Градиент термический

Величина и градиент термических напряжений определяются температурным градиентом, последний зависит от мощности теплового источника, скорости его перемещения и размеров детали. С увеличением скорости перемещения теплового источника (скорости обработки) уменьшается время нагрева деформируемого участка поверхностного слоя, температурный градиент при этом увеличивается. Увеличение размеров детали, а следовательно, и массы холодного металла, воспринимающего тепло, повышает температурный градиент. [c.127]

В книге будем рассматривать только пропорциональные температурному градиенту термические напряжения первого рода [c.4]

Наиболее эффективно предотвращают появление отбеленных и закаленных участков металла, трещин, а также пористости чугуна его подогрев и замедленное охлаждение после сварки. Уменьшение температурного градиента, термических напряжений и скорости охлаждения металла в этом случае приводит к значительному улучшению структуры металла, более полному распаду цементитных выделений. [c.368]

Турбулентное движение воздуха можно представить следующим образом. Атмосферные процессы, такие, например, как трение воздушного потока о поверхность земли и образование вследствие этого профиля скорости ветра с большими вертикальными градиентами, термическая конвекция, связанная с неодинаковым нагреванием различных участков подстилающей поверхности, изменение поля температуры и скорости ветра в результате облако-образования и т. п. [3], приводят к образованию крупномасштабных вихрей. Характерный размер этих вихрей о называется внешним масштабом турбулентности. Если число Рейнольдса Lo/v, где —разница скоростей на расстоянии 1о, ве- [c.11]

Обратимся теперь к идентификации независимых переменных, которые могут появиться в уравнении (4-4.33). Поскольку известно, что градиент температуры входит в термическое уравнение состояния, следует вначале предположить, что он также входит и в энтропийное уравнение состояния. Если включить эту переменную в уравнение (4-4.33), продифференцировать его по ней и подставить результат в уравнение (4-4.13), в последнем появится член [c.160]

Горячая штамповка является циклическим процессом. Продолжительность термического цикла штамповки (ТЦШ) не постоянна и меняется как в зависимости от типоразмера днищ, так и в пределах партии штампуемых днищ одного типоразмера. Операции ТЦШ приведены на рис. 3.10. Температурное поле (абсолютная величина температуры и ее градиент) влияет также на характер, особенности ТЦШ и качество отштампованных днищ. Оно в произвольной точке системы в определенный момент времени характеризует зна- [c.38]

Согласно (1-54) коэффициент теплоотдачи дисперсного потока можно увеличить за счет увеличения кажущейся теплопроводности пограничного слоя (что определяется характером движения и размером твердых частиц и др. факторами), а также за счет увеличения температурного градиента в пограничном слое дисперсного потока (в связи с меньшей толщиной этого слоя). Последнее зависит не только от обстановки, создаваемой твердыми частицами в пристенной зоне, но и от термического сопротивления ядра потока (см. гл. 6-8). [c.45]

Диффузионно-подвижный водород может перемещаться в металле в результате концентрационной или термической диффузии, создающейся вследствие градиента температур. Последний вид диффузии описывается уравнением [c.403]

Движение частиц примеси по отношению к основному газу, вызванное градиентом концентрации, называется диффузией, а вызванное градиентом температуры — термической диффузией или термодиффузией. Как уже отмечалось, впервые явление термодиффузии было предсказано в 1911 г. Энскогом при рассмотрении смеси Лоренца. [c.155]

Влияние слоя теплоизолятора на температурное состояние стенки при стационарном режиме теплообмена иллюстрируется рис. 16.1. Введение теплоизоляционного слоя при неизменных температурах сред и коэффициентах теплообмена с обеих сторон стенки увеличивает внутреннее термическое сопротивление и уменьшает тепловой поток. Вследствие этого повышается температура на наружной поверхности теплоизоляции по сравнению с температурой поверхности незащищенной стенки, понижается температура на ее внутренней поверхности и уменьшается температурный градиент в защищаемой стенке. Рост температуры наружной поверхности увеличивает ее излучение, что приводит к дополнительному уменьшению коэффициента теплопередачи и теплового потока. [c.468]

Нагнетательные скважины для термического воздействия на пласт, а также эксплуатационные скважины представляют собой многоколонные конструкции, состоящие из сочетания последовательно расположенных слоев металла, жидкости или газа, цементного камня и горной породы. Для определения прочностных показателей элементов ствола скважины необходимо знать их температурное поле, особенно нестационарное температурное поле в первые моменты ведения процесса, так как в эти моменты температурный градиент достигает наибольшего значения и, следовательно, наибольшие напряжения в элементах скважины. [c.269]

Термической диффузией (термодиффузией) называют перенос массы компонента из одной части пространства в другую, обусловленный градиентом температуры. Явление термодиффузии не было известно в элементарной кинетической теории газов и было обнаружено впервые теоретически в строгой кинетической теории. Результаты теории были подтверждены в эксперименте. [c.97]

Вопросы физики пластичности и прочности составляют один из фундаментальных разделов физического металловедения и физики твердого тела. Закономерности пластической деформации — одного из самых распространенных технологических способов производства изделий— представляют значительный практический интерес. Пластическая деформация как технологический способ обработки металлов используется для изменения формы изделий, а также структуры и соответственно свойств металла. Эти задачи часто решаются одновременно. Пластическая деформация в реальных условиях часто проявляется как непреднамеренный процесс, приводящий к релаксации напряжений, вызванных градиентом температур или сил трения, разностью коэффициентов термического расширения и удельных объемов фаз и др. [c.3]

Если температура по объему смеси неодинакова, то под действием градиента температур также происходит перенос вещества — термическая диффузия (эффект Соре). При этом молекулы компонента, масса которых больше, обычно стремятся перейти в область низких температур если же массы молекул одинаковы, то в холодные области стремятся перейти более крупные молекулы. В результате термодиффузия приводит к образованию градиента концентрации. [c.450]

Аналогично начальному участку гидродинамической стабилизации существует начальный участок тепловой стабилизации 1 . Качественный характер деформации эпюры температур на начальном участке тепловой стабилизации показан на рис. 2.39. Коэффициент теплоотдачи на начальных участках трубы уменьшается, так как вследствие увеличения толщины пограничного слоя растет его термическое сопротивление и падает градиент температуры. При турбулентном режиме течения ламинарный пограничный слой разрушается и коэффициент теплоотдачи увеличивается, затем стабилизируется при установившемся турбулентном режиме (рис. 2.40). На участках тепловой стабилизации коэффициент теплоотдачи принимает постоянное значение. Длина участка тепловой стабилизации при постоянной температуре стенки, при постоянных физических параметрах жидкости, при ламинарном режиме движения равна = 0,055 Ре и при турбулентном режиме / т = 50 d. [c.133]

Термогенераторы основываются на трех термоэлектрических эффектах эффекте Зеебека, когда в разомкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников, концы которых находятся при различной температуре, возникает э. д. с. эффекте Пельтье, когда при прохождении тока в термически однородной системе через стык двух различных проводников на стыке выделяется или поглощается теплота эффекте Томсона, когда в термически неоднородной системе помимо теплоты Джоуля выделяется теплота Томсона, пропорциональная градиенту температуры и силе тока. Математически эти эффекты соответственно записываются [c.418]

Метров течения в непосредственной окрестности свободной границы пленки. Полагая, что термическая неустойчивость обусловлена градиентом поверхностного натяжения, действию которого препятствует вязкость, можно составить критерий вида [c.132]

Используют три вида химического осаждения — изотермический, термического градиента и перепада давления [109]. В изотермическом процессе субстрат нагревают излучением через [c.172]

Коррозионно-эрозионный износ металла можно графически изобразить кривой, приведенной на рис. 5.1. На вертикальную ось нанесена глубина износа As, а на горизонтальную ось — обобщенная сила очистки Р, под воздействием которой с труб могут отделяться золовые отложения и произойти разрушения оксидной пленки. При паровой или воздушной обдувке силу Р, например, можно считать пропорциональной удельному силовому импульсу, при дробеочистке— энергии дроби, при водяной обмывке —возникающим в оксидной пленке термическим напряжениям либо градиенту температур, при виброочистке — импульсу инерционных сил и т. д. Можно также представить схему, когда на поверхность одновременно влияют силы различной природы. Представленный на рисунке график построен для известного момента времени [c.189]

В циклах водной очистки поверхностей нагрева котла происходит резкое охлаждение не только слоя золовых отложений и шлака, а также оксидной пленки и металла. Возникающие при этом температурные градиенты являются источником дополнительных термических напряжений, вызывающих разрушение ок- [c.204]

Термические напрян<ения в покрытии могут возникать при равномерных температурных полях из-за разности коэффициентов линейного расширения, а также при нестационарных температурных полях из-за наличия температурных градиентов. [c.54]

Трещины возникают при ковке в случае слишком больших обжатий по сечению, при этом растрескивается сердцевина заготовки. Кроме того, их образование может быть вызвано неправильно выбранным соотношением массы кузнечного инструмента и поковки. Их появлению способствует также возникающий вследствие быстрого нагрева температурный градиент между центральной и периферийной частями поковки. Термические трещины образуются, если заготовку помещают в слишком горячую печь или нагревают очень быстро. Вследствие более быстрого нагрева внешних слоев заготовки и их большего расширения по сравнению с сердцевиной происходит ее внутреннее растрескивание. Особенно часто это происходит при обработке больших заготовок или изделий, при этом большое значение имеет их теплопроводность. [c.71]

Анализ результатов испытаний материалов на термическую усталость [34, 71, 81, 99, 102, 194, 205] выявил определенную не-стационарность процесса циклического упругопластического деформирования образца, причем нагружение может сопровождаться накоплением с числом циклов односторонней деформации растяжения и сжатия вследствие формоизменения рабочей части с образованием характерных зон шейки и бочки (рис. 1.3.4). Следует подчеркнуть, что указанные особенности деформирования связаны с условиями испытаний (жесткостью нагружения, уровнем температур цикла, скоростью нагрева и охлаждения, видом термического цикла) и определяются различным сопротивлением статическому и циклическому деформированию частей образца, нагретых в различной степени из-за наличия продольного градиента температур, характерного для термоусталостных испытаний. [c.48]

Расчет термических напряжений с использованием метода конечного элемента дал при наличии указанных выше продольного и поперечного градиентов температур весьма малые величины для трубчатого образца и напряжения порядка 2 кгс/мм для сплошного цилиндрического образца (рис. 5.4.10). [c.257]

I Многочисленные случаи возникновения термоусталостных трещин можно встретить в элементах стационарных и нестационарных атомных установок [21], котельных агрегатов и паропроводов [83], деталях технологического оборудование [70, 80], элементах горячего тракта авиационных [13, 49, 71], судовых и стационарных [31, 74] газовых турбин. Известны [13, 71], например, случаи малоциклового разрушения дисков газовых турбин в связи со значительными градиентами температур между ободом и центром диска (500—600° С) и цикличностью процесса упругопластического деформирования в зонах концентрации. Вследствие повреждений от термической усталости доля отказов рабочих и сопловых лопаток в общем объеме деталей газовой турбины, как показывает статистическая информация, составляет 70% [49]. Следует в связи с этим подчеркнуть, что и при разработке программ ускоренных испытаний авиадвигателей [42, 53] фактор термоусталостного повреждения лопаток принимают одним из основных. [c.15]

Термическая усталость является результатом деформации, которая возникает из-за стесненности термического расширения детали, связанного с возникновением температурных градиентов термическая усталость может привести к растрескиванию детали. Деформация, порождающая термическую усталость представляет собой произведение коэффициента термического расширения на изменение температуры. Хорошим способом моделировать термическую усталость является испытание на малоцикловую усталость при постоянной амплитуде деформации. Петля гистерезиса, соответствующая такому методу испытаний, представлена на рис. 7.15. Верхняя часть рис. 7.15 характеризует петлю гистерезиса при испытаниях суперсплавов в обычной отливке. А на нижней части рисунка, относящейся к суперсплавам направленной кристаллизации, показано, что чем ниже модуль упругости, тем уже петля гистерезиса. Такая связь объясняется тем, что, во-первых, предел текучести у низкомодульного сплава направленной кристаллизации равен пределу текучести высокомодульного сплава для обычных отливок и, во-вторых, более низкий модуль упругости требует меньшей пластической деформации, чтобы достигнуть той же самой полной деформации. Амплитуда пластической деформации высокомодульного сплава для обычных отливок (Дe ,)oк выше, чем у низкомо- [c.272]

При этом следствием появления Фтх является, как отмечалось выше, увеличение общих сил трения на границах потока, что в продуваемых системах (например, газовзвеси) проявляется в дополнительной потере давления (Арт), а в гравитационных (непродуваемых) системах— в возникновении поперечного градиента скорости слоя. Статические давления компонентов потока р и рт в общем случае нельзя принимать равными. Они отличаются не только на капиллярное давление при большой дисперсности частиц [Л. 279], но и имеют разное приложение в случае связанного движения плотного слоя частиц gradpT также учитывает внутреннее напряжение в материале частицы, которое может возникнуть из-за механических или термических причин. Проекция равнодействующей сил инерции компонентов на ось х равна изменению количества движения элемента Ах Ау Az зо времени по оси х [c.38]

Внутренние напряжения первого рода — это зонал1Л1ые внутренние напряжения, возникающие между отдельными зонами сечения п между различными частями детали. Чем больше градиент температур по сечению, возникающий при термической обработке и между различными частями детали, который зависит от скорости и равномерности охлаждения, размера детали и ряда других причин, тем большего значения достигают внутренние напряжения первого рода. [c.300]

Если АН>0 (для А1 Си Fe и др.), то направление потока термодиффузии противоположно потоку теплоты, что характерно для металлов, не образующих гидридов, у которых растворимость растет с повышением температуры. Если Д//<0 (Ti Zr V Nb и др.), то направление потока термодиффузии совпадает с направлением потока теплоты, что характерно для гидридообразующих металлов. В результате образования сварного соединения в условиях высоких градиентов температур возникает неравномерная концентрация водорода, которая может быть устранена последующей термической обработкой. Примеры распределения концентраций водорода после сварки приведены на рис. 10.18, а, б. [c.404]

Высокая те.мпература, резкое или частое ее изменение являются причинами, вызывающими термические напряжения п покрытии, подлож,се или в систе.ме металл — покрытие. В общем случае величина этих напряжений зависит от градиента температуры, формы тела. 1Коэффицнента теплового расширения, модуля упругости, теплопроводности, коэффициента Пуассона и других характеристик конструкции. Способность материала или системы материалов сопротивляться действию тепловых напряжений характеризует его работсоспособносгь и долговечность в условиях воздействия высоких температур. [c.177]

Рассмотрим вопрос о том, сохраняется ли при наличии температурного градиента действительное термическое равновесие, упомянутое в конце п. 25. Заслуживает внимания тот факт, что хотя экспериментальные результаты по электропроводности в целом прекрасно согласуются с теорией, однако в случаях теплопроводности и термоэлектричества количественные расхождения с теорией остаются все еще очень больвпгми. Так, до сих пор нет никаких экспериментальных доказательств существования предсказываемого теорией резко выраженного минимума теплопроводности чистых металлов вблизи T k-i Q,2b. Трудно согласовать с теорией отношение элект-poHHoii теплопроводности при высокой и низкой температурах. Выше уже упоминалось, что теоретическая интерпретация измерений термо-э. д. с. при низких температурах встречает значительные трудности. С другой стороны, Зиман [102] недавно выступил с утверждением, что видоизменение теории, при котором количественно учитываются процессы переброса, приводит [c.218]

В 1911 г. Энског, развивая теорию газа Лоренца, пришел к заключению о возможности в такой газовой смеси диффузии не только за счет градиента концентрации, но и вследствие градиента температуры (термическая диффузия). Несколько позже Чепмен и Энског теоретически предсказали термодиффузию в общем случае газовой смеси. Первое экспериментальное подтверждение этого результата было получено из опытов Чепмена и Дутсона в 1917 г. [c.151]

Таким образом, при температурах полной ионизации плазмы Т = 100 000 К, плотность энергии излучения в ней становится преобладающей. Это приводит к трудностям адиабатной изоляции плазмы при температурах термоядерных реакций (Т 1 ООО 000° К). Если интенсивность излучения абсолютно черного тела определяется однозначно его температурой (закон Стефана—Больцмана), то плазма термически равновесна. Но плазма в редких случаях излучает как черное тело и лучистое равновесие нарушается из-за наличия холодных стенок. Стенки не только поглош,ают лучистую энергию, но н оказывают каталитическое и электрическое воздействие на процессы в плазме. Наличие градиента температуры у стенок вызывает концентрационную диффузию и местное равновесие может восстановиться лишь тогда, когда скорость реакции велика по сравнению со скоростью диффузии. И, наконец, нерав-новесность может быть вызвана и наличием магнитно-гидродинамических эффектов, обусловленных наличием заряженных частиц. [c.233]

Для стационарных тепловых режимов качество изоляции улучшается с уменьшением коэффициента теплопроводности, а для нестационарных — с уменьшением коэффициента температуропроводности. Важными качествами таких покрытий являются высокая температура плавления, способность противостоять термическим напряжениям, которые возникают при больших температурных градиентах, хорошая сцепляемость (адгезия) с материалом заш,и-щаемой стенки. [c.468]

В процессе механической обработки деталей в поверхностных слоях происходит изменение rpyKrypi.i металла и его механических свойств. Названные изменения являются следствием процессов, развивающихся в поверхностном слое под влиянием внешнего энергетического воздействия в виде контак ного давления и относительного перемеа(ения (скольжения) режущего инструмента. При этом основная часть механической энергии преобразуется в тепловую, создавая градиент температур по глубине слоя. В результате этих процессов в материалах деталей при резании как при термической обработке развиваются остаточные напряжения. [c.41]

Температурный градиент является вектором, направленным по нормали к изотермической поверхности, причем за положительное направление вектора принимается направление в сторону возрастания температур, т. е. dtldn>0. Если же вектор направлен в сторону убывающей температуры, то производная dt/dn будет отрицательной. Температурный градиент показывает, насколько интенсивно (резко) меняется температура в толще тела и является важной величиной, определяющей многие физические явления (появление трещин в хрупком теле от неравномерного нагрева, термические деформации и т. д.). Количество тепла Q, проходящее в единицу времени через изотермическую поверхность F, называют тепловым потоком. Тепловой поток q на 1 поверхности называют удельным тепловым потоком, плотностью теплового потока или тепловой нагрузкой поверхности нагрева. [c.137]

Второй член характеризует термическую неустойчивость, обусловленную возникчовением градиента поверхностного натяжения вследствие процесса теплопередачи. [c.131]

Температурные напряжения могут быть вычислены в результате решения методом конечного элемента задачи о термических напряжениях в сплошном или полом образце при наличии продольного градиента температур. Результаты расчета для образца из стали Х18Н9 при распределении температуры, соответствующем случаю нагрева с охлаждаемыми широкими шинами, дают максимальную величину интенсивности напряжений О = = 2,0 кгс/мм . [c.256]

Аналогичные величины получены и в работе [171]. Испытания выполнялись на аустенитной нержавеющей хромоникелевой стали типа 18Сг — 8X1. Установлено, что при длительности термического цикла порядка 1 мин продольный градиент на десятимиллиметровой базе в середине рабочей длины цилиндрического образца составляет порядка 50° С, в то время как радиальный перепад температур достигает не более 3 и 20° С соответственно для сплошного и трубчатого образца. На рис. 5.4.9 показана температура внутри сплошного образца (1) и на поверхности (2). Для измерения температур внутри образца высверлено отверстие [c.256]

Важнейшей особенностью работы конструктивных элементов является циклический характер температурного поля, определяемый режимом работы изделия. Например, за двухчасовой полетный цикл транспортного газотурбинного двигателя (ГТД) температура выходной кромки лопатки существенно изменяется, при этом довольно значительно меняются и скорости нагрева при выходе на полетный режим [25]. Значительная неравномерность температурного поля свойственна охлаждаемым рабочим лапатка(М газовой турбины [71]. Менее опасные сочетания температур t и напряжений а реализуются в турбинном диске [71], однако для них свойственны высокие уровни температур и значительные градиенты. Из приведенных данных видно, что для температурного цикла нагрева элемента характерно чередование нестационарных и стационарных участков, причем последние занимают значительное время цикла. Высокие уровни температур, циклический характер температурного воздействия, чередование нестационарных и стационарных режимов создают е материале особые условия работы высокую термомеханическую напряженность, больщие уровни термических напряжений. Все это обусловливает в большинстве случаев работу материала конструктивного элемента за пределами упругости в наиболее напряженных точках наблюдается процесс циклического упругопластического деформирования, приводяший материал к разрушению за ограниченное число циклов (Ю —10 ). [c.8]

Зависи1МО Сть на рис. 5 [13] отражает кинетику напряжений в выходной кромке охлаждаемой сопловой лопатки в условиях термоцикличеокого -нагружения (400 9100° С) при варьировании толщины стенки. По мере увеличения относительной площади -сечения канала охлаждения в выходной кромке лопатки снижается уровень термических напряжений, поскольку с уменьшением толщины стенки уменьшаются -объемы материала, прилегающие к выходной кро-мке. Это, с одной стороны, вызывает уменьшение жесткости защемления рассматриваемой зоны лопатки, а с другой, улучшает прогрев сечения и снижает градиент температур. Возможность регулирования степени стеснения [c.11]

Исследования процесса деформирования [22, 27, 48, 67] свидетельствуют о наличии ряда специфических эффектов, свойственных методике испытаний на термическую усталость это, одной стороны, существенная локализация пластической деформации в наиболее нагретой части образца, и с другой — при более высоких параметрах термомеханического воздействия — интенсивное формоиз1менение [27] (появление ряда гофров ), проявляющееся из-за нестационарности процесса циклического унрутопластического деформирования разных зон образца в связи с возникновением продольного градиента температур. Эти эффекты вызывают значительные трудности в расшифровке действительной картины процесса упругопластического деформирования и вносят существенные пограшности в оценку сопротивления термической усталости. [c.25]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...