Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск
№ 5 (2018)

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

1-8 128
Аннотация

В формировании структурно-механических свойств и эксплуатационных показателей шлифовального круга основную роль играют поры. Они стохастически распределены в черепке круга, имеют случайный размер и форму в ограниченном объеме черепка круга, что затрудняет определение объемно-размерных параметров порового пространства в шлифовальном круге.

На основе экспериментальных и аналитических исследований кругов на керамической связке авторами выявлены зависимости пористости и размера пор от зернистости, твердости и структуры кругов с учетом вида и индекса качества абразивов, а также способа модификации инструментов. Установлено, что пористость инструмента увеличивается с увеличением  его номера  структуры  и  уменьшением  твердости и зернистости. На основании полученных экспериментальных данных было составлено уравнение, отображающее степенную связь между пористостью серийного стандартного инструмента и его структурными характеристиками. Варьируя структурными характеристиками кругов, можно в каждом конкретном случае устанавливать требуемую для технологического  процесса шлифования оптимальную пористость.

Сопоставление экспериментальных и расчетных данных по определению пористости инструментов с разными структурными характеристиками показало, что расхождение в значениях пористости находится в пределах 5 ÷ 8 %.

Математико-статистическая обработка экспериментальных данных, учитывающих  зависимости диаметра пор от структурных характеристик абразивного инструмента позволила установить зависимость размера пор от зернистости и пористости. Размер пор увеличивается с повышением зернистости и номера структуры, а уменьшается с увеличением степени твердости абразивного инструмента. Расчетные величины размера пор по зависимости отличаются от значений, полученных экспериментальным путем в пределах 5 – 12 % с доверительной вероятностью 95 %.

Представленные авторами расчетные  зависимости и экспериментальные данные позволили определить пористость и размер пор инструмента через его нормируемые ГОСТом структурные характеристики, а также производить рациональный выбор инструмента для заданных режимов и условий процесса шлифования.

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

9-29 235
Аннотация

Камера сгорания (КС), как один из основных узлов ГТД, играет существенную роль в обеспечении его экологических характеристик. Поэтому понимание механизмов образования вредных веществ и возможность прогнозирования их эмиссии на количественном уровне при изменении параметров рабочего процесса двигателя и внешних условий являются одними из ключевых вопросов обеспечения норм ИКАО. Решение этих вопросов позволяет оценить эмиссионные характеристики на этапе проектирования двигателей и разрабатывать эффективные методы предотвращения образования загрязняющих атмосферу веществ, а также повысить эффективность сжигания топлив. С момента введения первых ограничения (CAEP/1) авиационного комитета по защите окружающей среды (1986 год), в них уже несколько раз вносились изменения. С первого января 2014 года вступил в силу стандарт (CAEP/8), которому на смену уже готовы более жесткие требования по снижению выбросов NOx (к 2020 году на 40% по сравнению с (CAEP/2)). Аналогичная тенденция и по остальным загрязняющим веществам (СО, НС, SN).

Основные трудности при создании камер сгорания с низким выбросом вредных веществ, связаны с тем обстоятельством, что для снижения выхода СО и NOx необходимо проведение взаимно противоположных мероприятий. Рациональная конструкция камеры сгорания должна представлять собой некоторый компромисс между требованиями, вытекающими из задачи уменьшения эмиссии этих двух групп загрязняющих компонентов. Это может быть обеспечено за счет совершенствования рабочего процесса первичной зоны, зон выгорания и смешения, рационального выбора объема жаровой трубы и времени пребывания в камере сгорания.

Для более четкого представления о возможных путях снижения эмиссии вредных веществ КС ГТД, необходимо учитывать основные механизмы их образования.

Основные методы снижения выброса CO основаны на представлениях о физико-химических закономерностях его образования:

  1. обеспечение состава смеси в зоне горения ближе к α = 1,1…1,3;
  2.  увеличение объема зоны горения и времени пребывания в ней.

Перечисленные методы снижения выбросов СО трудно реализовать в малоэмиссионных камерах сгорания, т.к. они ведут к резкому увеличению образования NOх. Установлено, что только в очень узком диапазоне температур (температура пламени Тпл=1650…1900 К) можно одновременно добиться требуемых уровней выбросов NOх и CO.

Для снижения уровня эмиссии NOх используются следующие подходы:

 - реализация процесса горения жидкого топлива на малой длине жаровой трубы (ЖТ) с временем пребывания в зоне высоких температур (более 1920 К) 5...6 миллисекунд и затем интенсивное охлаждение в зоне смешения, то есть используется принцип «быстро сжечь и быстро охладить»;

- горение топлива при температуре 1750±50 К (то есть ниже 1920 К), с формированием эпюры температур на выходе за счёт подвода воздуха в зоне смешения или из зоны фронтового устройства с исключением охлаждения продуктов сгорания.

Результаты анализа общего объёма разработок в направлении уменьшения выбросов вредных веществ, позволяют выделить следующие типовые технологии сжигания топлива в КС ГТД, удовлетворяющие существующим экологическим требованиям:

1)      применение сжигания обедненной, предварительно перемешанной топливной смеси в «сухих» КС. (К данной технологии относят следующие схемы: схема RQL, горение обогащенной смеси с последующим быстрым подмешиванием воздуха и догоранием обедненной смеси (Rich Quench Lean, англ. богатый охлажденный бедный); схема LPP, горение обедненной предварительно смешенной и испаренной смеси (Lean Premixed Prevaporized, англ. бедный предварительно перемешанный и испаренный); схема LDI, горение с впрыском обедненной смеси непосредственно в зону горения (Lean Direct Injection, англ. бедный непосредственный впрыск));

2)      каталитическое сжигание топливно-воздушной смеси;

3)      применение «мокрых» КС с диффузионным факелом и впрыском воды (пара);

4)      дополнительное использование каталитической очистки выходных газов ГТУ.

В настоящее время ведется разработка камер сгорания на природном газе с уровнем эмиссии NOx и CO <10ppm, что является почти минимально достижимым уровнем для рассматриваемых условий работы. Основной задачей при создании таких камер сгорания является развитие и совершенствование методов расчета кинетики горения газовой смеси, совершенствование программных комплексов для расчета и получения достоверных данных по эмиссии вредных веществ, а также развитие экспериментальных методов создания и доводки низкоэмиссионных камер сгорания стационарных установок и перспективных авиационных двигателей. Представленные в работе методы уменьшения эмиссии вредных веществ – совершенствование способов подачи топлива, зонная организация горения, использование катализаторов в КС и на выходе из установки – при их использовании должны привести не только к снижению выбросов, но и к улучшению других важных характеристик КС, прежде всего к расширению пределов устойчивого горения. Исследования с целью получения ультранизких уровней выбросов на основе концепции сжигания в КС бедной гомогенной смеси находятся на ранней стадии. Необходимо решить ряд важных проблем, таких как: проблема «бедного» срыва пламени, проскока пламени, а также обеспечения достаточной степени испарения топлива и смешения его с воздухом.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

30-42 90
Аннотация

В настоящее время актуальной является задача экологического мониторинга природной среды.

Наиболее эффективными для неконтактного и дистанционного экологического контроля природной среды являются лазерные методы. Среди лазерных методов мониторинга большой интерес представляют лазерные флуоресцентные методы.

На сегодняшний день разработана лазерная флуоресцентная аппаратура для контроля экологического состояния различных объектов природной среды. Лазерная флуоресцентная аппаратура использует для возбуждения лазерно-индуцированной флуоресценции разные источники излучения в спектральном диапазоне от 226 до 635 нм.

Однако, с точки зрения создания перспективной лазерной флуоресцентной аппаратуры для неконтактного экологического мониторинга природной среды, аппаратура должна быть многофункциональной и использовать для возбуждения флуоресценции безопасную для зрения длину волны излучения.

Представляется перспективным использование длину волны возбуждения флуоресценции 355 нм (третью гармонику YAG:Nd лазера). Эта длина волны является безопасной для зрения и может быть использована для контроля экологического состояния большого круга объектов природной среды.

В работе проведен анализ возможностей неконтактного лазерного флуоресцентного мониторинга экологического состояния объектов природной среды с использованием безопасной для глаз длины волны возбуждения флуоресценции 355 нм.

Описан макет лазерного флуориметра и приведены результаты экспериментальных исследований спектров лазерно-индуцированной флуоресценции природных объектов.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что неконтактный лазерный флуориметр на безопасной для глаз длине волны возбуждения флуоресценции 355 нм потенциально позволяет контролировать экологическое состояние большого круга объектов природной среды.

В качестве контролируемых параметров могут быть использованы интенсивности флуоресценции в определенных спектральных интервалах (например, в спектральном интервале ~ 425 – 450 нм) и форма спектра флуоресценции растительности (в спектральном интервале 670 - 750 нм).



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)