Методы ана­лиза напряжений в конструкциях с учетом деформаций ползучести, страница 2

Многолетний опыт эксплуатации установок, работающих на каменном уг­ле, позволил довести их до технического уровня, обеспечивающего надеж­ную работу в области ползучести; этот опыт был настолько солидным, что давал возможность не только осуществлять надежное проектирование с использованием лишь простых формул и диаграмм, но и оценивать работо­способность и необходимость последующего ремонта. Однако с появлением ядерных энергосиловых установок, в частности реакторов на быстрых нейт­ронах с жидкометаллическим носителем (LFMBR), возникли некоторые но­вые проблемы проектирования, связанные с дополнительными более жест­кими требованиями безопасности и очевидными трудностями оценки работо­способности. Система теплоотвода в реакторе на быстрых нейтронах кон­струируется обычно следующим образом. Тепло из реактора отводится по­средством расплавленного натрия (со средней температурой около 540°С) к • промежуточному теплообменнику через "первичную" систему (контур) ох­лаждающих трубопроводов. Из промежуточного теплообменника тепло пос­тупает к парогенераторам через "вторичный" контур трубопроводов; макси­мальная температура пара в паропроводах составляет примерно 510° С. И наконец, парогенераторы вращают турбины. Для того чтобы избежать реак­ции натрий — вода, весь первичный контур (активная зона реактора, трубо­проводы и теплообменник) помещается в замкнутую оболочку. Основными элементами первичного контура, в которых имеет место ползучесть, явля­ются устройства теплоотвода от тедловыделяющих стержней (работающие при высоком давлении натрия и весьма неблагоприятных температурных ус­ловиях), а также промежуточный теплообменник. Обычный критерий их про­ектирования - отсутствие разрушения в течение заданного промежутка времени. Вследствие высоких перепадов температуры во вторичном конту­ре применяют трубопроводы с тонкими стенками, поэтому здесь необходимо рассматривать еще одну проблему — проблему выпучивания из-за развиваю­щихся во времени деформаций. Для обеспечения высокого уровня экс­плуатационной надежности требуется глубокое понимание природы ползучести и надлежащий анализ напряжений в таких элементах конструкций -это обстоятельство послужило причиной быстрого развития в последнее время многих областей теории ползучести.

1.1.2. Газотурбинные самолетные двигатели

Необходимость в изделиях авиационной промышленности, обладающих возможно более высокой эффективностью и конкурентоспособностью, общеизвестна Вытекающие отсюда требования к газотурбинным самолетным двигателям - минимум размеров и массы в сочетании с небольшим расхо­дом горючего и увеличением сроков эксплуатации - привели к использованию очень высоких рабочих температур: температура газа может дости­гать 1300°С. Основная причина выхода из строя турбины вследствие пол­зучести - разрушение рабочих лопаток; ясно также, что необходимо со­хранять некоторые критические размеры, например такие, как зазор между лопатками ротора и корпусом. Поскольку в данном случае понизить стро­гие требования эксплуатационной надежности невозможно, возникает необ­ходимость в обширных испытаниях и усовершенствовании прототипов, преж­де чем дать новому проекту право на жизнь. Таким образом, проект авиа­турбины можно довести до высокого уровня технического совершенства путем последовательного развития исходного проекта - в противоположность проектированию процессов, связанных с ядерной технологией, где требует­ся "сдавать продукцию с первого предъявления".

1.1.3.  Технологические процессы