относительного к. п. д. части высокого и низкого давления в зависимости от сечения эквивалентного сопла [46 ]. Эквивалентным соплом здесь названо сечение, необходимое для пропуска всего расходуемого пара при критическом отношении давлений. Эквивалентное сечение находим из формулы

Наибольшее значение с2 определяется величиной внутреннего относительного к. п. д. турбины.

Совершенство действительного процесса, происходящего в паросиловой установке, можно оценить с помощью так называемого внутреннего относительного к. п. д.

Совершенство действительного процесса, происходящего в паросиловой установке, можно оценить с помощью так называемого внутреннего относительного к. п. а.

Рис. 5.2. Зависимости внутреннего относительного КПД (а) и реакции в периферийном Rn и корневом RK сечениях (б) для ступени активного типа от отношения скоростей и/Cg, и начальной влажности при различных условиях на входе в ступень (опыты МЭИ):

Рис. 9.13. Зависимость внутреннего относительного КПД ступени (а) и дополнительных потерь от влажности (б) от отношения скоростей и начальной влажности (/! = 48 мм; d=400 мм; е0=0,85):