ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Вопрос 2. «Механизм капельной эрозии»

123

При экспериментальном определении эрозионной стойкости различных мате-риалов установлено, что процессы эрозии протекают во времени в соответствии с рис. (слайд), где можно выделить три характерных этапа интенсивности эрози-онного процесса, характеризуемого глубиной ℓ_э эрозионного износа материала.

- инкубационный период (рост микронапряжений, усталость материала);

- максимальный темп эрозии;

- пониженный темп эрозии.

На первом этапе , т.н. инкубационном периоде, видимых повреждений поверхности нет и потерь массы материала также нет, однако, зафиксирован рост микронапряжений, вызывающих усталость материала.

Второй этап характеризуется тем, что имеет место максимальная скорость эрозии и в течение этого этапа она остаётся практически постоянной. В период следующего этапа интенсивность эрозионного процесса снижается и иногда изменяется во времени. Поэтому для оценки эрозионной стойкости материалов обычно используют значение скорости эрозии на втором этапе.

Продолжительность инкубационного периода, скорость эрозии и продолжи-тельность второго периода и скорость эрозии в третьем периоде зависят от скоро-сти соударения лопаток каплями, размеров капель, частоты соударений эрози-онной стойкости материала и рельефа эродирующей поверхности.

По истечении инкубационного периода на поверхности появляются и накап-ливаются небольшие разрушения (начальный этап износа); возрастает глубина впадин (этап повышенной скорости износа), впадины углубляются до нескольких диаметров, происходит заострение перемычек между кавернами (замедление износа), формирование «сотовой» и иглообразной формы поверхности, типичной для эрозионных повреждений турбинных лопаток (участок пониженной скорости эрозионного износа ).

При соударении капли с твёрдой поверхностью в месте контакта возникает импульс давления.

Импульсное давление выражается по формуле гидроудара Н.Е. Жуковского.

где ρ₂ – плотность жидкости; а₂ – скорость звука в жидкости; ω – скорость соударения. С учётом того, что деформация твёрдого тела (стали) является упру-гой, действительное импульсное давление будет несколько меньше.

Так, например, при м/с, МПа, а статический МПа.

Наиболее опасны d_k > 10 мкм. При больших скоростях соударения (несколько сот метров в секунду) сила удара капли настолько велика, что повреждение происходит при одном ударе и размер повреждения соизмерим с диаметром капли. Механизм соударения капли с плоской твёрдой поверхностью связан с гидродинамическим воздействием контактирующего с поверхностью объёма жидкости. После соприкосновения капли с поверхностью происходит её упругая деформация. Сжатая жидкость, расположенная между фронтом ударной волны и плоскостью соударения, в начальный момент времени не растекается. И только после отрыва ударной волны от поверхности соударения начинается растекание жидкости по поверхности. При соударении возникает и действует на преграду импульсное давление (гидравлического удара). Взаимодействие капли с плоскостью в пределах пятни контакта генерирует возмущения, распространяю-щиеся в основной объём капли со скоростью звука а₂. В период времени, мень-ший, чем время действия импульса давления τ < τ_с скорость, v_s с которой точки на границе пятна контакта перемещаются по контуру капли значительно превы-шают скорость а₂. Значение v_s определяется условиями взаимодействия между головной частью капли и плоскостью v_s = wr_к/r_с где r_с – радиус пятна контакта. Растекание капли обусловлено отрывом поверхности капли, ограничивающей сжатую часть жидкости, от твёрдой поверхности. Это становится возможным при v_s=а₂. Время действия импульса давления пропорционально скорости соударения и радиусу капли . Для капли размером 100 мкм при скорости соударения 600 м/с время взаимодействия составляет 1,3х10^-8 с.

Некоторые обобщения исследований влияния диаметра капель и скорости соударения позволили ввести понятия о двух пороговых скоростях (слайд). Понятие о пороге повреждения (кривая 1). Этому понятию отвечает такое значение скорости соударения, ниже которого при данном размере капель не удаётся зафиксировать унос материала даже после 10⁶ циклов. Под порогом разрушения понимается такое значение скорости соударения, выше которой капли создают заметную пластическую деформацию. Из рис. на слайде следует, что пороговые скорости сильно зависят от диаметра капель. Ударные воздей-ствия, характеризующиеся областью диаметров и скоростей соударения капель, расположенных ниже порога повреждения (кривая 1), не вызывают эрозионных повреждений поверхности. Область выше порога разрушения (кривая 2) харак-терна отсутствием инкубационного периода, износ материала наступает с первы-ми ударами капель. Область между кривыми характеризуется усталостным меха-низмом разрушения.

Не только крупные капли существенны для эрозии. Например, сильной эрозии подвергаются рабочие лопатки сверхзвуковой турбинной ступени с высокодисперсной влагой за соплом ( м), u = 159 м/с,

У = 11%, с₁ = 1320 м/с, при переходе линии Вильсона (слайд). Это ударная эрозия.

Вопрос 3. «Влияние коррозионно-активных примесей в двухфазных средах на повреждение элементов».

Рабочий пар содержит: оксиды металлов; силикаты; производные сульфатов, фосфатов, карбонатов, хлоридов.

Особенно опасны отложения коррозионно-агрессивных соединений; хлори-дов, едкого натра, кислот, действующих в комбинации с эрозией. Например – кор-розионное растрескивание металла под напряжением. Исследовалось образование твердых отложений в проточной части турбин в зависимости от воднохимичес-кого режима блоков, параметров пара и конструкционных материалов конден-сатно-питательного тракта. Разработаны нормы качества пара по допустимым концентрациям грязи. Одна из наиболее распространенных причин повреждения рабочих лопаток паровых турбин является коррозия из-за повышенных концен-траций загрязнений: общая коррозия, язвенная коррозия, коррозия под напря-жением, коррозионная усталость – все лопаточные стали. Снижение допустимых статических напряжений.

Снижение предела выносливости. Особенно резко снижаются допускаемые напряжения в кислой среде рН 0 – 6,7 – при этом повреждения от коррозионной усталости внешне не отличаются от обычного усталостного разрушения.

Очевидно, необходимы для таких явлений значительные концентрации коррозионно-активных веществ – отсюда, надо установить причины, вызывающие их повышенные местные концентрации. Поломки – в зоне перехода среды через линию насыщения. Объяснить: выпаривание высушивание капель, плёнок. Потери кинетической энергии. Нестабильность режима выпадения влаги, и это совместно с термоциклической усталостью. Трещины на полотне насадного диска (слайд) – (это в месте его соприкосновения с соседним диском).

Влияние рН среды на протекание процесса эрозии (слайд). (NaOH и HCl). Существенное влияние рН среды на износ металла. Эрозионный износ удаляет пассивирующую оксидную плёнку (при рН>7).

123