Giáo trình phân tích quy trình vận dụng nguyên lý chu trình cổ điển trong tải dao động p4

Chia sẻ: Nguyencaokyhoc Hoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

73
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình phân tích quy trình vận dụng nguyên lý chu trình cổ điển trong tải dao động p4', khoa học tự nhiên, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình phân tích quy trình vận dụng nguyên lý chu trình cổ điển trong tải dao động p4

Trong l¹nh ®«ng n−íc ë ®Êt ®ãng b¨ng liªn kÕt víi h¹t ®Êt t¹o thµnh líp liªn kÕt bÒn v÷ng ch¼ng kh¸c bª t«ng. Liªn kÕt nµy v÷ng h¬n nhiÒu liªn kÕt n−íc ®¸ thuÇn tuý. §Êt c¸t ®ãng b¨ng cã ®é liªn kÕt bÒn v÷ng nhÊt sau ®ã ®Õn ®Êt thÞt vµ sau cïng lµ ®Êt sÐt. §èi víi cöa hÇm lß, ®«i khi cäc ph¶i dµi ®Õn hµng tr¨m mÐt c¾m s©u vµo lßng ®Êt. Khi ®ã ph¶i khoan måi tr−íc c¸c læ cäc. C¸c læ ph¶i song song ®Ó ®¶m b¶o kho¶ng c¸ch cÇn thiÕt, nÕu cã mét vÞ trÝ nµo ®ã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cét qu¸ xa, m¹ch kÕt ®«ng kh«ng liªn kÕt cã thÓ t¹o nªn nh÷ng ®iÓm yÕu côc bé, cã thÓ g©y sôt lë ë nh÷ng vÞ trÝ nµy. Trong qu¸ tr×nh sö dông cÇn tr¸nh rß rØ chÊt vµo lßng ®Êt, v× nhiÖt ®é ®«ng ®Æc cña chÊt t¶i l¹nh rÊt thÊp kh«ng thÓ ®«ng ®−îc nªn cã thÓ lµm cho c¸c cäc kÕt ®«ng r¶ ®«ng, rÊt nguy hiÓm vµ rÊt khã kh¾c phôc. Do chÊt t¶i l¹nh trªn ®−êng èng ra nãng h¬n èng chÊt láng l¹nh vµo ®¸ng kÓ (kho¶ng 8K), nªn gi÷a chóng cã trao ®æi nhiÖt víi nhau, lµm gi¶m hiÖu qu¶ lµm l¹nh nÒn ®Êt. V× vËy ph¶i cã biÖn ph¸p gi¶m dßng nhiÖt trao ®æi nµy, b»ng c¸ch c¸ch nhiÖt bÒ mÆt èng trong. §©y lµ vÊn ®Ò t−¬ng ®èi khã, v× nh− vËy sÏ t¨ng kÝch th−íc èng ngoµi. Cã thÓ gi¶m dßng nhiÖt trao ®æi nµy b»ng c¸ch sö dông lo¹i vËt liÖu cã kh¶ n¨ng dÉn nhiÖt kÐm lµm èng trong, vÝ dô nh− nhùa PVC. Do ph¶i vËn hµnh trªn c¸c c«ng tr×nh x©y dùng vµ lu«n lu«n ph¶i di chuyÓn nªn hÖ thèng l¹nh ph¶i gän, dÔ c¬ ®éng. Tèt nhÊt nªn thiÕt kÕ l¾p ®Æt trªn c¸c xe thµnh khèi, khi vËn hµnh chØ cÇn ®Êu ®iÖn, n−íc lµ cã thÓ ho¹t ®éng. ViÖc ®Êu nèi chÊt t¶i l¹nh còng ph¶i ®¬n gi¶n vµ ch¾c ch¾n. C¸c cäc kÕt ®«ng cã thÓ ®−îc lµm l¹nh b»ng m«i chÊt l¹nh. ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ¸n nµy lµ hiÖu qu¶ lµm l¹nh cao h¬n, do ®é chªnh nhiÖt ®é lín. Tuy nhiªn ph−¬ng ¸n nµy cã nh−îc ®iÓm lµ chªnh lÖch nhiÖt ®é s«i bªn trong èng kh¸ lín do chªnh lÖch cét ¸p thuû tÜnh, ë phÝa trªn vµ phÝa d−íi, ®Êu nèi phøc t¹p h¬n vµ m«i chÊt dÔ bÞ rß rØ ra ngoµi. §Ó t¹o líp thµnh vá dµy 2 – 3 m b¶o vÖ hoÆc ng¨n c¸ch n−íc thÈm thÊu vµo khu vùc thi c«ng, cÇn thùc hiÖn c¸c giÕng khoan l¹nh ®«ng c¸ch nhau 0,8-1,2m tuú lo¹i ®Êt M«i chÊt l¹nh sö dông trong c¸c hÖ thèng nµy cã thÓ lµ am«ni¾c, propan hoÆc CO2. Khi sö dông NH3 cÇn l−u ý lµ m«i chÊt NH3 hoµ 32
tan trong n−íc nªn khi rß rØ cã thÓ lµm mÒm nÒn, ph¸ vì kÕt cÇu nÒn, nguy hiÓm. Cã thÓ sö dông kh«ng khÝ l¹nh ®Ó kÕt ®«ng nh− tr−êng hîp x©y dùng ®−êng hÇm Stockholm n¨m 1884. Ng−êi ta dïng kh«ng khÝ l¹nh -55oC tõ mét m¸y lµm l¹nh kh«ng khÝ ®Ó kÕt ®«ng nÒn ®Êt. Ngµy nay, ®Ó kÕt ®«ng c¸c nÒn ®Êt kh«ng lín, ng−êi ta sö dông c¶ nit¬ láng. Qu¸ tr×nh kÕt ®«ng x¶y ra rÊt nhanh chãng. ViÖc tÝnh to¸n c«ng suÊt l¹nh trong c¸c tµi liÖu tham kh¶o rÊt kh¸c nhau do tÝnh chÊt nÒn ®Êt mçi n¬i rÊt kh¸c nhau. TÝnh to¸n chi phÝ l¹nh ®Ó lµm l¹nh ®«ng ®Êt - Tæng khèi l−îng ®Êt cÇn lµm l¹nh: ΣVi = V1 + V2 + + Vn = F.(h1+h2+ + hn) (1-1) F – DiÖn tÝch tiÕt diÖn vá ®«ng l¹nh, m2 hi – ChiÒu dµy cña c¸c líp ®Êt kh¸c nhau, m - Tæng thÓ tÝch n−íc cÇn lµm l¹nh Vn = ΣV’i = Σ Vi x Ei (1-2) Ei – Hµm l−îng phÇn tr¨m (theo thÓ tÝch) n−íc trong c¸c líp ®Êt, % - Chi phÝ lµm l¹nh n−íc Qn = ρn.Vn. [Cn.t1 + r + C® ⏐t2] , J (1-3) ρn – Khèi l−îng riªng cña n−íc, ρn ≈ 1000 kg/m 3 t1, t2 – NhiÖt ®é cña n−íc ban ®Çu vµ sau ®«ng ®¸, oC r – NhiÖt ®«ng ®ãng b¨ng cña n−íc, r = 2500 kJ/kg (80 kCal/kg) Cn, C® - NhiÖt dung riªng cña n−íc vµ ®¸, kJ/kg.K - Chi phÝ lµm l¹nh c¸c c¸c thµnh phÇn kh« Qk = Σ ρi. ( Vi - V’i ).Ci (t1 - t2), J (1-4) ρi, Ci – Khèi l−îng riªng vµ nhiÖt dung riªng cña thµnh phÇn kh« cña c¸c líp ®Êt. Tõ tæng chi phÝ l¹nh yªu cÇu trªn, c¨n cø vµo thêi gian yªu cÇu lµm l¹nh τ (gi©y), cã thÓ x¸c ®Þnh c«ng suÊt l¹nh yªu cÇu cña m¸y l¹nh: Qn + Q K Q Qo = = (1-5) ,W τ τ 1.2.10 øng dông trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o vËt liÖu vµ dông cô 1.2.10.1 Kim lo¹i 1. L¾p chÆt: 33
Trong chÕ t¹o m¸y cã nhiÒu chi tiÕt ®ßi hái ph¶i ®−îc l¾p chÆt vµo nhau víi mét ®é chÆt lín. §èi víi c¸c chi tiÕt nµy kh«ng thÓ sö dông c¸c biÖn ph¸p g¸ l¾p b×nh th−êng. VÝ dô tr−êng hîp l¾p ch©n van vµo th©n m¸y cña c¸c ®éng c¬ «t«. Trong tr−êng hîp nµy ng−êi ta lµm l¹nh ch©n van xuèng -80oC ®Õn -180oC, ®−êng kÝnh ch©n van thu nhá l¹i ng−êi ta dÔ dµng l¾p vµo th©n m¸y. Khi nhiÖt ®é trë l¹i b×nh th−êng, ch©n van në ra vµ Ðp chÆt vµo th©n m¸y t¹o nªn mèi liªn kÕt rÊt ch¾c ch¾n. Trong tr−êng hîp l¾p ghÐp theo ph−¬ng ph¸p nµy ph¶i tÝnh to¸n rÊt kü l−ìng dung sai khi l¾p ®Æt. Dung sai tuú thuéc vµo kÝch th−íc, ®Æc ®iÓm chi tiÕt vµ vËt liÖu sö dông. 2. Thay ®æi cÊu tróc tÕ vi B»ng c¸ch lµm l¹nh ng−êi ta nhËn thÊy cã thÓ lµm thay ®æi cÊu tróc cña mét sè vËt liÖu chÕ t¹o m¸y, theo h−íng tÝch cùc. VÝ dô nh− trong thÐp ®· t«i cßn sãt l¹i mét Ýt austenit, khi nhóng thÐp vµo m«i tr−êng l¹nh -80oC trong kho¶ng tõ 5 ®Õn 10 phót, austenit cã thÓ chuyÓn ho¸ thµnh martensit lµm cho thÐp cøng h¬n. Gia c«ng l¹nh sau khi t«i kh«ng nh÷ng lµm cho thÐp cøng h¬n mµ cßn t¨ng ®é r¾n, kh¶ n¨ng chèng mµi mßn, ®é ®µn håi, t¨ng tuæi thä vµ æn ®Þnh kÝch th−íc chi tiÕt m¸y. Mét vÝ dô cô thÓ vÒ tr−êng hîp gia c«ng c¸c b¬m piston t¹i Mü. Piston ®−îc chÕ t¹o b»ng thÐp SAE25.100, sau mét thêi gian lµm viÖc ë nh÷ng m«i tr−êng khÝ hËu kh¸c nhau kho¶ng 2 th¸ng th× x¶y ra hiÖn t−îng kÕt dÝnh lµ v× ostensit d− chuyÓn biÕn tiÕp tôc ®· lµm t¨ng kÝch th−íc vµ thÓ tÝch cña piston. NÕu sau khi gia c«ng xong thªm kh©u gia c«ng l¹nh vµo qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn th× hiÖn t−îng ®ã sÏ ®−îc kh¾c phôc. VÒ gia c«ng l¹nh ®Ó t¨ng tÝnh ®µn håi, ®é r¾n, tÝnh chèng mµi mßn ®· ®−îc c¸c nhµ khoa häc Anh, Mü kÕt luËn tõ n¨m 1914. B¶ng 1-7 d−íi ®©y cho thÊy khi gia c«ng l¹nh thÐp cã 0,8%C, 8%Ni, 4%Cr, 1%V ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau th× ®é ®µn håi E t¨ng lªn ®¸ng kÓ. B¶ng 1-7: §é ®µn håi khi gia c«ng ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau - 27oC - 46oC - 84oC NhiÖt ®é gia c«ng E, kG/cm2 64 91 119 34
§é cøng HRc cña thÐp còng ®−îc t¨ng khi gia c«ng l¹nh nhê ®ã lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng mµi mßn cña chi tiÕt. B¶ng 1-8 d−íi ®©y cho thÊy râ ®iÒu ®ã. NhiÒu sè liÖu tõ s¶n xuÊt cho biÕt trong gia c«ng vá ®¹n b»ng mòi ®ét s©u th× dïng mòi ®ét b»ng thÐp giã, thÐp cr«m cao, c¸c bon cao hay thÐp cac bon th−êng ®· qua nhiÖt luyÖn th× sau kho¶ng 30000 s¶n phÈm chóng ®Òu bÞ vì. Nh−ng nÕu dïng thÐp th−êng sau nhiÖt luyÖn cã gia c«ng l¹nh th× tuæi thä cã thÓ t¨ng 10 lÇn. B¶ng 1-8: §é r¾n cña thÐp ë c¸c nhiÖt ®é gia c«ng kh¸c nhau Thµnh phÇn, % %C §é r¾n HRc bÒ C Cr Ni Mo Sau Gia c«ng l¹nh vµ nung l¹i 175oC mÆt khi - 40oC - 62oC - 73oC t«i 0,2 0,24 1,8 0,23 1 57 61,5 63 62 0,18 0,21 3,43 0,26 1,03 51,5 56,5 61 60,5 0,10 0,15 4,95 0,03 0,96 50,5 56,5 58 59 01,3 1,33 3,65 0,04 0,92 48,5 58 59 59,5 §èi víi thÐp cr«m ®· t«i, khi lµm l¹nh xuèng -80oC, cÊu tróc tÕ vi cña thÐp sÏ ®−îc còng cè. V× martensit cã khèi l−îng riªng nhá h¬n nªn thÓ tÝch riªng lín h¬n austenit, nªn nÕu qu¸ tr×nh biÕn ®æi chËm, thÓ tÝch t¨ng dÇn sÏ ¶nh h−ëng xÊu ®Õn c¸c chi tiÕt m¸y chÝnh x¸c. Qu¸ tr×nh “l·o ho¸” nh©n t¹o ë nhiÖt ®é thÊp sÏ æn ®Þnh thÓ tÝch cña thÐp. Gang austenit ®−îc s¶n xuÊt vµ sö dông réng r·i tuy c¬ tÝnh cña nã kÐm h¬n nhiÒu so víi thÐp c¸n hoÆc rÌn. Tuy nhiªn cã thÓ c¶i thiÖn c¬ tÝnh cña chóng rÊt nhiÒu nÕu ®−îc xö lý l¹nh ë -80oC trong hçn hîp cån vµ ®¸ kh«. Sau ®ã chóng ®−îc nung nãng ®Õn nhiÖt ®é 700oC ®Ó biÕn ®æi c¸c martensit niken trë l¹i austenit. C¸c martensit niken kh«ng mong muèn nµy ®−îc h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh xö lý l¹nh. Qua qu¸ tr×nh xö lý trªn, ®é bÒn kÐo t¨ng lªn ®Õn 2000 bar. L¹nh th©m ®é ®−îc dïng ®Ó lµm l¹nh cho æn ®Þnh kÝch th−íc cña nhiÒu tÊm gang, tÊm kim lo¹i mµu trong chÕ t¹o vá, th©n cña c¸c thiÕt bÞ chÝnh x¸c. Lµm l¹nh th©m ®é cßn ®−îc øng dông ®Ó l¾p r¸p c¸c c¬ cÊu chÝnh x¸c. 35
3. Gia c«ng ph«i Trong qu¸ tr×nh gia c«ng ph«i, phÇn lín c¬ n¨ng ®−a vµo biÕn thµnh nhiÖt n¨ng, lµm cho nhiÖt ®é dao c¾t t¨ng cao. B»ng c¸ch g¾n c¸c cÆp nhiÖt ë ®Çu mòi dao vµ c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau, ng−êi ta cã thÓ ®o ®−îc sù ph©n bè nhiÖt ®é trªn bÒ mÆt tiÕp xóc cña dao c¾t. §èi víi qu¸ tr×nh tiÖn thÐp vßng bi nhiÖt ®é ®Çu c¾t cã thÓ lªn tíi 800oC. Do nhiÖt ®é cao, c¬ tÝnh cña dao c¾t gi¶m. §Ó t¨ng ®é bÒn cña dao vµ thêi gian sö dông cÇn ph¶i lµm l¹nh dao xuèng nhiÖt ®é thÝch hîp. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy, tuæi thä dao tû lÖ nghÞch víi b×nh ph−¬ng nhiÖt ®é. V× vËy khi gi¶m nhiÖt ®é xuèng thêi gian lµm viÖc vµ tuæi thä cña dao t¨ng ®¸ng kÓ. §Ó lµm l¹nh dao, ng−êi ta sö dông dung dÞch dÇu c¾t hoÆc nhò t−¬ng ®· ®−îc lµm l¹nh xuèng 2 ®Õn 4oC rãt trùc tiÕp vµo vÞ trÝ c¾t. C¸c lo¹i thÐp kh«ng rØ austenit cã hÖ sè dÉn nhiÖt nhá, do ®ã nhiÖt ®é ë c¸c dao c¾t cßn t¨ng cao h¬n n÷a. Trong tr−êng hîp nµy ng−êi ta th−êng sö dông CO2 láng ®Ó lµm l¹nh. Ph−¬ng ph¸p lµm l¹nh cã thÓ thùc hiÖn tõ bªn trong. Thanh thÐp tiÖn ®−îc bè trÝ mét læ ë phÝa trong ®Õn ®óng vÞ trÝ tÊm dao c¾t volframcacbit ®Ó CO2 láng ch¶y ®Õn ®©y vµ bay h¬i lµm l¹nh dao. H¬i CO2 tho¸t ra qua mét læ nhá. Trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y bay ng−êi ta sö dông rÊt nhiÒu tÊm kiÓu sandwich hai bªn lµ hai tÊm kim lo¹i rÊt máng, dÔ bÞ uèn cong vµ biÕn d¹ng. Mét gi¶i ph¸p hiÖu qu¶ lµ cho ®Çy n−íc vµo c¸c ng¨n sau ®ã lµm l¹nh kÕt ®«ng ®¸. Khi ®ã cã thÓ gia c«ng c¬ khÝ nh− lµ mét khèi liÒn. Sau khi gia c«ng xong chØ cÇn lµm tan b¨ng ®æ n−íc ra vµ dïng khÝ nÐn thæi s¹ch n−íc cßn sãt l¹i trong tÊm sandwich. C¸c dông cô máng vµ dÑt rÊt khã kÑp lªn m¸y c«ng cô. Cã thÓ sö dông ph−¬ng ph¸p sau: Lµm l¹nh c¸c tÊm kÑp ph¼ng b»ng chÊt t¶i l¹nh hoÆc m«i chÊt l¹nh s«i xuèng -30oC sau ®ã nhóng dông cô vµo n−íc vµ ®Æt lªn tÊm kÑp ph¼ng. N−íc ®ãng l¹i vµ cè ®Þnh dông cô vµo tÊm kÑp mét c¸ch rÊt ch¾c ch¾n. Cã thÓ ¸p dông ph−¬ng ph¸p nµy c¶ ®èi víi c¸c dông cô phi kim lo¹i. 4. §iÖn cùc hµn §iÖn cùc cña m¸y hµn ®iÓm th−êng ®−îc lµm m¸t b»ng n−íc hoÆc chÊt t¶i l¹nh glycol. N−íc hoÆc glycol ®−îc b¬m vµo trong ®iÖn cùc rçng. Tuæi thä cña ®iÖn cùc cã thÓ t¨ng lªn gÊp ba lÇn nÕu ®−îc lµm 36