Внутреннего теплообмена

г) Входные сигналы преобразовываются в выходные в зависимости от внутреннего состояния системы в предыдущий момент времени.

Сочетание значений входа и внутреннего состояния в один и тот же момент времени определяет полное состояние устройства.

Задача о том, можно или нельзя в каждом конкретном случае ввести такое соотношение эквивалентности для систем векторов, не может быть решена формально, исходя из свойств этих систем векторов как математических объектов. Установление соотношения эквивалентности — новое аксиоматическое предположение, а вопрос о законности любого предположения такого рода каждый раз решается, исходя из физической сущности объектов, математической моделью которых являются рассматриваемые системы векторов. Например, интуитивно ясно, что при изучении движения (а не внутреннего состояния) твердого тела к совокупности сил, действующих на это тело, можно добавлять (или от нее можно отбрасывать) две силы, равные по величине и действующие вдоль одной и той же прямой в противоположные стороны. Поэтому множество векторов, изображающих систему сил, действующих на твердое тело, образует систему скользящих векторов. Легко видеть, однако, что совокупность сил взаимного притяжения, приложенных к двум разным телам, не составляет системы скользящих векторов, так как хотя силы взаимного притяжения всегда образуют векторный нуль, их отбросить нельзя, поскольку движение тел зависит, в частности, и от этих сил.

Спрашивается: какими более глубокими факторами обусловливается справедливость соотношения (21.106)? Ответ гласит: справедливость соотношения (21.106) обусловливается изотропностью пространства. Под изотропностью пространства понимается эквивалентность различных направлений в пространстве. Это означает, что если имеется некоторая изолированная физическая система, то развитие событий. в ней не зависит от того, как она ориентирована в пространстве. В применении к изолированной системе материальных точек отсюда следует, что угловое перемещение системы на бф [см. § 9] не изменяет ее внутреннего состояния и ее внутренних движений. Поэтому полная работа внутренних сил при угловом перемещении должна быть равна нулю. Как видно из (9.3) и (9.5), при угловом перемещении бф материальная точка, характеризуемая радиусом-вектором г„ испытывает смещение бг,—бФХг,- Равенство нулю полной работы внутренних сил при угловом перемещении системы на бф выражается в виде

г) Входные сигналы преобразовываются в выходные в зависимости от внутреннего состояния системы в предыдущий момент времени.

Сочетание значений входа и внутреннего состояния в один и тот же момент времени Определяет полное состояние устройства.

5. Износ систем и агрегатов* Во многих сложных машинах можно выделить отдельные системы и агрегаты, работоспособность которых в основном зависит от их износа и в меньшей степени от влияния других узлов и механизмов машины. Износ таких систем и агрегатов и его влияние на выходные параметры целесообразно изучать самостоятельно, но учитывать воздействия на данную систему других агрегатов машины, которые для нее играют роль окружающей среды. Взаимодействие и влияние износа отдельных пар трения рассматривается в пределах данной системы или агрегата. Примером таких узлов могут служить гидравлические системы и агрегаты машин [82, 107]. Износ элементов гидросистемы,— насосов, распределительных пар, уплотнений, силовых цилиндров, поршней—непосредственно сказывается на выходных параметрах системы—точности передачи движения или управляющего воздействия, КПД, передаваемых нагрузках и др. Износ других элементов машины скажется в основном на силовых и тепловых нагрузках в гидросистеме, но не повлияет на изменение ее внутреннего состояния. Целесообразно также самостоятельно i- изучать износ пневматических систем, систем управления, систем подачи топлива, смазки, охлаждения, тормозных систем [391, и др. Сказанное можно отнести и ко многим агрегатам машины — двигателю и его системам, приводным коробкам передач, • механизмам загрузки и подачи заготовок или сырья в машину . и др. Особенно необходимо для многих машин самостоятельное изучение работоспособности двигателей и силовых установок, например применительно к летательным аппаратам [92], автомобилям [46], судовым двигателям. Так, исследование износа двигателей грузовых автомашин [1 ] показало, что основной причиной потери работоспособности (дымление двигателя, возрастание динамических нагрузок, перерасход масла, снижение КПД) является износ шатунно-кривошипной группы. Исследование износа сопряжений цилиндр—поршневое кольцо, головка шатуна — поршневой палец, шатунных и коренных подшипников и шеек коленчатого вала позволяет установить степень их влияния на работоспособность двигателя и назначить предельно допустимые износы. При рассмотрении износа машин и их систем необходимо не только определить износ основных узлов трения и механизмов, но и найти зависимости, оценивающие влияние этого износа на выходные параметры изделия, рассмотреть схему формирования показате-

Наиболее простые и распространенные детекторы скрытого изображения — радиографическая пленка и полупроводниковые (ксерографи-ческие) пластины. Методы получения на них статического видимого изображения внутреннего состояния изделия при просвечивании ионизирующим излучением называют соответственно радиографией и ксеро-радиографией.

При радиоскопии детекторами излучения служат флюоресцирующие экраны, сцинтиляционные кристаллы, рентгеноэлектронно-опти-ческие преобразователи, рентгенвидиконы, позволяющие получить видимое динамическое изображение внутреннего состояния просвечиваемого объекта.

личинами Евыт и ТГвнх Для данной ЕВх. Не оче-. видно также, должна ли отводиться энергия ?вых в общем случае. В рассмотренном случае энергия отводится. Это становится очевидным при рассмотрении подвода и отвода энергии на каждой стадии. Очевидно также, что для изменения агрегатного состояния рабочего тела, например его испарения или конденсации, нужно подвести или отвести определенное количество энергии. Таким образом, рабочее тело обладает свойством запасать энергию. Будем характеризовать изменение внутреннего состояния рабочего тела количеством запасенной им энергии, которое обозначим Ai/. В табл. 3.1 указаны количества подводимой, запасаемой и отводимой энергии на каждой стадии.

Характер макроскопического рассеяния магнитного потока в трансформаторной стали зависит от внутреннего состояния материала. Зигзагообразное рассеяние соответствует энергетически устойчивому состоянию с равновесной структурой, получаемой в результате высокотемпературного отжига. В отожженном листе трансформаторной стали существует только одно определенное расположение зигзагообразной магнитной макроструктуры, определяемое кристаллической структурой данного листа.

Усовершенствование циклов и квазициклов путем введения регенерации тепла основано на другом принципе — использовании внутреннего теплообмена между потоками рабочего тела. На рис. 1.6 показано несколько циклов, расположенных в одном и том же температурном интервале, с одинаковыми количествами подведенного и отведенного тепла. Первый из них (рис. 1.6,а) — обратный цикл Карно, в котором процессы 1-2 и 3-4 изэнтропы; внутренний теплообмен в цикле отсутствует, есть только внешний теплообмен в процессах 2-3 и 4-1. Второй (рис. 1.6,6)—цикл, в котором процессы 1-2' и 3'-4 связаны теплообменом; некоторое количество тепла регенерации Qp передается от потока m охлаждаемого рабочего тела к потоку п нагреваемого тела, вследствие этого линии 1-2' и 3'-4 делаются наклонными. В процессе 2'-3' энтропия уменьшается, а в процессе 4-1 возрастает (в пределе, если теплообмен проводится обратимо при ДГ->0, изменения энтропии будут по абсолютному значению равны). В результате при тех

Основа термодинамики—два экспериментально установленных закона: первый и второй законы, или начала термодинамики. Первое начало термодинамики — принцип сохранения и эквивалентности приращения энергии; второе начало термодинамики — принцип возрастания энтропии изолированных систем и необратимости внутреннего теплообмена.

74. Щ у к и н В. К. и ЯР. Исследование течения и внутреннего теплообмена в пористых волокнистых материалах. — Теплофизика высоких температур, 1976, т. 14, № 2, с. 412-415.

Механизм пористого охлаждения складывается в общем из двух процессов: внутреннего теплообмена, во время которого газ отбирает тепло от пористой стенки при фильтрации к внешней поверхности, и внешнего теплообмена, когда охлаждающий газ, покинув стенку, диффундирует через пограничный слой, разбавляя и оттесняя от поверхности высокотемпературный газовый поток. Именно этот второй процесс обеспечивает более высокую эффективность пористого охлаждения по сравнению с системами накопления тепла.

достижения стационарного состояния в теле и в газе устанавливаются соответствующие температурные профили: Ts(y) и Tg(y). Связь между ними определяется интенсивностью внутреннего теплообмена в порах, т. е. коэффициентом av.

Для расчета пористой системы охлаждения необходимо знать коэффициент теплопроводности пористой матрицы, расход газа и коэффициент внутреннего теплообмена av-

Рис. 4-10. Зависимость числа Нуссельта от числа Рейнольдса для внутреннего теплообмена в пористом теле. 1, 3, 4 — экспериментальные данные; 2 —расчет по формуле Nu^ =

Из вышеизложенного видно, что температурное равновесие в пористом теле сильно зависит от коэффициента внутреннего теплообмена av, входящего в параметры а и Ь. Ранее мы относили коэффициент теплообмена к единице поверхности, однако в случае пористых систем мы не можем точно определить всю омываемую поверхность, поэтому принято относить общее количество поглощенного тепла к единице объема пористого тела и разности температур в нем. Рассматривая теплообмен поверхности пор с протекающим через них охладителем как сток тепла мощностью qv, кВт/м3, можно записать выражение для коэффициента внутреннего теплообмена, отнесенного к единице объема пористого материала, как ау = <7у/ДГ. Так же как и в случае конвективного теплообмена при внешнем обтекании, интенсивность внутреннего теплообмена можно выразить с помощью критериальных соотношений:

На практике при скоростях подачи охладителя 0,1 — 1 кг/(м2-с) коэффициент внутренней теплоотдачи равен 1000—10000 кВт/(м3-К), при этом разность температур между газом и стенками пор не превышает 100 К. Влияние теплофизических свойств охладителя на интенсивность теплообмена внутри пористого тела можно учесть с помощью числа Прандтля, которое согласно полученным данным входит в критериальное уравнение теплообмена в той же степени, что и число Рейнольдса. Однако экспериментальных данных о величине и характере изменения коэффициента внутреннего теплообмена еще пока очень мало. В основном исследованы простейшие пористые тела, типа спеченных порошков монодисперсного состава. Отсутствуют данные о влиянии на av соотно-Ю2 шения между длиной и диаметром капилляров, свойств материала.

Неопределенность размеров и формы пор затрудняет расчет внутреннего теплообмена между газообразными продуктами разложения и твердой фазой. Однако, учитывая высокие температуры, можно допустить, что радиационный и конвективный теплообмен в порах настолько интенсивны, что можно принять гипотезу о местном температурном равновесии.

ента внутреннего теплообмена av (см. гл. 4) разность температур ATsg между газообразной и твердой фазами будет непрерывно увеличиваться по мере движения газа к поверхности и достигнет максимума при выходе газа из покрытия.