Исследования адгезионного

Для совершенствования аэродинамики горелочных устройств и исследования структуры потоков на выходе из горелки на заводе были созданы лабораторная установка и стенд для исследования аэродинамики натурных горелок. Обобщению накопленного опыта по горелочным устройствам на ЗиО и посвящена настоящая книга.

В настоящее время мощность паровых турбин достигла уровня 1000—1300 МВт и в ближайшем будущем будет доведена до 2000 МВт. Постоянный рост единичной мощности турбоагрегатов предъявляет повышенные требования к их экономичности, надежности, металлоемкости. Для решения этих задач проводятся детальные исследования аэродинамики рабочего процесса турбин, разрабатываются новые высокопрочные конструктивные материалы, совершенствуются тепловые схемы установок.

Конструкция днища циклона определяется в каждом конкретном случае технологической схемой. Чаще всего плавильные циклоны имеют днище в виде плоской диафрагмы (рис. 1,а). Исследования аэродинамики циклонов как с обращенным коническим соплом, так и с плоской диафрагмой [Л. 2, 3, 4] показали отсутствие прин-

3-5. Модели и экспериментальные установки для исследования аэродинамики топок и котельных газоходов

Рис. 3-12. Схема экспериментальной установки для исследования аэродинамики газового тракта котла ТП-100.

На рис. 3-14, а представлена схема экспериментальной установки для исследования аэродинамики топки квадратного сечения с тангенциально расположенными двухъярусными щелевыми горелками. Модель не имеет металлического каркаса и склеена из оргстекла. Толщина стенок модели — 10 мм, фланцев — 30 мм. Из металла в этой модели выполнены: подставка /, горелки 2, скобы 3 с рисками для отсчета углов установки горелок, всасывающая труба 4 к вентилятору (V = 12 000 м3/ч, Н = 300 мм вод. ст.) и бункер 5 с лопатками. В бункере улавливались опилки, алюминиевый порошок, магнезия и частицы других материалов, с помощью которых осуществлялось овиднение потоков. Под дном модели, изготовленным из оргстекла, находилось поворачивающееся зеркало 8. В поперечном сечении топочной камеры модели устанавливались легкие проволочные сетки с укрепленными на них шелковыми нитями. Нити отражались в зеркале, что позволяло наблюдать и при правильном освещении фотографировать или зарисовывать картину движения потоков в горизонтальных сечениях топочной камеры. Для ввода измерительных зондов на стенках модели имелись отверстия с бобышками 6 из оргстекла с внутренней нарезкой — МЗОхЗ. Пробки, вворачивавшиеся в бобышки, выполнялись таким образом, чтобы на внутренних плоскостях боковых стен модели не было выступов или впадин. Штуцеры 7 служили для измерения статических давлений [Л. 3-13].

Рис. 3-15. Схема экспериментальной установки для исследования аэродинамики газового тракта котла ПК-37-85 СП.

Схема всей экспериментальной установки для исследования аэродинамики шахтно-мельничной топки показана на рис. 3-17. Воздух в шахту и сопла подавался от разных вентиляторов. В нижней части шахты был установлен электронагреватель 9, позволявший нагревать воспроизводящий аэросмесь воздух на 20—30° С. Для подогрева вторичного воздуха в трубопровод был вмонтирован электронагреватель 2. Температуры обоих потоков воздуха после электронагревателей контролировались по показаниям термопар 3.

Рис. 3-17. Схема экспериментальной установки для исследования аэродинамики шахтно-мельничной топки.

Рис. 3-19. Схема экспериментальной установки для исследования аэродинамики шахтно-мельничной

Рис. 3-21. Чертеж водяной модели для исследования аэродинамики острого дутья.

Трибофизика - это направление современной физики, изучающее процессы и явления, происходящие в реальных системах тел (трибосистемах), где тела контактируют друг с другом в условиях взаимного перемещения [6]. Трибофизика включает такие разделы, как термодинамика, статистическая физика, электродинамика, кинетика и др., и ее задачи выходят за пределы механики и материаловедения. Современный этап развития трибофизики характеризуется комплексным подходом к изучению и познанию явлений и процессов, протекающих на поверхностях и в поверхностных слоях взаимодействующих тел, применением высокоэффективных физических, химических и математических методов исследований и вычислительной техники. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований позволил достигнуть существенного прогресса в понимании природы трения и изнашивания различных материалов при разнообразных внешних условиях и различных состояниях взаимодействующих поверхностей. Этому способствовали результаты исследования адгезионного взаимодействия металлов и полимеров при трении, структурно-фазовых превращений и реологии поверхностных слоев при различных температурах и уровнях внешнего энергетического воздействия, анализ и обобщение результатов на основе термодинамического подхода, позволившие сделать вывод о стремлении всей поверхностной материальной системы найти и перейти в наиболее выгодное структурно-энергетическое состояние при минимальном производстве избыточной энтропии и интенсивности изнашивания [6—8].

На основании исследования адгезионного взаимодействия состаЪ-ляющих твердого сплава с обрабатываемым материалом (сталь) было установлено, что кобальтовая фаза твердого сплава является наиболее слабым местом. Схватывание ее со сталью начиналось при температуре 150° С. Исходя из вышеизложенного, повышение стойкости инструмента находится в тесной связи с повышением адгезионной инертности кобальтовой составляющей. Для этого было использовано поверхностное упрочнение ее с помощью борирования. Результаты такого исследования показали, что температура начала схватывания борированной кобальтовой связки твердого сплава и отдельных его составляющих повысилась на ~200° С по сравнению с температурой для исходных материалов. Кроме того, в 5 раз повысилась микротвердость поверхностного слоя. Последнее обусловило уменьшение фактической площади контакта инструмента и заготовки, что способствовало уменьшению числа химических связей и, в конечном счете, повышению стойкости инструмента. На Киевских заводах «Красный экскаватор» и станков-автоматов им. А. М. Горького проведены производственные испытания борированных резцов ВК-8 и Т15К6 при обработке барабанов шестишпиндельных автоматов из чугуна СЧ 32-52 и труб гидроцилиндров экскаваторов из стали 45, показавшие повышение стойкости борированных резцов в 2 раза по сравнению со стойкостью инструмента, используемого в условиях указанных заводов.

МЕТОДИКА И ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АДГЕЗИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

РИС. 2. Чертеж образца для исследования адгезионного взаимодействия

Результаты исследования адгезионного взаимодействия изображались в виде зависимостей величины коэффициента адгезии

2. А. П. Семенов, В. В. Поздняков, А. А. Кацура. Методика, установки и некоторые результаты исследования адгезионного взаимодействия тугоплавких материалов в вакууме и газовых средах.— Сб. «Диффузионное соединение в вакууме металлов, сплавов и неметаллических материалов». ПНИЛДСВ, 1970.

1. А. П. Семенов, В. В. Поздняков, А. А. Кацура. Методика, установки и некоторые результаты исследования адгезионного взаимодействия тугоплавких материалов в вакууме и газовых средах.— Сб. «Диффузионное соединение в вакууме металлов, сплавов и неметаллических материалов». ПНИЛДСВ, 1970.

'А. П. Семенов, В. В. Поздняков, А. А. Кацура. Методика и образцы для исследования адгезионного взаимодействия при высоких температурах 23

Методика и образцы для исследования адгезионного взаимодействия при высоких температурах. Семенов А. П., Поздняков В. В., К а ц у-р а А. А.— Сб. «Трение и изнашивание при высоких температурах». Изд-во «Наука», 1973 г.

Трибофизика — это направление современной физики, изучающее процессы и явления, происходящие в реальных системах тел (трибосистемах), где тела контактируют друг с другом в условиях взаимного перемещения [6]. Трибофизика включает такие разделы, как термодинамика, статистическая физика, электродинамика, кинетика и др., и ее задачи выходят за пределы механики и материаловедения. Современный этап развития трибофизики характеризуется комплексным подходом к изучению и познанию явлений и процессов, протекающих на поверхностях и в поверхностных слоях взаимодействующих тел, применением высокоэффективных физических, химических и математических методов исследований и вычислительной техники. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований позволил достигнуть существенного прогресса в понимании природы трения и изнашивания различных материалов при разнообразных внешних условиях и различных состояниях взаимодействующих поверхностей. Этому способствовали результаты исследования адгезионного взаимодействия металлов и полимеров при трении, структурно-фазовых превращений и реологии поверхностных слоев при различных температурах и уровнях внешнего энергетического воздействия, анализ и обобщение результатов на основе термодинамического подхода, позволившие сделать вывод о стремлении всей поверхностной материальной системы найти и перейти в наиболее выгодное структурно-энергетическое состояние при минимальном производстве избыточной энтропии и интенсивности изнашивания [6—8].