Бураков (550672), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Если система пронизывается экстенсором, но ее собственный экстенсор остается постоянным, то система называется неравновесной стационарной (кинетической) и обсуждается в кинетике. Наконец, пронизывание системы переменным по величине экстенсором делает ее неравновесной нестационарной (кипетодинамической, или динамической). Такие системы изучают в кинетодинамике, или динамике; они являются наиболее общими и сложными, из них в частном случае получаются все предыдущие (22 — 24, 26). Статика имеет дело с равновесными стационарными системами, изолированными от воздействий окружающей среды.
Свойства статических систем определяются уравнениями (82) и (84) и соответствуют самой простой группе явлений. В статической системе отсутствуют потоки экстенсоров и диссипацня, ибо внутри системы все разности интенсиалов ЛР .= О. Благодаря этому система выступает как единое целое, у нее не наблюдается разницы в свойствах отдельных участков. Пй Канеетнео и эффенвиеное)иь и нриненение ЭйМ Полная изоляция системы наступает, если все проводимости в уравнении (88), в том числе коэффициент ннформопроводности (инфомоотдачи), обращаются в нуль, т.
е. р = О. При этом все интенсиалы, включая качество П, сохраняют неизменные значения в течение сколь угодно длительного времени. Разумеется, статические условия являются идеальными. В действительности полностью оградиться от воздействия окружающей среды невозможно. Но иногда бывает очень важно максимально приблизиться к идеальным условиям. На практике подобные задачи возникают, например, при консервации (длительном хранении) системы, в частности кокиля.
В таких случаях обычно ставится задача сохранить исходное качество П„кокиля как можно дольше, Качество статодинамической системы, Если в сечении системы разности интенсиалов пренебрежимо малы, но величина экстенсоров изменяется со временем, то система оказывается статодинамической. Соответствующие условия возникают при малых значениях коэффициентов 8 по сравнению с 7.. Внутри такой системы разницы в свойствах отдельных участков тоже не наблюдается. Статодинамические, как и статические, системы изучаются в классической термодинамике. Свойства, в том числе качество П, статодннамической системы определяются уравнениями (69), (70), (82), (84), (88) и (89), уравнение (90) утрачивает свою силу нз-за отсутствия переноса внутри системы.
Одновременно утрачивают свое значение и проводимости процесс целиком определяется коэффициентами р и емкостями системы К. При этом легко находится зависимость качества П от времени й Для этого достаточно объединить и проинтегрировать уравнения (78) и (85). На практике со статодинамическими системами приходится иметь дело при изготовлении, хранении и эксплуатации кокиля и отливки.
Соответствующие задачи для различных конкретных условий литья рассматриваются ниже. Кинетическая система, В кинетике изучаются неравновесные стационарные, или кинетические, системы. Кинетическая система пронизывается экстенсорами, но ее собственные экстенсоры н интенсиалы остаются неизменными.
При расчетах кинетической системы непосредственно используют все исходные дифференциальные уравнения — (89), (70), (82), (84), (88), (89) и (90). В сечении кинетической системы интенсиалы распределены неравномерно, это является причиной существования потоков экстенсоров„а также приводит к неодинаковости свойств на различных ее участках. Стационарность свидетельствует о независимости свойств от времени. В производственных процессах кинетические системы служат в основном промежуточными звеньями, работающими на стационарном режиме, через них передаются экстенсоры.
Уравнении и метадее расчета качеетеа В явлениях качества соответствующие условия возникают, например, при работе специалиста с инструментом или на станке. В данном случае энергия передается от человека к производимому продукту через инструмент и станок, которые, следовательно, играют роль кинетической системы. Кинетодинамическая система. Кинетодинамическая, или динамическая 1'неравновесная нестационарная), система является наиболее общей. В определенных частных случаях из нее могут быть получены все предыдущие — статическая, статодинамическая и кинетическая.
Приведенные выше исходные дифференциальные уравнения справедливы и для динамической системы. Однако непосредственно использовать их при расчетах нельзя, поскольку различные точки такой системы обладают неодинаковыми свойствами, изменяющимися со временем. Поэтому, чтобы вывести общее дифференциальное уравнение распространения экстенсоров, описывающее свойства динамической системы, в ней мысленно выделяется элементарный объем е1$' = Йх е1р е1г, к которому и прилагаются исходные уравнения, включая 187). В результате, например применительно к явлениям качества, в простейшем случае одномерного поля энергиала получается следующее искомое дифференциальное уравнение распространения энергии: дП деП Ш дне' (91) где р — плотность системы; х — ее удельная массовая информо К емкость; х = —; ел — масса системы; ~.
— упомянутый выше т' коэффициент информопроводности. Найденные в кинетодинамике дифференциальные уравнения описывают весь класс явлений состояния и переноса, Однако к этим уравнениям целесообразно обращаться только в крайних случаях, когда задачу не удается свести к более простой — статической, статодинамической, кинетической или их сочетанию. При практических расчетах решение любой конкретной задачи сводится к интегрированию дифференциальных уравнений, приведенных в статике, статодинамике, кинетнке и кинетодинамике, н согласованию полученных результатов с условиями однозначности.
Условия однозначности содержат все сведения, которые необходимы для выделения из класса явлений интересующего нас данного конкретного (единичного) явления. Они включают в себя геометрические н физические свойства, а также временные (начальные) и граничные условия.
Дифференциальные уравнения в совокупности с условиями однозначности полностью определяют все свойства любого кон- Киеестео и еффектиеностс а применение ЭееМ кретного единичного явления, т. е. любой конкретной системы, рассмотренной в статике, статодинамике, кинетике или кинетодинамике. Взаимодействие систем. Однако на производстве чаще всего приходится сталкиваться не с одной, а с несколькими различными системами„находящимися во взаимодействии и составляющими технологическую цепь. Например, такие условия возникают при изготовлении кокиля, когда взаимодействуют между собой специалист (рабочий), инструмент или станок (оборудование) и кокиль (продукт), при формировании отливки в кокиле и т.
д. Поэтому рассмотренный выше теоретический аппарат используется в дальнейшем главным образом для решения проблемы взаимодействия. При этом исключительно важную роль сыграют упрощения, достигнутые в статике, статодинамике и кинетике. Если говорить о технологической цепи, составленной из статических систем, то ей отвечают самые простые расчетные формулы, ибо в такой цепи взаимодействие отсутствует и она фактически распадается на отдельные системы, никак между собой не связанные. Если технологическая цепь состоит из взаимодействующих между собой статодинамических систем, то расчетные формулы заметно усложняются. На производстве такие условия встречаются довольно часто, например, к ним обычно сводится задача об охлаждении отливки в хорошо окрашенном кокиле, когда интенсивность теплообмена мала (л =- 1).
Еще более сложные формулы получаются при и ) 1. Взаимодействие статодинамических систем сопровождается изменением их интепсиалов Р, в том числе энергиала П, если речь идет о явлениях качества. В последнем случае важное значение приобретают информоемкости К систем, составляющих технологическую цепь. При этом цепь могут образовать системы, соединенные параллельно или последовательно. В зависимости от вида соединения полная (суммарная) информоемкость цепи приобретает различные значения, которые могут быть найдены с по. мощью известных правил электротехники или теплотехники. Внутри статодинамической системы могут происходить изменения, которые сопровождаются повышением или снижением ее качества. Это следует связывать с наличием внутреннего источника энергии мощностью (Вт) (92) причем положительный источник энергии повышает качество а отрицательный (сток) — снижает.
Даже в изолированной системе (р =- 0) возможны рост качества, например при самообуче- Примера риеиетов каиеетва кокиля 119 нии специалиста, и снижение качества, например при самопроизвольной деструкции, старении продукта. Задачи с внутренними источниками энергии часто встречаются на производстве, поэтому представляют большой практический интерес. Конкретные примеры подобных задач рассмотрены ниже. Если технологическая цепь составлена из кинетических систем, то к ней применимы все уравнения кинетики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
