ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ультразвуковое диспергирование из "Физические эффекты в машиностроении " Термоупругий эффект — появление температурных напряжений при изменении температуры тела. Необходимым условием возникновения температурных напряжений в теле является неравномерное распределение температуры в различных частях тела и ограничение возможного теплового расширения (или сжатия) со стороны окружающих частей тела или со стороны окружающих тел. [c.168] Температурный эффект проявляется на твердых телах любой формы. Тепловое поле действует на поверхность тела, а результат воздействия (сила) действует в его объеме. [c.169] Температурные напряжения могут привести к потере устойчивости конструкции при циклическом нагреве и охлаждении — к разрушению от усталости, при мгновенном изменении температуры — к разрушению от термического удара. Определяющим показателем термического удара является возникновение за короткое время температурного градиента и обусловленных им деформаций и напряжений, приводящих к формоизменению, нарушениям сплошности (трещинообразованию) или разрушению. [c.169] При термическом ударе в условиях быстрого нагрева тела его внешние слои расширяются, а более глубокие, остающиеся ненагретыми, препятствуют расширению. В более разогретых слоях возникают напряжения сжатия, в менее нагретых — напряжение растяже) ия. Когда напряжения достигают пределов прочности на сжатие или растяжение, материал разрушается. У большинства материалов сопротивление сжатию выше сопротивления растяжению, поэтому разрушение происходит к зоне действия напряжений растяжения. Так разрушаются малотеплопроводные материалы (стекла, керамика). Действие термического удара на металлы в большинстве слу-чаер ограничивается изменением формы. Вследствие высокой теплопроводности температурные градиенты при быстром нагреве в металлах не достигают величины, необходимой для того, чтобы вызвать напряжения, евышающие прочность материала. Кроме того, в металлах благодаря их пластичности температурные напряжения в большинстве случаев не выходят за предел текучести. Термический удар опасен для материалов, имеющих высокий коэффициент теплового расширения, низкую теплопроводность, высокий модуль упругости, низкую пластичность. [c.169] Характеристики некоторых материалов, на которых проявляется ФЭ, приведены в табл. 28. [c.169] Действие термического удара усиливается при наличии резких изменений сечения (отверстия, выточки), концентрирующих тепловые напряжения и затрудняющих пластическую деформацию. [c.169] В машиностроении ФЭ проявляется в основном как нежелательный. [c.169] Температурный эффект может применяться для разрушения материалов. Термическое разрушение горных пород основано на получении тепловой энергии от внешнего источника теплоты. Теплота может передаваться в результате конвективного теплообмена между, источником и объектом (способ пожога и облучения лампами) или направленным тепловым потоком, входящим в контакт с локальной зоной разрушаемой поверхности. Метод применяется для дробления камня, мерзлых грунтов, асфальтобетона. [c.169] Сведения о физической сущности эффекта приведены в работах [122, 246, 270], а о применении эффекта — в работе [33]. [c.169] Ультразвуковое диспергирование — тонкое размельчение твердых веществ или жидкостей под действием ультразвуковых колебаний. Диспергирование жидкостей в газах называется распылением, а жидкостей в жидкостях — эмульгированием. Ультразвуковое диспергирование позволяет получать высокодисперсные смеси с размером частиц менее 1 мкм, в то время как механическое — с размером частиц до 1—10 мкм. [c.170] Для протекания ультразвукового диспергирования необходима кавитация. Измельчение веществ происходит под действием ударных волн и кумулятивных струй, возникающих при захлопывании кавитационных полостей. [c.170] Диспергирование значительно интен сифицируется, если наряду со знакопеременным звуковым давлением с амплитудой рзв на жидкость наложить постоянное давление Ро. В этих условиях существенно возрастают пиковые значения давления в ударной волне и кавитационное разрушение ускоряется в сотни раз. Существует оптимальное соотношение между р% и Рзв (рис. 104), при котором происходит наиболее интенсивное диспергирование твердой фазы. [c.170] Условием возникновения диспергирования является облучение жидкостя с имеющимися в ее объеме твердыми частицами звуковым полем определенной частоты и интенсивности. [c.170] Форма сосудов с диспергирующей жидкостью может быть р аз личной-Звуковое и силовое поля приложены к поверхности жидкости результатом их воздействия является силовое поле возникающее в жидкости, и движение частиц твердого вещества, находящегося в жидкости. [c.170] Ультразвуковое диспергирование широко применяется в химической, пищевой, фармацевтической, текстильной, лакокрасочной промышленности. Оно позволяет получать материалы для порошковой металлургии. Так, измельчение порошков улучшает эксплуатационные свойства феррито-вых сердечников. Применение ультразвукового диспергирования для изготовления люминофоров повышает качество изображения и светоотдачу экранов, а в полупроводниковых материалах — их термоэлектрическую эффективность. [c.171] В малогабаритном диспергаторе (рис. 105) в качестве источника акустической энергии использован магнитострикционный ферритовый преобразователь. Ферритовый сердечник 3 помещен в замкнутый стакан /, крепящийся в узле смещения концентратора 2. Рабочий объем камеры около 6 см образован торцом концентратора и внутренней стенкой корпуса 4. Камера закрывается крышкой 5. Избыточное статическое давление в жидкости создается сжатым воздухом, поступающим от насоса. [c.171] Вернуться к основной статье