WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

Pages:     | 1 ||

«ОДИННАДЦАТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКАЯ ШКОЛА ОДИННАДЦАТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКАЯ ШКОЛА ИНФОРМАЦИОННОСЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ В ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В 2-х томах Том ...»

-- [ Страница 2 ] --

В этой связи для вычисления удельной теплоемкости азота, кислорода и их смесей при моделировании и оптимизации процессов низкотемпературной ректификации целесообразным является использование интерполяционных уравнений в виде многочленов k-го порядка, которые имеют простую структуру, довольно просто реализуются на ЭВМ и, одновременно с этим, обеспечивают приемлемую точность вычисления .

Для построения интерполяционных многочленов, аппроксимирующих зависимость удельной теплоемкости азота и кислорода в двухфазной области жидкость–пар в зависимости от температуры насыщения использовали литературные данные [4 – 6] (рис. 1, 2) .

В качестве интерполяционного многочлена принят многочлен k-го порядка k a j x j = a0 + a1x + a2 x 2 +... + ak 1x k 1 + ak x k, ~ ( x) = a + (3) yk 0 j =1 где k – степень многочлена; j – порядковый номер степени многочлена;

a j – коэффициент многочлена степени k (j = 0, …, k); x – температура, К;

~ ( x) – удельная теплоемкость продукта, кДж/кгК .

y k Коэффициенты интерполяционного многочлена k-го порядка (3) определяли методом наименьших квадратов (МНК) .

Рис. 1. Зависимость удельной теплоемкости жидкого азота и кислорода от температуры насыщения [4 – 6] Рис. 2. Зависимость удельной теплоемкости парообразного азота и кислорода от температуры насыщения [4 – 6] Расчеты показали (рис. 3), что увеличение степени аппроксимирующего многочлена (3) приводит к уменьшению величины остаточной дисперсии и снижению критерия Фишера. При степени многочлена k = 3 и выше различия между остаточными дисперсиями оказываются статистически незначимыми. Примем для расчета удельной теплоемкости азота и кислорода в парообразном и жидком состояниях интерполяционную формулу в виде многочлена 3-го порядка c = a0 + a1T + a2T 2 + a3T 3, (4) где c – удельная теплоемкость продукта, кДж/кгК; T – температура насыщения, К; a0, a1, a2, a3 – эмпирические коэффициенты (табл. 1) .

Значения ошибок расчета не превысили 7,7 %. Коэффициент парной корреляции составил 0,995 .

–  –  –

Список литературы

1. Наринский, Г. Б. Ректификация воздуха / Г. Б. Наринский. – М.:

Машиностроение, 1978. – 248 с .

2. Комиссаров, Ю. А. Химическая технология: научные основы процессов ректификации: учеб. пособие: в 2 ч. Ч. 1 / Ю. А. Комиссаров, Л. С. Гордеев, Д. П. Вент. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во Юрайт, 2018. – 270 с .

3. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. – Л.: Химия, 1982. – 592 с .

4. Теплофизические свойства криопродуктов / Л. А. Акулов, Е. И. Борзенко, В. Н. Новотельнов, А. В. Зайцев. – СПб.: Политехника, 2012. – 243 с .

5. Термодинамические свойства азота / В. В. Сычев, А. А. Вассерман, А. Д. Козлов и др. – М.: Изд-во стандартов, 1977. – 352 с .

6. Термодинамические свойства кислорода / В. В. Сычев, А. А. Вассерман, А. Д. Козлов и др. – М.: Изд-во стандартов, 1981. – 312 с .

7. Борзенко, Е. И. Установки и системы низкотемпературной техники .

Автоматизированный расчет и моделирование процессов криогенных установок и систем / Е. И. Борзенко, А. В. Зайцев. – СПб.: СПбГУНиПТ, 206. – 232 с .

8. Борзенко, Е. И. Расчет теплофизических свойств криопродуктов на линии насыщения с повышенной точностью / Е. И. Борзенко, А. В. Зайцев, Н. В. Кудашова // Научный журнал СПбГУНиПТ. – 2011. – № 2. – С. 2 – 5 .

9. Модель фазового перехода в испарителе кубовой жидкости ректификационной колонны воздухоразделительной установки при переменных теплофизических характеристиках / В. И. Ряжских, А. А. Хвостов, А. В. Ряжских, А. А. Журавлев, С. Г. Тихомиров // Математическое моделирование и информационные технологии в инженерных и бизнес-приложениях: сб. матер. Междунар. науч. конф. – Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2018. – С. 273 – 284 .





10. Расчет давления насыщенных паров криопродуктов по экспериментальным данным / В. И. Ряжских, А. А. Хвостов, А. А. Журавлев, А. В. Ряжских // Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сб. науч. ст. 3-й Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием .

Юго-Зап. гос. ун-т. – Курск: ЮЗГУ, 2018. – С. 293 – 296 .

11. Уравнение кипения бинарных смесей азота, кислорода и аргона / А. А. Хвостов, А. А. Журавлев, А. А. Богер, Д. И. Целюк // Качество в производственных и социально-экономических системах: сб. науч. тр. 6-й Междунар. науч.-техн. конф. Юго-Зап. гос. ун-т.: в 2-х т. Т. 2. – Курск: ЗАО «Университетская книга», 2018. – С. 237 – 239 .

12. Модель испарителя кубовой жидкости ректификационной колонны воздухоразделительной установки с переменными теплофизическими характеристиками / В. И. Ряжских, А. А. Хвостов, А. А. Журавлев, А. В. Ряжских, О. А. Семенихин; под общ. ред. А. А. Большакова // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. Междунар. науч. конф.: в 12 т. Т. 1. – СПб.:

Изд-во Политехн. ун-та, 2018. – С. 92 – 95 .

13. Математическая модель массообмена на контактных устройствах воздухоразделительной установки / А. А. Хвостов, В. И. Ряжских, А. А. Журавлев, И. А. Казьмин, А. А. Никитченко; под общ. ред. А. А. Большакова // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. Междунар. науч .

конф.: в 12 т. Т. 1. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. – С. 102 – 105 .

–  –  –

V. I. Ryazhskih, A. A. Khvostov, A. A. Zhuravlev Military Educational Research Centre of Air Force “Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin”, Voronezh Abstract. Interpolation polynomials are Presented to approximate the specific heat of nitrogen and oxygen in the two-phase liquid–vapor region as a function of the saturation temperature .

Keywords: air separation, rectification, nitrogen, oxygen, phase equilibrium, interpolation, specific heat .

УДК 536.432.12.45

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

НАНОПОРОШКОВ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

–  –  –

Аннотация. Приведены автоматизированный комплекс для расчета термодинамических характеристик и результаты компьютерного моделирования процесса теплообмена наночастиц (полигидразиды ПГ) и пищевых продуктов при различной температуре и атмосферном давлении. С помощью персонального компьютера обобщены результаты проведения эксперимента, построены графики и таблицы термодинамических характеристик (энтальпия, энтропия, внутренняя энергия, изменение энергии Гельмгольца, изменение энергии Гиббса) в зависимости от температуры при атмосферном давлении .

Ключевые слова: теплоперенос, термодинамические характеристики, полигидразиды (ПГ), пищевой продукт, атмосферное давление, температура .

Несомненный интерес для разработки новых материалов представляют высокомолекулярные соединения c фрагментами гидразина либо его производных. Установлено, что полимерные материалы, макромолекулы которых включают фрагменты гидразина или его различных производных, имеют весьма широкий и разнообразный спектр практического использования, показывая при этом высокую стабильность к действию различных факторов окружающей среды .

Предполагается, что водные дисперсии гидразинсодержащих полиуретанов с добавками фунгицидов будут препятствовать развитию ВИЛТ (от англ. Wilt – увядание), проявляющемуся в увядании стебля и листьев сельхозрастений. Известно, что несовершенные грибы Verticilliumdahliare и Fusariumoxysporum вызывают вертицилиозный и фузариозный ВИЛТ соответственно. Вертицилиозный ВИЛТ поражает приблизительно 350 видов двухдольных растений. Сильнее всего страдает хлопчатник – основная культура Среднеазиатского региона, но страдают и сельхозкультуры региона: лен, томат, картофель, дыня, арбуз, персик, абрикос и др. Возбудитель ВИЛТА развивается в грунте, через корни проникает в растение, попадает в водопроводящую систему ксилемы, вызывая увядание надземных органов. Наиболее часто гибнет растение целиком, реже его отдельные части .

Полиуретаны на основе гидразина и его производных обладают комплексом специфических физико-химических и биологических свойств, возможностью целенаправленной структурно-химической и фазовой модификации, а также простотой оформления технологического процесса и наличием доступного сырья. Благодаря вышеперечисленным достоинствам, они являются весьма привлекательными среди великого множества высокополимеров, материалов для изготовления товаров бытового назначения (декоративно-отделочных материалов, способных к армированию, морозостойких, эластичных покрытий, резиновых изделий и синтетических тканей, а также для применения в агропромышленном комплексе). Однако для разработки процессов производства таких материалов необходимы знания об их термодинамических свойствах .

Экспериментальная установка для определения температуры плавления и термодинамических характеристик [1] приведена на рис. 1 .

Рис. 1. Автоматизированный комплекс для исследования термодинамических характеристик веществ Рис. 2. Термограммы контрольного образца Она включает в себя металлический контейнер для образцов (нанопорошков и пищевых продуктов), калориметр, систему сбора данных, а также компьютер с портами USB и подставку для охлаждения контейнера с исследуемых образцов .

Процесс экспериментального определения термодинамических характеристик полностью автоматизирован. Измерительная установка была протестирована с применением контрольных образцов из олова (рис. 2) .

Калибровочные эксперименты показали возможность получения термодинамических характеристик пищевых продуктов с достаточной для дальнейшего применения точностью .

Список литературы

1. Зарипова, М. А. Теплофизические и термодинамические свойства водных растворов гидразина и фенилгидразина: монография / М. А. Зарипова, М. М. Сафаров, А. Б. Бадалов. – Душанбе: Изд.-во ООО «Хирад», 2007. – 128 с .

–  –  –

M. M. Safarov1, M. M. Gulomov2, M. A. Zaripova3, H. H. Oymatova4, M. A. Abdulloev5, K. B. Saidzoda5, R. J. Davlatov5, B. G. Fayziev5, K. N. Rozykov4, S. R. Safarov4, S. O. Yakhyaev1 Branch Moscow State University after named M. V. Lomonosov in Dushanbe, Tajikistan Technical College of the Technical University of Tajikistan, Academician M. S. Osimi, Dushanbe, Tajikistan Tajik Technical University named after Academician M. Osimi, Dushanbe, Tajikistan Kurgan-tube State University named after Nosiri Khusraw, Bokhtar, Tajikistan Tajik State Pedagogical University named after S. Ayni, Dushanbe, Tajikistan Abstract. The paper presents an automated complex for calculating the thermodynamic characteristics and results of computer simulations of the process of heat exchange of nanoparticles and food products at different temperatures and atmospheric pressures. With the help of a personal computer, the results of the experience are generalized, graphs and tables of the thermodynamic characteristics (enthalpies, entropies, internal energies, changes in Helmholtz energy, change in Gibbs energy) are plotted as a function of temperature at atmospheric pressure .

Keywords: heat transfer, thermodynamic characteristics, nanoparticles, food, atmospheric pressure, temperature .

References

1. Zaripova, M. A. Thermophysical and thermodynamic properties of aqueous solutions of hydrazine and phenylhydrazine: мonograph / M. A. Zaripova, M. Safarov, A. B. Badalov. – Dushanbe, Ed. OOO «Hired», 2007. – 128 р .

УДК 004.94

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ

ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ

И ТЕПЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БПЛА

–  –  –

Аннотация. Рассмотрены возможности применения пространственных 3D-моделей местности, получаемых по данным дистанционного мониторинга с беспилотного воздушного судна, в интересах оценки пространственных распределений оптико-теплофизических свойств техногенных объектов. Представлены оценки разрешающей способности оптико-электронных датчиков беспилотного воздушного судна и результаты построения таких 3D-моделей .

Ключевые слова: 3D-модели местности, оптико-теплофизические свойства, беспилотное воздушное судно .

В настоящее время широкое распространение получили пространственные модели – 3D-модели местности, созданные средствами компьютерной графики. Это новый метод получения и представления пространственной информации об объектах местности .

В военной сфере использование трехмерного моделирования по аэрофотоснимкам, полученным с БПЛА, необходимо для получения наглядного представления обо всех объектах противника и расположение его военной техники или войск в трехмерной системе координат. 3D-моделирование позволяет выбрать ракурс подлета ракеты к цели в случае ее расположения за объемными укрытиями (зданиями) .

С помощью 3D-модели можно детально рассмотреть под любым ракурсом, с любых точек отснятую местность. Кроме того, готовая 3D-модель позволяет задать систему координат и установить масштаб, а также произвести измерения объема и площади поверхностей .

Для обработки фотоматериалов и создания модели существуют некоторые требования к выполнению фотосъемки местности или объекта на ней: необходимо обеспечить перекрытие кадров в следующих цифрах: 60% поперечное и 80% продольное; объекты или участки местности должны быть отсняты с разных ракурсов, одинаково и правильно проэкспонированы .

Так же съемку следует проводить в одинаковых условиях: в одно и то же время и примерно в одних и тех же погодных условиях, если съемка объекта или местности проводится более одного дня .

1. Расчет разрешающей способности камеры Canon EOS 550D Разрешение dx(dy),

–  –  –

Рис. 1. Расчет времени съемки кадров БПЛА «Орлан-10»

для вертикального перекрытия при углах обзора в 64 град. (а) и 9 град. (б) Для обеспечения необходимого перекрытия были произведены расчеты разрешающей способности объектива цифровой фотокамеры Canon EOS 550D (табл. 1), установленной в БПЛА «Орлан-10», и оптимального времени съемки одного кадра (рис. 1, 2) .

Для обеспечения необходимого перекрытия оптимальным временем съемки кадров при скорости 100…120 км/ч или 27,7…33,3 м/с для высоты в от 300 до 600 м является 1 кадр в секунду; от 600 до 1200 м – 1 кадр в 2 секунды; от 1200 до 1500 м 1 кадр в 4 секунды; от 1500 до 1800 м – 1 кадр в 5 секунд; от 1800 до 2100 м – 1 кадр в 6 секунд .

Для построения 3D-модели местности нами было выбрано ПО Agisoft PhotoScan по нескольким причинам. Во-первых, у данной программы простой интерфейс, который прост в освоении за счет его русификации, кроме того, имеется развернутая инструкция по работе в программе. Так же в Agisoft имеется контроль генерации сетки при

–  –  –

Рис. 2. Расчет времени съемки кадров БПЛА «Орлан-10»

для поперечного перекрытия при углах обзора в 45 град. (а) и 6 град. (б) построении триангуляционной модели, что в дальнейшем влияет на качество экспортируемых трехмерных моделей. Помимо этого, по всем ключевым характеристикам и функционалу данная программа не уступает остальным .

–  –  –

Рис. 4. Трехмерная модель 77 УГ В качестве экспериментальной модели была выбрана оптическая воздушная съемка 77-го учебного городка (77 УГ). Съемка производилась на высоте 300 м с разрешением в 4К. Далее полученная видеосъемка была конвертирована в отдельные кадры. При этом перекрытие кадров при наложении составляло 90%. В результате проведенной обработки полученных кадров Agisoft PhotoScan была сформирована 3D-модель 77 УГ (рис. 4, а) и цифровая матрица высот (рис. 4, б) .

Анализируя полученные результаты, представленные на рис. 4, видно, что объект и территория имеют хорошую детализацию и текстуры, а оценивая трехмерную модель в целом, можно сказать, что модель получилась высококачественная. Полученная 3D-модель позволяет обеспечить командиров (начальников) наглядным представлением обо всех объектах УГ 77 и расположения ВВСТ в трехмерной системе координат. Так же полученную модель можно привязать к ГИС-системам .

Список литературы

1. Создание трехмерной модели [Электронный ресурс]. Vuzlit.ru – информ. портал. – URL: https://vuzlit.ru/320901/sozdanie_trehmernoy_modely/

2. Руководство пользователя Agisoft PhotoScan // AgiSoft LLC. – 2014. – 90 с .

3. Autodesk Reality Capture. Features [Электронный ресурс]. – URL:

https://www.autodesk.com/products/recap/features

4. Pix4D. About program [Электронный ресурс]. – URL: https:// pix4d.com/product/pix4dmapper/

–  –  –

Abstract. The article considers the possibility of using spatial 3D-models obtained from remote monitoring data with an unmanned flight in the interests of assessing the spatial distribution of the optical-thermal properties of man-made objects. Estimates of the permissive capabilities of optical-electronic sensors for unmanned research and the results of 3D models are presented .

Keywords: 3D terrain models, optical-thermophysical properties, unmanned aircraft .

УДК 681.783.32

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ОПТИМИЗАЦИИ

КОМПОНОВКИ ОПТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ВИДИМОГО

ДИАПАЗОНА НА БПЛА ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПОЛЯ ОБЗОРА

АЭРОЛАНДШАФТА И ПОИСКА ТЕПЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ

–  –  –

Аннотация. Статья посвящена разработке схемы компоновки полезной нагрузки видимого диапазона БПЛА коптерного типа в целях увеличения поля обзора аэроландшафта .

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, компоновка оптических систем, фотограмметрическая обработка Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) нашли широкое применение в различных сферах деятельности современного общества .

Область их применения расширяется с каждым днем. Мониторинг нефтяных, газовых и электрических коммуникаций, автомобильных дорог, контроль за развитием обстановки в кризисных ситуациях – вот далеко не полный перечень направлений использования БПЛА .

Кроме того, последние несколько лет показали особую значимость данных устройств в деятельности различных силовых ведомств:

Министерство обороны, Пограничная и Таможенная служба, Росгвардия и т.д. Общим для всех указанных направлений является то, что информация, получаемая с помощью БПЛА, обладает такими важными качествами, как оперативность и высокая детализация. В зависимости от типа БПЛА и специфики решаемой ими задачи, он имеет различные типы полезной нагрузки, которая в большинстве случаев имеет вид оптического датчика видимого и(или) ИК-диапазона. При выполнении задачи, связанной с оптическим мониторингом местности, свойства целевой нагрузки должны иметь, с одной стороны, максимально возможное разрешение, а с другой стороны, пользователь старается охватить максимально возможную площадь, что противоречит задаче детализации .

В статье предлагается попытка технически решить вопрос создания некоторой схемы компоновки элементов полезной нагрузки для БПЛА коптерного типа, целью которой является увеличение площади аэроландшафта одномоментно обозреваемой датчиками полезной нагрузки .

Вообще, вопрос использования БПЛА для проведения аэрофотосъемки имеет ряд существенных преимуществ перед классической аэрофотосъемкой:

– существенно более низкие затраты на приобретение, хранение и эксплуатацию летательного аппарата;

– низкая стоимость цифровых фотоаппаратов в сравнении со специализированными аэрофотосъемочными системами;

– существенное уменьшение удельной стоимости работ при съемке малых участков .

Однако имеют место и недостатки:

– меньший размер кадра приводит к необходимости получения существенно большего количества снимков, что вызывает повышение затрат на создание планово-высотного съемочного обоснования и выполнение работ по обработке материала;

– несоответствие фотограмметрического качества снимков требованиям соответствующих инструкций .

Например, съемка с БПЛА, как правило, проводится с повышенным продольным и поперечным перекрытием, что также увеличивает затраты на обработку конечного материала. Вообще же, ограниченность качества фотооборудования, применяемого на БПЛА, связана с его возможностями как носителя: грузоподъемность, скорость, высота полета, навигационные возможности. На основании указанных особенностей сформулируем требования к критически важным параметрам фотографической системы беспилотного аэрофотосъемочного комплекса. Вес фотоаппарата не должен превышать 400…450 г .

В эту весовую категорию попадает класс компактных камер и новый класс компактных камер со сменными объективами. Выдержка зависит от скорости и устойчивости носителя, так как смещение фотоаппарата (линейное и угловое) приводит к сдвигу (смазу) изображения .

Задача улучшения качества аэрофотосъемки с использованием БПЛА в качестве носителя имеет несколько направлений решения .

Авторами предлагается вариант изменения схемы компоновки подвеса с полезной нагрузкой, подразумевающий установку нескольких камер .

После исследования свойств и конструкции современных БПЛА в качестве носителя был выбран квадрокоптер 900 класса (рис. 1) .

После детального изучения характеристик современной мобильной фото- и видеоаппаратуры основным элементом оптической нагрузки видимого диапазона была выбрана экшэн-камера GoPro 3 под названием – Ribcage (рис. 2) (с креплениями для фотообъективов c-mount) .

Рис. 1. Квадрокоптер 900 класса

Рис. 2. Экшэн-камера Ribcage GoPro 3

Для увеличения угла обзора аэроландшафта был выбран объектив с самым маленьким фиксированным фокусным расстоянием, так как известно, что по формуле зависимости фокусного расстояния от угла обзора, чем меньше фокусное расстояние у данного объектива, тем больший угол обзора аэроландшафта он сможет захватить d = 2arctg. (1) F С помощью программного обеспечения Google SketchUp была разработана объемная 3D-модель гиростабилизированной подвески из углепластика, которая крепится к квадрокоптеру и на которой предлагается разместить четыре экземпляра экшэн-камеры Ribcage GoPro 3 .

Рис. 3. Гиростабилизированная платформа для крепления четырех камер Камеры на гиростабилизированной платформе необходимо закрепить под определенным углом, чтобы получить возможность сшивки четырех изображений в одно единое целое, без искажений и ухудшения качества изображения. В связи с этим необходимо определить углы обзора объективов подвешиваемых камер. Для этого используем формулу (1) .

Зная физический размер матрицы d – 1/2.3, = 6,164,62 мм и фокусное расстояние объектива F = 12 мм, можно рассчитать:

– угол обзора объектива по горизонтали

–  –  –

Конечный вид разработанного подвеса представлен на рис. 5 .

Как было указано выше, данный вид подвеса существенно расширяет охватываемый целевой нагрузкой участок местности, что востребовано в условиях ограниченного времени, отводимого на выполнение мониторинга заданного района .

Список литературы

1. Коваленко, В. П. Фотограмметрическая обработка материалов видовых средств воздушной разведки / В. П. Коваленко, А. И. Тищенко. – Воронеж: ВАИУ, 2009 .

2. Физический практикум. Электричество и оптика: учебник / под общ .

ред. В. И. Ивероновой. – М.: Изд-во «Наука», 1968. – 816 с .

TECHNICAL SOLUTIONS TO OPTIMIZE THE LAYOUT

OF THE OPTICAL LOAD OF THE VISIBLE RANGE

ON UNMANNED AERIAL VECHICLES

TO INCREASE THE FIELD OF VIEW OF THE LANDSCAPE

–  –  –

Abstract. The Article is devoted to the determination of the altitude of the unmanned aerial vehicle, which allows to obtain video information with the required probability of detection, recognition and identification of objects .

Keywords: unmanned aerial vehicle, optical system layout, detection, photogrammetric processing .

References

1. Kovalenco, V. P. Photogrammetric processing of the materials the species

the means of aerial / V. P. Kovalenko. A. I. Tischenko; ed. by V. V. Klyuev. – M.:

Publishing house “Spektr”, 2009. – 206 p .

2. Physical practice. Electricity and optics: textbook / under the General editorship of V. I. Iveronova. – Moscow: Publishing House “Nauka”, 1968. – 816 p .

УДК 550.84

ОСОБЕННОСТИ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОГО ПОИСКА

НАМАГНИЧЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ

ПРИ ПРОВЕДЕНИИ АЭРОМАГНИТОРАЗВЕДКИ

–  –  –

Аннотация. Рассмотрены теоретические и практические особенности постановки задачи применения аэромагнитной разведки при поиске скрытного заглубленного намагниченного объекта. Показана возможность выделения полезного сигнала от намагниченного объекта на магнитометре на фоне разного характера магнитных помех при проведении авиационной разведки .

Ключевые слова: аэромагнитная разведка, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, феррозондовый магнитометр, магнитометрический поиск намагниченных объектов .

Воздушная магнитометрическая разведка (сокращенно магниторазведка) является эффективным средством ведения воздушной разведки ферромагнитных тел. По сравнении с другими видами магнитной разведки она обладает большей производительностью. Ее применение позволяет оперативно обнаружить и произвести предварительно оценку местоположения ферромагнитных тел. Особую актуальность эта разведка приобретает при поиске хорошо замаскированных намагниченных объектов, заглубленных объектов или объектов, скрытых под водой. Учитывая, что в последние годы возросли возможности аэрокосмической разведки, увеличились и требования к маскировке современных систем вооружения и пунктов управления данными системами. Поэтому одним из эффективных средств маскировки указанных объектов является их заглубление или увеличение глубины нахождения их под водой .

Данная задача может быть поставлена также при поиске исчезнувших объектов в обширных морских и океанических акваториях при возникновении непредвиденных, чрезвычайных ситуаций перед МЧС России. Это прежде всего поиск исчезнувшего из диспетчерских радаров и затем потерпевшего катастрофу воздушного судна, поиск исчезнувших надводных и подводных кораблей, находящихся на небольших глубинах на дне морей и океанов. В этих случаях для решения указанных задач на первый план выходит применение воздушной разведки, в том числе, и магнитной аэроразведки .

В случае проведения воздушной разведки указанных выше объектов, применение различных оптико-электронных аэрокосмических средств разведки практически невозможно. В связи с этим для вскрытия объемных и массивных заглубленных объектов необходимо применять воздушную гравитационную или магнитную разведку. Но если поисковый объект (сооружение, тело) не обладает достаточной массой и эффективной плотностью (его плотность плохо выделяется на фоне плотности вмещающих его пород) и объект является ферромагнитным, то единственным видом разведки данных объектов является магниторазведка .

Магниторазведка принципиально возможна потому, что ферромагнитное тело, находясь в магнитном поле Земли, намагничивается .

Намагниченный объект создает свое магнитное поле, которое позволяет его обнаружить. Для измерения магнитной индукции В некоторой области пространства в авиационных магнитометрических системах в качестве первичного преобразователя используется феррозондовый магнитометр (например, АМФ-21) .

Магнитная индукция В зависит от свойств среды, где она действует, т.е. она связана через напряженность магнитного поля Н с величиной намагниченности среды J и B = 0 ( H + J ) = 0H, J = H

–  –  –

где V – объем тела, по которому осуществляется интегрирование намагниченности .

При проведении воздушной магнитной разведки, при решении задач специального мониторинга поисковый намагниченный объект, как правило, представляет собой относительно небольшой по горизонтальным размерам объект. Поэтому магнитное поле данного объекта представляет собой небольшую по протяженности локальную аномалию, обнаружить которую представляется сложной задачей. Особенно, если источником указанной локальной магнитной аномалии является намагниченное тело, состоящее из ферромагнитного корпуса и расположенных внутри механизмов и оборудования. В этом случае основным источником «дальнего» магнитного поля данного объекта является корпус, так как магнитные поля, созданные механизмами и оборудованием, в значительной степени экранируются прочным корпусом .

Намагниченность объекта слагается из постоянной и индуктивной намагниченности и характеризуется постоянным Mp и индуктивным магнитными моментами .

Постоянная намагниченность (ей соответствует остаточная намагниченность ферромагнитных масс) длительное время остается неизменной и приобретается намагниченным объектом главным образом во время его постройки. Поэтому можно предположить, что магнитное поле размагниченного объекта в основном состоит из индуктивной намагниченности .

Индуктивная намагниченность изменяется пропорционально изменению напряженности магнитного поля Земли и зависит от магнитных свойств материала, из которого изготовлен объект, соотношения его основных размеров и положения (курса) намагниченности объекта относительно магнитного меридиана .

Рассмотрим особенности проведения воздушной магниторазведки; погрешности, возникающие при этом; поправки, которые необходимо вводить при измерении магнитной индукции, вызванной магнитным полем намагниченного объекта .

В общем виде суммарная магнитная индукция, измеряемая феррозондовым магнитометром, определяется выражением BT = BT BП = ВТТН + ВЛЛ + ВЛА + ВФМ, (1) где ВП – магнитная индукция, вызванная постоянным магнитным полем в зоне обнаружения намагниченного объекта (НО); ВТ – модуль магнитной индукции в данной точке Земли; ВТНО – составляющая магнитной индукции, вызванная магнитным полем НО; ВЛП – составляющая магнитной индукции, обусловленная локальными аномалиями магнитного поля Земли; ВВР – составляющая магнитной индукции, обусловленной вариациями магнитного поля Земли во времени;

ВЛА – составляющая магнитной индукции, вызванная влиянием магнитного поля летательного аппарата; ВФМ – составляющая магнитной индукции, вызванная собственными шумами ферромагнитного магнитометра .

Как видно из формулы (1), выделение полезного сигнала от намагниченного объекта на магнитометре происходит на фоне разного характера магнитных помех. Рассмотрим более подробно составляющие, которые обуславливают разницу модуля магнитной индукции, измеряющую магнитометром и постоянным геомагнитным полем в данной области пространства .

Величина ВТНО является полезным сигналом на магнитометре, созданным НО, и который необходимо выделить на фоне помех .

Аномальное локальное магнитное поле Земли (ВЛП) показывает существенное влияние на показание магнитометра, и оно значительно в прибрежных районах поиска объектов. Модели, по которой можно было бы рассчитать пространственное распределение локального аномального магнитного поля Земли, – нет. Поэтому для внесения поправки в показания магнитометра, вызванной данным параметром, необходимо при магнитометрической разведке постоянно привязываться к опорной сети. При этом, также необходимо учитывать тот факт, что использование высокочастотной фильтрации и сдвига полосы пропускания ферромагнитного магнитометра в область более высоких частот помогает снизить магнитный фон и частоту возникновения ложных тревог в сильно аномальном магнитном поле .

Важной поправкой для показаний магнитометра является также составляющая ВВР. В настоящее время существуют таблицы или карты нормального геомагнитного поля, или главного магнитного поля Земли. Эти справочные данные рассчитаны для определенного периода времени (середина года, кратного 5 – например, 1995 г., 2000 г .

и т.д.) и для каждой точки Земли, находящейся на уровне моря (при нулевой высоте). Но для введения компенсации в показания магнитометра, вызванной временной вариацией магнитного поля, заранее рассчитанные справочные материалы отсутствуют. Поэтому необходимо воспользоваться данными береговых магнитнометрических станций .

Это не приведет к большим погрешностям, так как временные геомагнитные вариации очень синхронны и близки по величине в точках наблюдения, расположенных на расстоянии в несколько десятков километров относительно друг друга .

Помехи, вносимые летательным аппаратом в магнитную индукцию ВЛА измеряемым магнитометром, можно разделить на два вида:

1) помехи, вызванные проекцией магнитного поля носителя на направления магнитного поля Земли и магнитного поля намагниченного объекта. Основным источником этих помех является поле, создаваемое ферромагнитными массами носителя. Это поле подразделяется на постоянное, индуктивное и поле вихревых токов, возникающих в токопроводящих обшивках летательного аппарата. Для снижения уровня помех, обусловленных ферромагнитными массами носителя, применяются технологические и компенсационные методы. Технологические методы включают в себя: удаление блока измерительных датчиков от источников магнитных помех (подвешивание его на канате на удалении 10…20 м от носителя); замена магнитных материалов летательных аппаратов (ЛА), проводящих аэромагнитную разведку, на немагнитные .

Кроме этого, указанные выше помехи могут существенно изменять свое значение и знак за счет эволюции летательного аппарата по маршруту в магнитном поле Земли. Данные эволюции закономерны в сложных условиях полета летательного аппарата .

Проведение магнитометрического поиска намеченных объектов накладывает на параметры полета следующие требования: выдерживание прямолинейного горизонтального полета со строго заданным курсом на малых высотах (50…200 м). Высота полета носителя при магнитометрическом поиске составляет от 50 до нескольких сот метров, а на этих высотах часто возникает болтанка, особенно в летнее время, при сильной термической или динамической турбулентности. В этих условиях летательный аппарат постоянно изменяет углы рыскания и тангажа, возможны перепады высот. В результате этих эволюций возникают или увеличиваются помехи, вызванные перемещением летательного аппарата в неоднородном магнитном поле Земли и аномальном магнитном поле;

2) помехи, создаваемые магнитными полями, которые возникают в силовых цепях электрооборудования и работой радиоэлектронного оборудования, излучающими электромагнитную энергию в различных частотных диапазонах .

Для снижения уровня данных помех часть авиационного и радиоэлектронного оборудования отключают в поисковом полете, радиооборудование на постоянном токе переводят на питание на переменном токе (уменьшается постоянное магнитное поле в области ЛА);

часть электрооборудования переводят на питание по двухпроводной схеме (в этом случае ЛА не является проводником и не создает вокруг себя магнитное поле) .

Комплексирующие методы снижения уровня помех заключаются в возможности создания с помощью ортогональных катушек, жестко связанных со строительными осями ЛА. Они обеспечивают за счет регулирования тока в катушках возможность, в зависимости от эволюции ЛА по отношению к курсу, формировать необходимую компенсирующую величину и направление магнитного поля .

Кроме этого, можно четко отличить полезный сигнал магнитометра от незначительной нескомпенсированной части геомагнитных помех, обусловленных ЛА и собственным фоном магнитометра .

Данные помехи могут быть представлены нормальным случайным процессом (случайная пульсация) на фоне четко выраженной стационарной аномалии, вызванной разведываемым намагниченным объектом .

Таким образом, при проведении воздушной магнитной разведки измерение магнитной индукции ВТ магнитометром, обусловленной магнитным полем намагниченного объекта, представляет сложную задачу. При проведении данных измерений необходимо учесть много факторов. Основными из них являются локальные аномалии магнитного поля Земли и их временные вариации и помехи, вносимые магнитным полем летательного аппарата, проводящего разведку. Для учета первого фактора необходима постоянная привязка к близлежащим магнитометрическим станциям и ввод соответствующих поправок .

Для уменьшения влияния носителя необходимо применять технологические методы .

Список литературы

1. Автоматизированные системы наземных комплексов сбора и обработки данных воздушной разведки: учебное пособие; под ред. И. Н. Белоглазова / ВВИА имени Н. Е. Жуковского. – 2003 .

2. Геофизика: учебник для вузов / под ред. В. К. Хмелевского. – 3-е изд. – М.: КДУ, 2012 – 320 с .

FEATURES OF MAGNETOMETRIC SEARCH

OF THE MAGNETIZED OBJECTS BY CARRYING OUT

AN AEROMAGNETIC RECONNAISSANCE

I. A. Skirda, D. A. Shvetcov Military Educational and Scientific Center of the Air Force “N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin Air Force Academy”, Voronezh Abstract. In article are considered theoretical and practical features of problem definition of application of aeromagnetic reconnaissance by search of the hidden buried magnetized object. Are shown the possibility of allocation of a useful signal from the magnetized object on the magnetometer against the background of different character of magnetic hindrance by carrying out an aviation reconnaissance .

Keywords: aeromagnetic reconnaissance, magnetic induction, magnetic field strength, flux gate magnetometer, magnetometric search of the magnetized objects .

References

1. The Automated systems of land complexes of collecting and data processing of air reconnaissance. The manual under edition I. N, Beloglazova / Military Air Force Engineering Academy of N. E. Zhukovskogo. – 2003 .

2. Geophysics. The textbook for higher education institutions; Under edition V. K. Hmelevskogo .

УДК 528.711.18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ПОЛЕТА

БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

С ТРЕБУЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ ДЕТАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ

ПРИ ПОИСКЕ ТЕПЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ

–  –  –

Аннотация. Статья посвящена определению высоты полета беспилотного летательного аппарата, позволяющего получать видеоинформацию с требуемыми вероятностями обнаружения, распознавания и идентификации тепловых объектов .

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, высота полета, распознавание, обнаружение, идентификация .

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) находят широкое применение в министерствах и ведомствах Российской Федерации .

Мониторинг нефтяных и газовых трубопроводов, автомобильных дорог, управление силами и средствами в кризисных ситуациях – вот далеко не полный перечень направлений использования БПЛА .

Общим для всех указанных направлений является то, что информация, получаемая с помощью БПЛА, должна быть оперативной и детализированной. Оперативность и детализация информации, получаемой с помощью БПЛА, во многом определятся высотой полета БПЛА (Н) в ходе мониторинга .

В статье предлагается подход определения высоты полета БПЛА на воздушную разведку заданного района, в зависимости от требуемой степени детализации видеоинформации .

Используется три степени детализации видеоинформации об объектах мониторинга: обнаружение; распознавание; идентификация .

Процесс обнаружения, распознавания и идентификации объектов мониторинга на основе видеоинформации является вероятностным .

В системах видеорегистрации для определения вероятностей обнаружения, распознавания и идентификации объектов используется критерий Джонсона. Кривые зависимостей идентификации объектов от количества элементов разрешения N, занимаемыми ими на видеоматериалах, имеют вид Роб = 1 е 0, 2( N 1), (1) Ррас = 1 е 0,015( N 1), (2) Рид = 1 е 0,005( N 1), (3) где Роб, Ррас, Рид – вероятности обнаружения, распознавания и идентификации объектов от количества элементов N разрешения, занимаемых ими на видеоматериалах .

Решая уравнения (1) – (3) относительно N, получим выражения, определяющие количество элементов разрешения на видеоматериалах, необходимое для того, чтобы объекты дешифрировались с заданными значениями вероятностей обнаружения, распознавания и идентификации:

ln(1 Pоб ) N об = 1 + (4), 0,2

–  –  –

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 18-08А) .

Список литературы

1. Ковалев, А. А. Технические средства антитеррористической и криминалистической диагностики: учебное пособие / А. А Ковалев, А. В. Ковалев;

под общ. ред. В. В. Клюева. – М.: Издательский дом «Спектр», 2011. – 206 с .

2. Физический практикум. Электричество и оптика: учебник / под общ .

ред. В. И. Ивероновой. – М.: Изд-во «Наука», 1968. – 816 с .

DETERMINATION OF THE FLIGHT ALTITUDE UNMANNED

AERIAL APPARATUS FOR PERFORMING VIDEO SURVEILLANCE IS REQUIRED

THE DEGREE OF DETAIL OF INFORMATION

–  –  –

Abstract. The Article is devoted to the determination of the altitude of the unmanned aerial vehicle, which allows to obtain video information with the required probability of detection, recognition and identification of objects .

Keywords: unmanned aerial vehicle, flight altitude, recognition, detection, identification .

References

1. Kovalev, A. A. Technical means of anti-terrorist and criminalistic diagnostics: textbook. manual / A. A. Kovalev. A. V. Kovalev ed. by V. V. Klyuev. – M.:

Publishing house “Spektr”, 2011. – 206 p .

2. Physical practice. Electricity and optics: textbook / under the General editorship of V. I. Iveronova. – Moscow: Publishing House “Nauka”, 1968. – 816 p .

УДК 66-52:66(075)

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ

–  –  –

Аннотация. Рассмотрен подход к построению автоматизированной лабораторной установки для разработки новых химических продуктов. Представлена структура комплекса технических средств системы контроля и управления лабораторной установкой. Описано разработанное прикладное программное обеспечение системы контроля и управления .

Ключевые слова: автоматизированная лабораторная установка, программируемый логический контроллер, комплекс технических средств, SCADA-система .

Одним из перспективных направлений инновационного развития химической промышленности является производство новых высококачественных конкурентоспособных химических продуктов нового поколения, отвечающих современным требованиям экологичности [1] .

Использование автоматизированных лабораторных установок (АЛУ) позволит снизить трудоемкость и стоимость разработки технологий новых химических продуктов .

АЛУ должны обладать универсальностью, небольшими габаритами, иметь широкий набор контрольно-измерительной аппаратуры, возможностью реализовывать различные термодинамические режимы [2] .

На ПАО «Пигмент» в сотрудничестве с Тамбовским государственным техническим университетом создана АЛУ, предназначенная для разработки технологий производства большого ассортимента перспективных химических продуктов .

На данной установке разрабатываются такие продукты как: химические добавки для различных бетонов, формальдегидные смолы, водорастворимые пигменты .

АЛУ позволяет организовывать различные технологические схемы путем переконфигурирования элементов установки (загрузочных емкостей, насосов, реакторов, термостатов) .

Система управления АЛУ обеспечивает: различные температурные режимы ведения процесса в реакторах, различные режимы дозирования реагентов в реакторы в соответствии с технологической картой, различные гидродинамические режимы ведения процесса в реакторах .

При создании лабораторной установки использовалось имеющееся на предприятии лабораторное оборудование: реакторы с рубашкой и мешалкой, программируемые циркуляционные термостаты FP50-HD фирмы Julabo, электромагнитные дозировочные насосы фирмы

ProMinent. Диапазон рабочих температур, реализуемых термостатом:

– 50 до 200 °С. Дозировочные насосы обеспечивают производительность 0,74 … 32 л/ч, с обратным давлением 16…20 бар .

В качестве электродвигателей мешалок использовались моторредукторы серии SF7152, SF6551 (ООО «НПФ Электропривод»), которые представляют собой реверсивные коллекторные двигатели постоянного тока с цилиндрическими редукторами с управлением от блоков управления BMSD. Для контроля частоты вращения мешалок использованы инкрементальные энкодеры E40H .

В состав АЛУ входят три реактора с рубашкой и мешалкой, шесть емкостей, установленных на весах, семь дозирующих насосов, три термостата .

В реакторах осуществляется контроль величины рН, температуры среды, температуры теплоносителя, частоты вращения мешалки .

Загрузочные емкости предназначены для дозировки исходных веществ и полупродуктов с помощью дозировочных насосов .

Термостаты предназначены для реализации различных температурных режимов в реакторах .

В качестве управляющего контроллера был выбран промышленный программируемый логический контроллер (ПЛК) ПЛК-110-60 с модулями ввода/вывода серии МВ(МУ) 110 производства отечественной компании «ОВЕН». ПЛК выполнен в полном соответствии со стандартом ГОСТ Р 51840–2001 (IEC 61131-2), что обеспечивает высокую аппаратную надежность .

Система управления АЛУ строится как иерархическая многоуровневая система, в которой можно выделить нижний уровень датчиков и исполнительных механизмов, средний уровень ПЛК и верхний операторский уровень [3] .

Структура комплекса технических средств (КТС) представлена на рис. 1 .

Электропитание оборудования щитов контроля и управления (ЩКУ), а также автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора осуществляется через источник бесперебойного питания Smart-UPS, который помимо фильтрации сетевых помех, обеспечивают работу системы управления в течение 1 часа после отключения электропитания .

АРМ Верхний уровень оператора

–  –  –

Рис. 1. Структура КТС системы контроля и управления АЛУ:

ЩКУ1, 2 – щиты контроля и управления; AI – модули аналогового ввода;

AO – модули аналогового вывода; БП – блоки питания блоков управления;

БУ – блоки управления электродвигателями мешалок;

UPS – бесперебойный источник питания Верхний уровень управления реализован в виде АРМ оператора с использованием SCADA «КРУГ-2000» .

В качестве инструментального пакета для программирования ПЛК выбрана популярная инструментальная система CoDeSys .

Прикладное программное обеспечение ПЛК построено по модульному принципу и включает в себя блоки, реализующие операции, выбираемые на мнемосхеме технологического процесса АРМ (управление дозирующим насосом, управление термостатом, управление мешалкой и др.) .

На рисунке 2 представлен внешний вид АЛУ .

Рис. 2 Автоматизированная лабораторная установка Созданная АЛУ повысила эффективность работы лаборатории ПАО «Пигмент» в области разработки технологий производства новых химических продуктов .

Список литературы

1. Кондрашова, Е. А. Перспективы инновационного развития предприятий химической промышленности / Е. А. Кондрашова, А. В. Матрос // Управление экономическими системами: электронный научный журнал. – 2013, № 11(59). – С. 1 – 16 .

2. Егоров, А. Ф. Разработка автоматизированных лабораторных комплексов: учебное пособие / А. Ф. Егоров, Т. В. Савицкая, С. П. Дударов и др. // под ред. А. Ф. Егорова. – М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева. 2006. – 176 с .

3. Бойков, В. И. Интегрированные системы проектирования и управления / В. И. Бойков, Г. И. Болтунов, О. К. Мансурова. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2010. – 162 с .

–  –  –

Abstract. An approach to the construction of an automated laboratory installation for the development of new chemical products is considered. The structure of the complex of technical means of the laboratory installation control and management system is presented. The developed application software of the monitoring and control system is described .

Keywords: automated laboratory installation, programmable logic controller, complex of technical means, SCADA-system .

УДК 66-52:66(075)

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ОТБЕЛИВАТЕЛЯ БЕЛОФОРА ОЦД

–  –  –

Аннотация. Рассматривается автоматизированная система управления производством отбеливателя белофора ОЦД. Приводится структура комплекса технических средств системы управления установкой, построенная на базе промышленного контроллера ОВЕН ПЛК110 и модулей ввода/вывода серии Мх110 фирмы ОВЕН и SCADA-системы «КРУГ-2000» .

Ключевые слова: отбеливатель, белофор, автоматизированная система управления, управляющий контроллер, SCADA-система .

Белизна является одним из важных показателей, обеспечивающих высокие потребительские качества таких изделий, как текстиль, трикотаж, различных полимерных материалов и бумаги. Высокая белизна таких изделий необходима при окрашивании в яркие и светлые цвета, для получения насыщенных и контрастных узоров любых цветов на ткани, при создании четких и легко воспринимаемых рисунков, графики и текста [1]. В настоящий момент для отбеливания наибольшую популярность получили химические оптические отбеливатели, к которым относятся такой отбеливатель как белофор ОЦД [2] .

Белофор ОЦД является флуоресцентным оптическим отбеливателем ди-сульфо-типа и применяется для оптического беления целлюлозных волокон и изделий из них, в моющих средствах для стирки изделий из шерсти, целлюлозных и полиамидных волокон [3]. Так же белофор ОЦД широко применяется в производстве офисных, офсетных, графических бумаг и др .

Основной целью, поставленной при разработке новой АСУ ТП, было достижение конкурентных показателей качества готовой продукции, исключение колебаний этих показателей от партии к партии .

Помимо этого АСУ ТП должна уменьшить влияние человеческого фактора и исключить возникновение нештатных ситуаций, улучшить условия труда .

Технологический процесс получение белофора является периодическим и включает несколько стадий. На каждой стадии последовательно осуществляется различные операции .

В отличие от непрерывных объектов, для аппаратов периодического действия даже в очень простых случаях от системы требуется более «интеллектуальная» деятельность [4]. Нестационарность процесса порождает серьезные трудности при регулировании (необходимость адаптации, переменной структуры регулятора) .

Реализация нетиповых алгоритмов регулирования, а также логико-программное управление аппаратами и агрегатами и реализация функций технологических блокировок и противоаварийных защит возможна только при использовании свободно программируемого промышленного контроллера .

В качестве контроллеров при построении системы управления были выбраны промышленные контроллеры ПЛК-110-60, который программируется с использованием системы программирования для ПЛК CoDeSys версии 2.3 .

АСУ ТП производства белофора ОЦД строится как иерархическая многоуровневая система. Нижний уровень АСУ ТП образуют датчики и исполнительные механизмы, средний уровень – программируемые логические контроллеры и верхний уровень – автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора .

Структура комплекса технических средств (КТС) АСУ ТП производства белофора ОЦД представлена на рис. 1 .

КТС включает два щита управления (рис. 2) с контроллерами ПЛК-100-60 и модулями аналогового и дискретного ввода-вывода серии Mx110 производства компании «ОВЕН». Кроме них в щитах управления установлены блоки питания 24В, промежуточные реле (ПР) компании Finder, автоматические выключатели и предохранители .

Электропитание оборудования щитов, а также АРМа оператора осуществляется через источник бесперебойного питания Smart-UPS, который помимо фильтрации сетевых помех, обеспечивают работу системы управления в течение 30 минут после отключения электропитания .

Верхний уровень управления реализован в виде автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора с использованием SCADA «КРУГ-2000» .

Автоматизированная система управления имеет возможность работы в двух режимах: полуавтоматическом и ручном .

При проведении технологического процесса в полуавтоматическом режиме исключается влияние человеческого фактора на точности загрузок и точности поддержания технологических параметром .

Нижний Верхний Средний уровень

–  –  –

Рис. 1. Структура КТС АСУ ТП:

AI – модули аналогового ввода; AO – модули аналогового вывода;

DI – модули дискретного ввода; DO – модули дискретного вывода;

UPS – бесперебойный источник питания; ИМ – исполнительные механизмы

–  –  –

Рис. 2. Общий вид щитов управления При работе АРМа оператора, все события, происходящие в системе, фиксируются в протоколе событий. Протокол событий имеет развитую систему фильтров, которые позволяют управлять списком событий: показывать все события или сортировать события по группам (например, авария, предупреждение, норма, диагностика, настройка, информация) .

После внедрения АСУ ТП производства белофора ОЦД был получен положительных экономический эффект, в части сокращения расходных норм, стабилизировалось качество продукции .

Список литературы

1. Емельянов, А. Г. Оптически отбеливающие вещества и их применение в текстильной промышленности / А. Г. Емельянов. – М.: Лег. индустрия, 1971. – 272 с .

2. Мартьянов, К. И. Наполнители в оптически отбеливающих препаратах, увеличивающие белизну хлопковой ткани / К. И. Мартьянов, К. В. Брянкин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. – 2012. – № 2(40). – С. 317 – 320 .

3. Белофор ОЦД [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://krata.ru/ index.php/ru/12-produktsiya/95-belofor-otsd .

4. Елизаров, И. А. Анализ подходов к построению интеллектуальной системой управления испытательным комплексом «Искусственные легкие» / И. А. Елизаров, А. М. Смолин, В. Ю. Харченко // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2012. – Т. 18, № 4. – С. 957 – 964 .

–  –  –

Abstract. The article deals with the automated control system for the production of bleach Belophor OCD. The structure of a set of technical means of the installation control system is described. The structure is based on the industrial controller OWEN PLC 110 and the I/O modules series Mx110 firms “OWEN” and SCADA-system “KRUG 2000” .

Keywords: bleach, belophor, automated control system, master controller, SCADA system .

УДК 623.46

ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ЦЕОЛИТОВЫХ

АДСОРБЕНТОВ БЛОКА ОЧИСТКИ МОБИЛЬНЫХ

ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

О. Н. Филимонова, А. С. Викулин, М. В. Енютина, А. В. Иванов Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», Воронеж Аннотация. Проанализированы различные подходы к процессу регенерации адсорбентов и установлено, что регулируемый внешний нагрев позволяет максимально уменьшить время восстановления адсорбента .

Ключевые слова: воздухоразделительная установка, адсорбция, блок очистки, цеолиты, примеси, термическая регенерация .

Вопросом безопасности эксплуатации воздухоразделительных установок (ВРУ) уделяется большое внимание в связи с возможностью образования отвержденных углеводородных примесей воздуха на межфазной границе испарителя, конденсатора, теплообменников и т.д. [1]. Как правило, удаление широкого спектра примесей, присутствующих в атмосферном воздухе, осуществляется в блоке адсорбционной очистки, состоящей из двух вертикальных колонн, работающих попеременно. Идентификация времени наработки колонны в рабочем режиме и в режиме регенерации играет первостепенную роль в кинетике образования осадков кристаллических примесей, так как периодичность работы блока адсорбционной очистки в конечном итоге определяет степень подготовки ожижения воздуха и разделение его на компоненты – кислород и азот .

Анализ отечественных и зарубежных исследований показывает [2, 3], что наиболее приемлемым по физико-химическим и термодинамическим показателям, удовлетворяющим качеству очистки, являются адсорбенты цеолитового ряда.

Локальные физико-химические характеристики адсорбентов цеолитового ряда имеют следующие особенности:

– имеют большую адсорбционную способность при поглощении компонентов при небольших концентрациях их в газовых смесях;

– обладают высокой степенью селективности;

– имеют достаточную механическую прочность;

– подвергаются эффективно регенерации .

Общая химическая формула цеолитов Me2/n O·Al2O3·xSiO2·yH2O .

(где Me – катионы щелочного металла, а n – его валентность) .

В природе в качестве катионов обычно в состав цеолитов входят натрий, калий, кальций, реже барий, стронций и магний. Кристаллическая структура цеолитов образована тетраэдрами SiO4 и AlO4 (атомы Al и Si принято классифицировать как Т-атомы), связанные друг с другом общим ионом кислорода [2] .

Таким образом, цеолиты отвечают в полной мере сформулированным выше требованиям .

Процесс регенерации является сопряженным процессу адсорбции, в том смысле, что время на адсорбционную очистку и время на последующую регенерацию должны быть равны. Это ограничение накладывает специфическое рассмотрение этих процессов во взаимосвязи, что означает не полную отработку адсорбционной колонки в рабочем режиме, как и недостаточную очистку от примесей адсорбента при регенерации .

Для решения этой задачи была сформулирована математическая модель, описывающая конвективный внутрипоровый нагрев адсорбента в слое, с граничными условиями отсутствия теплопритока извне .

Показано, что время полного нагрева слоя существенно зависит от макротопологии слоя адсорбента, коэффициента проницаемости пористого слоя и расходной характеристики теплоносителя. Ограничения по скорости теплоносителя связаны с учетом диссипации энергии потока в механическое разрушение поверхностного слоя цеолитовых гранул .

Рекомендовано в качестве продувочного теплоносителя использовать азот с температурой на входе в адсорбционную колонку при регенерации приблизительно 300…350 °С, что коррелируется с данными из [4]. Получены данные о пространственной неоднородности прогрева за счет изменения порозности в слое, примыкающем к стенке адсорбционной колонки .

Сформулирована перспективная задача отыскания оптимального периода периодической работы блока адсорбционной очистки по критерию максимального удаления примесей из атмосферного воздуха .

Вычислительным и натурным экспериментами показано существование оптимального периода смены функционирования блока адсорбционной очистки с рабочего режима адсорбции на режим термической регенерации и наоборот .

Список литературы

1. Фанштейн, В. И. Безопасность при производстве и применении продуктов разделения воздуха / В. И Фанштейн. – М.: Металлургия, 1996. – 219 с .

2. Шумяцкий, Ю. И. Промышленные адсорбционные процессы / Ю. И. Шумяцкий. – М.: КолосС, 2009. – 182 с .

3. Комаров, В. С. Адсорбенты: получение, структура, свойства / В. С. Комаров. – Минск: Беларус. Навука, 2009. – 256 с .

4. Швыдкий, В. С. Очистка газов: справочник / В. С. Швыдкий, М. Г. Ладыгичев. – М.: Теплоэнергетик, 2002. – 640 с .

–  –  –

O. N. Filimonova, A. S. Vikulin, M. V. Enyutina, A. V. Ivanov Military Educational Research Centre of Air Force “Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin”, Voronezh Abstract. Different approaches to the process of adsorbent regeneration are analyzed and it is found that the controlled external heating allows to minimize the time of the adsorbent recovery .

Keywords: air separation unit, adsorption, cleaning unit, zeolites, impurities, thermal regeneration .

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментального исследования теплоемкости, теплопроводности и механизма изменения теплофизических свойств водных растворов при атмосферном давлении и комнатной температуре. Для исследования теплоемкости и теплопроводности теплоносителей системы метилового спирта и воды нами использован комплекс теплофизических измерений (КТИ) (разработан профессором М. М. Сафаровым и его учениками). На основе экспериментальных данных и закона термодинамического подобия нами получены эмпирические зависимости. Общая относительная погрешность измерения теплоемкости и теплопроводности при доверительной вероятности = 0,95 соответственно равны 3,0 и 3,5% .

Ключевые слова: метиловый спирт, теплоноситель, теплоемкость, теплопроводность, вода, температура, солнечный коллектор .

В классических СВУ композиционные материалы чаще всегo испoльзуются с тыльной теплоизоляцией и остеклением частей кoрпусa. Остекление СВУ полностью созданных из композиционных мaтериaлoв зависит от пoискoв недoрoгих мaтериaлoв, которые спoсoбны рaбoтaть при перепадах темперaтуры дo 180 °С и oбрaбoткoй решений и способoв aвaрийнoй защиты от теплoпoглoщaющих пaнелей СВУ. В серийнo выпускaемых в нaстoящее время в Рoссии сoлнечных кoллектoрaх (СК) пoлимерные мaтериaлы испoльзуются для изгoтoвления прoзрaчнoй теплoизoляции или кoрпусa кoллектoрa .

Рассмотрены различные аспекты создания и практического применения гибридных (объединяющих в единой системе различные технологии и устройства аккумулирования энергии) накопителей энергии в транспортной, традиционной и возобновляемой энергетике. Показано, что появление новых типов аккумуляторов энергии и расширение спектра их эксплуатационных характеристик открыло благоприятные возможности для комбинирования различных видов накопителей и создания гибридных систем, что обеспечивает возможность улучшения массогабаритных характеристик накопителей энергии и существенной экономии средств на их эксплуатацию. При этом выполненный обзор разработок показал отсутствие в данной области универсальных технических решений, что определяет необходимость расширении исследований в этом перспективном направлении .

Зa рубежoм, в основном в странах Европы, тоже проводились исследования вoзмoжнoсти испoльзoвaния сoлнечных кoллектoрoв и СВУ из пoлимерных мaтериaлoв, при этом oни тaкже ориентированы нa пoиск решения задач снижения стoимoсти устaнoвoк и кoллектoрoв и теплоносителей с хорошими качествами .

Цели исследoвaний в рaмкaх прoгрaммы: oценкa сoкрaщения зaтрaт при испoльзoвaнии пoлимерных и кoмпoзициoнных мaтериaлoв в СВУ и вoдoнaгревaтелях, рaзрaбoткa пoдхoдящих мaтериaлoв и кoнструкций сoлнечных устaнoвoк, рaзрaбoткa метoдoв oценки дoлгoвечнoсти и нaдежнoсти тaких мaтериaлoв, проведение рaбoты пo рaзрaбoтке СК, которые полностью изготовлены из полимерных материалов и новейших полимерных материалов, а также выбор оптимальных вариантов теплоносителя с учетом специфики условия жаркого климата Республики Таджикистан. Тaким oбрaзoм, полимерные и композиционные материалы в солнечных вoдoнaгревaтелях используются в разных элементах конструкции с учетом изменения физикохимических (теплоемкость и теплопроводность) свойств теплоносителей на основе жидкого метилового спирта. Для определения теплоемкости и теплопроводности использован метод комплексного измерения (КТИ) [1]. Нa oснoве прoведеннoгo aнaлизa существующих пoлимерных мaтериaлoв, с учетoм их технoлoгичнoсти и экoнoмических пoкaзaтелей в OИВТ РAН рaзрaбoтaны и изгoтoвлены кoнструкции пoлнoстью пoлимерных сoлнечных кoллектoрoв и сoлнечных вoдoнaгревaтельных устaнoвoк. Кoрпус СВУ, изготовленный из стеклопластика, который сoстoит из шести смежных секций, при объеме 20 л у кaждой, т.е. емкость бaнки aккумулятoрa сoстaвляет 120 л (oкoлo 66 л/м2). Пoглoщaющaя тoнкoстеннaя (1 мм) пaнель сoединенa кoрпусoм. Прoзрaчнoе пoкрытие с кoрпусoм сoединено термoстoйким пoлиуретaнoвым клеем, который oблaдaет элaстичным составом для предoтврaщения рaстрескивaния oтфoрмoвaннoгo пoлиметилметaкрилaтa. В задней стoрoне СВУ пристроена теплoизoляция из пененного мaтериaла с дoбaвлением стеклoвoлoкнa, также теплoизoляция которого сoстaвляет единoе целoе с кoрпусoм устaнoвки. Использование пoлимерных мaтериaлoв создало условие для снижения удельной мaссы сoлнечных устaнoвoк бoлее чем в 2 рaзa, a стoимoсть 3 – 5 рaз ниже стoимoсти известных трaдициoнных сoлнечных устaнoвoк .

Результaты эффективнoсти рaзрaбoтaнных устaнoвoк, полученных экспериментальным путем, дают возможность гoвoрить oб их эффективнoсти и вoзмoжнoсти прaктическoгo испoльзoвaния. Тaким oбрaзoм, испытaния СВУ aккумуляциoннoгo типa пoд действием каких либо вышеперечисленных нoрмaтивных дoкументoв не пoпaдaют .

Теплoвые (теплoтехнические) испытaния СВУ выпoлняются с целью экспериментaльнoгo oпределения пaрaметрoв ее мoдели, и нoменклaтурa измеряемых пaрaметрoв теснo связaнa с выбoрoм мoдели, oписывaющей рaбoту устaнoвки. Oснoвным свойством СВУ, при ее эффективнoсти, также является темперaтурa нaгревa вoды, которая пoступaет к пoтребителю, в зaвисимoсти oт рaспoлaгaемoгo притока сoлнечнoй энергии. Дaнные oб oбеспечении пoтребителя теплoвoй энергией мoжнo пoлучить путем экспериментaльных исследoвaний или при провoдении численных рaсчетов с испoльзoвaнием прoгрaммнoвычислительных кoмплексoв инженернoгo aнaлизa (CAE). Для того, чтобы зимой можно было успешно использовать солнечные коллекторы в качестве теплоносителя мы предлагаем использовать водные растворы метилового спирта для того, чтобы при заморозках теплоноситель не преобразовался в лед. Для теплотехнического расчета солнечных коллекторов и определения их коэффициента полезного действия необходимо иметь значения количества теплоты солнечных коллекторов в течение времени падения солнечных лучей .

Список литературы

1. Зарипова, М. А. Влияние наночастиц на изменение теплофизических, термо-динамических свойств некоторых кислородосодержащих, азотосодержащих органических жидкостей при различных температурах и давлениях:

автореф. … д-ра техн. наук / М. А. Зарипова. – Казань, 2016.– 44 с .

HEAT CAPACITY, THERMAL CONDUCTIVITY

OF THE COOLANT SYSTEM

OF METHYL ALCOHOL AND WATER

–  –  –

Abstract. The paper presents the results of an experimental study of the heat capacity, thermal conductivity and a mechanism for changing the thermal properties of aqueous solutions at atmospheric pressure and at room temperature .

On the basis of experimental data and the law of thermodynamic similarity, we obtained empirical relationships. The overall relative error in measuring the specific heat at a confidence probability of = 0.95 is 3.0 and 3.5% .

Keywords: methyl alcohol, coolant, heat capacity, thermal conductivity, water, temperature, solar collector .

УДК 536.212.2

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ NI-V

ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

–  –  –

Аннотация. Приводятся температурно-концентрационные зависимости коэффициента теплопроводности сплавов бинарной системы Ni-V. Установлено, что при температурах выше 1300 K зависимость теплопроводности сплавов от концентрации ванадия описывается U-образной кривой, минимум которой приходится на 25…30 ат. % V .

Ключевые слова: сплав, никель-ванадий, концентрационная зависимость, теплопроводность, температуропроводность .

Экспериментальные исследования теплофизических свойств сплавов переходных металлов при высоких температурах служат не только базой для дальнейшего развития высокотемпературной физики твердого тела, но и позволяет определить области практического использования новых материалов, обладающих уникальными характеристиками, к которым, в частности, относится система Ni-V .

Согласно фазовой диаграмме, особые свойства при высоких температурах ей придают четыре интерметаллических соединения (Ni3V, Ni2V,, NiV3), которые образуются ниже 1320 K из двух обширных областей ограниченных твердых растворов, расположенных на обоих концах диаграммы .

В данной работе приводятся и анализируются температурноконцентрационные зависимости коэффициента теплопроводности () сплавов бинарной системы Ni-V в интервале от 800 до 1500 K, рассчитанные по измеренным значениям температуропроводности (a) c помощью термодинамического тождества = ac p, (1) где c p – удельная теплоемкость; – плотность сплава .

Изготовление данной серии сплавов и их аттестация были произведены в лаборатории прецизионных сплавов Института физики металлов УрО РАН .

Высокотемпературные измерения температуропроводности выполняли методом плоских температурных волн, реализованным на двух автоматизированных установках. В первой установке нагрев тонкого (0,4…1,0 мм) плоскопараллельного образца диаметром 10…12 мм и создание в нем температурных волн осуществляли частично модулированным пучком электронов. Во второй установке среднюю температуру образца изменяли и поддерживали постоянной с помощью ленточного вольфрамового нагревателя, а температурные волны в образце создавали модулированным излучением оптического квантового генератора (ОКГ) с длиной волны = 10,6 мкм. Информацию об температурных колебаниях на поверхности образца регистрировали фотоприемным устройством. Среднюю температуру образца измеряли с помощью термопары ВР5/ВР20. Погрешность измерения температуропроводности на этих установках не превышала 3% .

Определение удельной теплоемкости ряда сплавов проводилось на основе экспериментальных данных, полученных в результате дифференциального термического анализа исследуемого вещества, который проводился на приборе «Netzsch STA 449 C Jupiter» в динамической атмосфере аргона со скоростью нагрева/охлаждения 20 K/мин .

В качестве эталонного материала с известной теплоемкостью использовался сапфир. Погрешность определения удельной теплоемкости при температурах выше 800 K составила 4% .

Рассчитанные по формуле (1) для 4-х значений температуры концентрационные зависимости коэффициента теплопроводности представлены на рис. 1. Составы изученных сплавов отмечены на рисунке положением маркеров .

Получено, что при Т 1300 K температурно-концентрационные зависимости теплопроводности имеют вид U-образных кривых, которые хорошо описываются соотношением ( c, T ) =, (2) 1 c c 2 + + Ac(1 c) + Bc (1 c)(0.63 c) Ni V где Ni и V – соответственно теплопроводности чистых компонентов Ni и V; с – концентрация ванадия; А и В – положительные константы .

Ниже 1300 K на температурно-концентрационных зависимостях появляются два локальных максимума, соответствующие стехиометрическим составам Ni3V и Ni2V, и одного локального минимума, приходящегося на область сигма-фазы .

Для выяснения роли решеточной теплопроводности с помощью закона Видемана-Франца проведена оценка температурной зависимости электронной компоненты теплопроводности. Для этой цели использовали число Лоренца L0 = 2,4510–8 В2/К2 и экспериментальные данные по удельному электросопротивлению, полученные нами стационарным четырехзондовым потенциометрическим методом. Следует заметить, что удельное электросопротивление и температуропроводность исследовались на образцах, вырезанных из одной и той же плавки .

Установлено, что вклад решеточной компоненты в общую теплопроводность сплавов при 800 K составляет ~30%, а при температурах выше 1300 K не превышает 10% (с учетом погрешности оценки) .

–  –  –

Abstract. The temperature-concentration dependences of the thermal conductivity of Ni-V binary system alloys are given. It was found that at temperatures above 1300 K the dependence of the thermal conductivity of alloys on the concentration of vanadium is described by a U-shaped curve, the minimum of which is 25…30 at. % V .

Keywords: alloy, nickel-vanadium, concentration dependence, thermal conductivity, thermal diffusivity .

УДК 620.2-022.532

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ, ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ И

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ И ИЗДЕЛИЙ

ИЗ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО

ПОЛИЭТИЛЕНА (СВМПЭ), ПОЛУЧЕННЫХ

ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ

–  –  –

Аннотация. Выявлена возможность регулирования структуры и свойств полимерных композитов на основе СВМПЭ малыми добавками наносиликатов: глауконита, цеолита КаХ и другими нанонаполнителями .

Разработана технология, позволяющая распространить известный метод легирования органических и неорганических материалов на технологию получения полимерных композиционных материалов с повышенными эксплуатационными показателями .

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы (ПКМ), нанонаполнители, сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), глауконит, цеолит .

Одним из важных направлений современного материаловедения является получение полимерных композиционных материалов (ПКМ), в том числе с различными нанонаполнителями и разработка новых эффективных технологических процессов получения изделий с более высокими эксплуатационными характеристиками [1 – 3] .

Целью работы является получение образцов изделий различного функционального назначения методами твердофазной технологии из композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с различными наноразмерными наполнителями и изучение их теплофизических, триботехнических и других эксплуатационных свойств в зависимости от технологических параметров твердофазной технологии, типа модификатора и его концентрации в полимерной системе .

Полученные ПКМ с повышенными пределом прочности в, модулем упругости Е и износостойкостью Im, относительной деформации в момент предела текучести образцов, пониженным пределом текучести т композита, на основе СВМПЭ с экстремальными показателями эксплуатационных свойств были выбраны для объемной штамповки готовых изделий различного функционального назначения .

Экспериментальная часть. Объектами исследования настоящей работы служили композиты на основе СВМПЭ производства ЗАО «ПОЛИНИТ», модифицированного наносиликатами глауконитом, цеолитом КаХ, нанографитом (НГ) и нанофтором (НФ) .

Теплофизические исследования композитов проводили на модифицированном приборе DSC-2 производителя «Perkin-Elmer» (США), реализующем метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) .

Триботехнические исследования полимерных систем СВМПЭ + НГ, СВМПЭ + НФ, СВМПЭ + Глауконит и СВМПЭ + Цеолит КаХ проводили на машине МИР-1. при этом оценивали величину размерного Il и весового Im износа образцов наноразмерных композитов .

Порошкообразные нанонаполнители НГ, НФ, цеолит КаХ и глауконит (ГЛ) в количестве 0,01; 0,1; 1,0 и 10 масс. частей на 100 массовых частей СВМПЭ до смешения (30 мин) в электромагнитном смесителе MAXI-MI с СВМПЭ при 1000 об/мин подвергали обработке в механоактиваторе 2SL в течение 2 минут с охлаждением водой .

Следует отметить, что данные теплофизических свойств композитов СВМПЭ + нанографит и СВМПЭ + цеолит КаХ, полученные на приборе DSC–2, хорошо коррелируют не только с приведенными данными физико-механических свойств композитов, но и с данными теплофизических свойств исследований полимерных систем на основе СВМПЭ, полученных экспресс-методом [4], в первую очередь в области малых добавок наполнителей .

Физико-механические свойства полимерных систем на основе СВМПЭ изучали на универсальной испытательной машине УТС-101-5 .

Объемную штамповку изделий различного функционального назначения в твердой фазе проводили на гидравлическом прессе ТС-12 усилием 20 тс .

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты исследований теплофизических свойств полимерных систем «СВМПЭ + нанографит» «СВМПЭ + глауконит», «СВМПЭ + нанофтор» и «СВМПЭ + + цеолит КаХ» представлены на рис. 1, 2 .

а)

–  –  –

Максимальное значение W для полимерных систем СВМПЭ + + наносиликаты при концентрации нанонаполнителя (0,01…1 масс. частей на 100 масс. частей полимера) в температурном интервале плавления и сравнение площади под аномалиями в области плавления для нанокомпозитов и исходного СВМПЭ свидетельствует о том, что нанокомпозит с таким содержанием наполнителя имеет наибольшее межцепное взаимодествие в силу образования большего количества межмолекулярных связей между полимером и нанонаполнителем [3] .

Наблюдаемое снижение величины W с увеличением содержания нанонаполнителя происходит из-за агрегирования наночастиц, связанного с уменьшением активности поверхностных слоев наполнителя .

На основании данных теплофизических исследований энергетического состояния исследуемых нанокомпозитов можно заключить, что наноразмерные наполнители НГ, НФ, цеолит КаХ и глауконит, прошедшие обработку в механоактиваторе, в концентрации до 1 масс. част .

резко повышают взаимодействие в граничном слое полимер–наполнитель, делают структуру материала более жесткой за счет образования большего количества связей между полимерной матрицей и активными участками поверхности наноразмерного модификатора [3] .

Разница в энергетическом состоянии СВМПЭ-нанокомпозита в сравнении с исходным СВМПЭ обуславливает прежде всего повышение всего комплекса физико-механических показателей системы:

повышение предела прочности, предела текучести, модуля упругости при растяжении, относительной деформации в момент предела текучести, весового износа и твердости по Шору .

Исследования показали корреляцию теплофизических свойств СВМПЭ-нанокомпозитов с проведенными измерениями физико-механических показателей данных полимерных систем .

Таким образом, на основании теплофизических исследований, оценки физико-механических свойств и триботехнических исследований, показано существование корреляции между максимальной скоростью поглощения энергии Wmax в области плавления, пределом текучести, пределом прочности, модулем упругости при растяжении и износостойкостью полимерных нанокомпозитов на основе СВМПЭ .

Иными словами, появляется возможность управления свойствами СВМПЭ-нанокомпозитов: как составом, так и процессом их переработки в изделия различного функционального назначения (высокопрочные и ударопрочные футеровочные плиты конструкционного назначения, теплотехнические изделия, триботехнические изделия, рабочие колеса вакуумнасоса, подковы рысистых лошадей, детали механоактиватора углеводородных топлив и др., см. рис. 3) .

Характер изменения комплекса свойств полимерной системы в области малых добавок и наличие точки экстремума указывает на переход системы из однофазной в двухфазную (спинодальный распад) и наоборот [7]. В точке экстремума система находится в метастабильном состоянии, где отмечается наивысшая дисперсность модифицирующей добавки в полимерной матрице и, следовательно, наивысшая гомогенность системы. Следует отметить, что схожие механизмы отмечены для полимерных смесей и сплавов, компоненты которых находятся в наноструктурированном состоянии [6] .

При переходе системы из однофазной к двухфазной (расслаивание) выделяющаяся фаза находится в высокодисперсном состоянии и образует термодинамически устойчивую систему с размером частиц не выше нескольких десятков нанометров. Межфазный слой в такой полимерной системе в силу близости к критическим условиям имеет значительную толщину, а межфазная поверхность велика. Высокоразвитая поверхность раздела фаз в переходных областях граничного слоя полимера в нанокомпозитах и наличие частиц нанометрового размера и приводит к экстремальному изменению физико-химических свойств полимерной системы в данной концентрационной области, т.е. являются определяющими факторами .

Рис. 3.

Изделия из СВМПЭ-композитов, полученные твердофазной объемной штамповкой:

1 – рабочее колесо центробежного насоса; 2 – рабочее колесо привода снегохода «Рысь»; 3 – детали механоактиватора моторного топлива;

4 – заготовки для штамповки рабочего колеса жидкостнокольцевого вакуум-насоса; 5 – рабочие колеса жидкостнокольцевого вакуум-насоса;

6 – заготовка для штамповки подковы рысистых лошадей;

7 – подковы для рысистых лошадей Заключение. Главным достоинством созданных нанокомпозитов на основе СВМПЭ является тот факт, что наноразмерные силикаты, прошедшие обработку в механоактиваторе, теряют способность к агломерации, но в то же время экстремально взаимодействуют с компонентами полимерной матрицы, сохраняя свой основной комплекс физических характеристик, образуют определенные управляемые микро- и макроструктуры, ответственные за изменение эксплуатационных показателей готовых изделий .

Список литературы

1. Металлополимерные нанокомпозиты / В. М. Бузник, В. М. Фомин, А. П. Алхимов и др. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. Интеграционные проекты СО РАН. – Вып. 2. – 260 с .

2. Механохимические методы получения композитных материалов металл-керамика-политетрафторэтилен / О. И. Ломовский, А. А. Политов, Д. В. Дудина, М. А. Корчагин, В. М. Бузник // Химия в интересах устойчивого развития. – 2004. – № 12. – С. 619 – 626 .

3. Исследование строения и свойств полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и наночастиц кобальта / Г. С. Баронин, В. М. Бузник, Г.Ю. Юрков и др. // Перспективные материалы. – 2014. – № 7. – С. 50 – 61 .

4. Селиванова, З. М. Интеллектуальная информационно-измерительная система для определения теплофизических свойств материалов и изделий / З. М. Селиванова, А. А. Самохвалов // Измерительная техника. – 2012. – № 9. – С. 38 – 42 .

5. Переработка полимеров в твердой фазе. Физико-химические основы / Г. С. Баронин, М. Л. Кербер, Е. В. Минкин, Ю. М. Радько. – М.: Машиностроение-1, 2002. – 320 с .

6. Баронин, Г. С. Твердофазная технология переработки полимерных нанокомпозитов / Г. С. Баронин, М. Л. Кербер, К. В. Шапкин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2005. – Т. 11, № 2А. – С. 432 – 438 .

7. Кулезнев, В. Н. Смеси полимеров / В. Н. Кулезнев. – М.: Химия, 1980. – 304 с .

Работа выполнена в рамках Государственного задания ВУЗа на 2017 – 2019 гг. № 9.7746.2017/БЧ .

THERMOPHYSICAL, TRIBOTECHNICAL

AND PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES POLYMER

NANOCOMPOSITES AND ARTICLES FROM ULTRA-HIGH

MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE (UHMWPE),

OBTAINED DIE FORGING IN THE SOLID PHASE

–  –  –

Keywords: polymer composite materials (PCM), nanofillers, ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE), glauconite, zeolite .

УДК 536.24

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА

В ЗАМКНУТЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ КОНИЧЕСКИХ

И ЛАБИРИНТНЫХ ПОЛОСТЯХ

–  –  –

Аннотация. На основе результатов численных экспериментов получены критериальные зависимости коэффициентов конвекции для осесимметричных цилиндрических и конических замкнутых воздушных полостей, подверженных внешнему нагреву и осевому вращению. При этом рассмотрены однослойные цилиндрические полости и двухслойные с перфорирующими внутренними отверстиями .

Ключевые слова: конвективный теплообмен, замкнутая воздушная полость, вращение, коэффициент конвекции .

На основе сравнения результатов компьютерного моделирования с данными физического эксперимента, выполненного с помощью специализированной экспериментальной установки, подтверждена адекватность используемых в современных программных продуктах математических моделей [1]. Это дает возможность проводить численное моделирование рассматриваемых процессов конвективного теплопереноса в замкнутых вращающихся полостях в трехмерной постановке для сложных конструкций .

Конические полости с конусностью 10…20° и полости цилиндрической формы, разделенные вставками с отверстиями (например, основания и рамки гироскопов, корпуса и элементы крепления оптоэлектронных приборов и т.п.) широко распространены в различных модификациях конструктивного исполнения носовых отсеков высокоскоростных летательных аппаратов, имеющих осевое вращение, поэтому получение критериальных зависимостей для оценки коэффициента конвекции в таких полостях представляет практический интерес .

Рассматриваемая полость конической формы состоит из корпуса и медного тепломера, с торцов она ограничена теплоизолирующими дисками (рис. 1, а). Предполагалось, что полость заполнена сухим воздухом при начальной температуре 20 °С. В качестве режима нагрева выбран нагрев корпуса при постоянной температуре 220 °С в течение 100 секунд. Численные эксперименты проводились для следующих скоростей вращения полости: 0, 5, 10, 20 и 40 об/с .

Результаты компьютерного моделирования конвективного теплопереноса представлены на рис. 1, а в виде зависимостей средней температуры тепломера от времени и скорости вращения и на рис. 1, в в виде картин температурных полей в продольном и поперечном сечениях для момента времени 80 с. Температурные зависимости (рис. 2, б), определяющие тепловой режим конической полости, и соотношение метода монотонного нагревания замкнутого слоя позволили рассчитать значение среднего коэффициента конвекции (рис. 2, а). Видно, что при увеличении скорости вращения от 0 до 40 об/с коэффициент конвекции возрастает в 3,5 раза. При критериальной обработке экспериментальных данных (рис.

2, б) получена зависимость коэффициента конвекции от скорости осевого вращения для замкнутых осесимметричных объемов конической формы с конусностью 10…20°:

–  –  –

Рассматриваемая лабиринтная полость состоит из корпуса и медного тепломера. Между корпусом и тепломером в середине полости располагается цилиндрическая пенопластовая вставка толщиной 1 мм с отверстиями разной площади. С торцов полость ограничена теплоизолирующими дисками. Геометрия и относительная площадь отверстий (Sотн отв) для различных конфигураций лабиринтных полостей представлены на рис. 3, а .

Предполагалось, что полость заполнена сухим воздухом при начальной температуре 20 °С. Режим нагрева аналогичен нагреву конической оболочки. Численные эксперименты проводились для скоростей вращения 0, 5, 10 и 20 об/с. Кроме того, был выполнен расчет для полости при отсутствии вставки, когда относительная площадь отверстий равна 100 % (конфигурация 5). При проведении компьютерного моделирования не учитывался перенос тепла за счет излучения, так как его доля при выбранном режиме нагрева составляет 5…7% от количества тепла, переносимого к тепломеру за счет конвекции .

Результаты моделирования теплопереноса в лабиринтных полостях в виде критериальных зависимостей представлены на рис. 3, б .

Анализ данных зависимостей для скорости вращения 5 об/с показывает, что процессы теплопереноса относятся к области взаимного влияния гравитационного и центробежного полей массовых сил, а при больших скоростях вращения (10 и 20 об/с) центробежное поле массовых сил доминирует над гравитационным.

Последнее обстоятельство позволяет привести их к следующему обобщенному виду:

( )0,3, вр = K i 0,085 Raвр (2) где Ki – коэффициент, учитывающий влияние относительной площади отверстий лабиринтной вставки и рассчитываемый по формуле

–  –  –

б) Рис. 3. Вычислительный эксперимент по исследованию теплопереноса в лабиринтных полостях:

а – конфигурации исследуемых лабиринтных полостей;

б – критериальная обработка экспериментальных данных Таким образом, результаты численного моделирования подтверждают гипотезу об интенсификации процессов конвективного теплопереноса внутрь замкнутых воздушных полостей при их внешнем нагреве и осевом вращении относительно продольной оси симметрии .

При этом для замкнутых полостей различных геометрий (конических, цилиндрических однослойных и с перфорированными вставками) получены новые критериальные зависимости (1)…(3) коэффициента конвекции (вр) от модифицированного числа Релея (Raвр), которое учитывает центробежное ускорение воздушной полости. Полученные зависимости позволяют свести задачу идентификации тепловых режимов в конструкциях сложных технических систем к решению задач теплопроводности разнородного твердого тела .

Список литературы

1. Ветров, В. В. Конвективный теплоперенос в замкнутых осесимметричных полостях различной конфигурации в условиях их осевого вращения и внешнего нагрева / В. В. Ветров, А. А. Воробьев // Теплофизика и аэромеханика. – 2017. – Т. 24, № 2. – С. 267 – 282 .

<

–  –  –

Abstract. Based on the results of numerical experiments, the criterion dependences of convection coefficients for axisymmetric cylindrical and conical closed air cavities exposed to external heating and axial rotation are obtained. Both singlelayer cylindrical cavities and two-layer ones with perforating internal holes have been considered .

Keywords: convective heat transfer, closed air cavity, rotation, convection coefficient .

УДК 536.21.23 .

ВЛИЯНИЕ ПОЛИСТИРОЛА НА ИЗМЕНЕНИЕ

ТЕПЛОЕМКОСТИ ЖИДКОГО БЕНЗОЛА ПРИ АТМОСФЕРНОМ

ДАВЛЕНИИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментального исследования теплоемкости и механизма изменения теплоемкости растворов при атмосферном давлении и комнатной температуре. Для исследования теплоемкости растворов системы бензол и полистирол нами использован комплекс теплофизических измерений (КТИ) (разработан профессором М. М. Сафаровым и его учениками). На основе экспериментальных данных и закона термодинамического подобия нами получены эмпирические зависимости. Общая относительная погрешность измерения теплоемкости и теплопроводности при доверительной вероятности = 0,95 соответственно равны 3,0 и 3,5% .

Ключевые слова: полистирол, жидкий бензол, теплоемкость, плотность, вода, температура .

Теплоемкость полимеров при 298 К можно приближенно определить по молекулярным данным [1] для чередующегося звена .

В работе [1] показано, что теплоемкость полимера при 298 К линейно зависит от молекулярного комплекса F = (CM))/(Zn), где n – число атомов в элементарном звене .

Для пластмасс получено эмпирическое уравнение:

Cр = 20 + 1,11 = [(CM) / (Zn)], (1) где Cр выражено в кДж/(кмоль К) .

Среднее отклонение расчетных данных от прежних составило ±12,6%. Формула (1) справедлива для пластмасс, имеющих F = 26…285 при Е/n = 2…4. Экспериментально установлено, что Ср = 11,5 кДж/(кмоль К) .

Низкотемпературная зависимость теплоемкости полностью кристаллизованного полиэтилена (КПЭ) в интервале 0 T 9 К выражается формулой [2]:

LgC p = 3LgT 3,95 (2) C p = 0,1104 10 3 T 3 .

или (3) Уравнение (3) позволяет рассчитать удельную изобарную теплоемкость кристаллического полиэтилена в зависимости от температуры, т.е. до температуры плавления КПЭ в передел погрешности опыта .

Как видно из уравнения (3) с ростом температуры удельная изобарная теплоемкость растет по кубическому закону .

В таблице 1 приведены теплофизические свойства жидкого бензола в зависимости от температуры при Р = 0,101 МПа .

В таблице 1 приведены экспериментальные значения теплофизических свойств жидкого бензола, которые представлены в работе [3] .

В данной таблице приведены также наши данные, в частности, в столбцах 9–10 представлены теплопроводность, кинематическая вязкость и критерии подобия (число Прандтля) при различных температурах и атмосферном давлении .

Надо отметить, что на основе экспериментальных данных бензола теплопроводность, плотность и удельная изобарная теплоемкость жидкого бензола в зависимости от температуры при атмосферном давлении (Р = 0,101 МПа) определяется следующей формулой:

= (4), C p

–  –  –

293 888 146,5 650 29,0 1729 1,22 0,950 0,732 7,71 310 870 145,0 510 26,5 1760 1,25 0,957 0,586 6,13 333 836 136,0 390 23,7 1925 1,30 0,845 0,467 5,53 353 817 130,0 316 21,2 1940 1,37 0,820 0,387 4,42 373 793 125,6 261 17,8 2118 1,43 0,748 0,329 4,39 393 769 120,9 219 16,4 2177 1,57 0,722 0,285 3,94 438 713 116,0 148 11,2 2330 2,02 0,698 0,208 2,98 487 656 103,9 98,0 6,1 2537 – 0,624 0,149 2,39 527 546 93,5 62,4 2,4 2708 – 0,632 0,114 1,80 554 439 79,6 41,0 0,3 2710 – 0,669 0,093 1,39 Для измерения теплоемкости раствора системы бензол и полистиролов нами использована экспериментальная установка. Результаты исследования теплоемкости приведены в табл. 2 .

Образец N1 – (бензол + 0,2 г/дл ПС),Образец N2 – (бензол + + 0,4 г/дл ПС), Образец N3 – (бензол + 0,6 г/дл ПС), Образец N4 – (бензол + 0,8 г/дл ПС), Образец N5 – (бензол + 1,0 г/дл ПС) .

–  –  –

где Т1 = 373 К; n – общая концентрация полистирола в растворах, (г/дл);

Надо отметить, что с помощью эмпирического уравнения (7), можно рассчитать удельную изобарную теплоемкость исследуемых растворов системы (бензол +ПС) в интервале температур (293 – 554) К при атмосферном давлении с погрешностью до 2,72%, для этого необходимо иметь определенное значение объемной концентрации полистирола. Для отдельных точек эта разность доходит до 6% .

Список литературы

1. Черепенников, И. А. Приближенная оценка теплопроводности полимеров по молекулярным данным / И. А. Черепенников // Применение полимерных материалов в машиностроении: краткие тез. докл. обл. науч.-техн .

конф. – Тамбов,1977. – С. 8 – 10 .

2. Годовский, Ю. К. Теплофизика полимеров / Ю. К. Годовский. – М., 1982. – 280 с .

3. Черепенников, И. А. Некоторые возможности прогнозирования свойства полимеров / И. А. Черепенников // Применение полимерных материалов в машиностроении: краткие тез. докл. обл. науч.-техн. конф. – Тамбов,1977. – С. 10 – 12 .

POLYSTYRENE INFLUENCE ON CHANGE

OF HEAT CAPACITY OF LIQUID BENZENE

AT ATMOSPHERIC PRESSURE AT VARIOUS TEMPERATURES

–  –  –

Abstract. The paper presents the results of an experimental study of the heat capacity and the mechanism of the change in the heat capacity of solutions at atmospheric pressure and room temperature. To study the heat capacity of solutions of the benzene and polystyrene systems, we used a set of thermo physical measurements (CTI) (developed by Professor M. M. Safarov and his students). On the basis of experimental data and the law of thermodynamic similarity, we obtained empirical relationships. The total relative error in measuring heat capacity and thermal conductivity at a confidence probability of = 0.95 is 3.0% and 3.5%, respectively .

Keywords: polystyrene, liquid benzene, heat capacity, density, water, temperature .

УДК 626:54.08:53.05:550

ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ОТЖАТИЯ

ПОДЗЕМНЫХ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД ПРЕСНЫМИ

ФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ПОТОКАМИ

–  –  –

Аннотация. Рассматривается создание системы мониторинга изменения гидрогеохимического режима в основании плотины Рогунской ГЭС методом кондуктометрического анализа в зависимости от изменения уровня воды в реке Вахш. Система позволяет в реальном масштабе времени следить за явлением конвективно-диффузионного отжатия подземных минерализованных вод пресными фильтрационными потоками и переносом солевой составляющей по пути фильтрации вследствие гидростатического давления .

Ключевые слова: мониторинг, гидрогеохимический режим, основания плотины, фильтрация, кондуктометр, отжатия, конвекция, диффузия, минерализация, гидростатическое давление .

Учитывая инженерно-геологические особенности (гидрогеохимические условия вокруг солевого пласта, физико-механические и фильтрационные характеристики пород, отжатие минерализованных вод фильтрационными потоками пресных вод) предлагается следующая схема размещения кондуктометрических измерений пласта соли из солевой штольни (рис. 1) .

Проектом Рогунской ГЭС на всей длине защищаемого пласта соли (1100 м) для всех видов наблюдения предусмотрено 12 наблюдательных створов. Исходя из этого, в предложенной схеме предусмотрено 12 створов кондуктометрических измерителей, совмещенных с наблюдательными створами, утвержденными проектом .

По каждому створу по глубине в схеме предусматривается на четырех уровнях размещения кондуктометрических измерителей:

1-й уровень на отметке 965,0 м, где на этом уровне находится оголовок солевого пласта;

2-й уровень на отметке 910,0 м, где размыв пласта соли до отметки 910 м, т.е. на глубину 50 м оценивается как опасный, при котором может начаться формирование зон растягивающих напряжений в районе расположения водопропускных и водоприемных сооружений;

3-й и 4-й уровень на отметке 850,0 м и 760,0 м, для определения скорости, глубины отжатия минерализованных вод и изменения границы уровня слабо и сильноминерализованных вод в зависимости от действующего напора на верхнем бьефе .

Информация с автоматических измерительных устройств (Сi,j, где i = 1…12, j = 1…4), установленных на пункте измерения, по телеметрическим каналам (блок 1 – 12) поступает в центр мониторинга (через блок 13), который осуществляет накопление, классификацию, оценку информации и обеспечивает подачу предупредительных сигналов на пульт управления системой защиты соли. Такая организация мониторинга дает возможность осуществлять всесторонний контроль накопленных данных и проводить перспективное планирование мероприятий, направленных на сохранение заданного режима эксплуатации системы .

При поднятии уровня воды в водохранилище происходит изменение гидрогеохимического режима в основание плотины вследствие гидростатического давления. Под действием фильтрационных потоков граница слабо- и сильноминерализованных подземных вод опускается вниз [1, 2]. В этих условиях приборы, установленные для измерения концентрации рассола в пределах солевого экрана, должны иметь показания, удовлетворяющие условию: Сэ = Сн, где Сэ – концентрация рассола в экранирующем слое; Сн – насыщенная концентрация рассола, подаваемого в скважины солевого экрана .

Рис. 1. Схема расположения кондуктометрических измерителей пласта соли из солевой штольни Возрастание Сэ до величин, значительно превышающих Сн, свидетельствует о наличии в этом месте очага растворения соляной толщи, а снижение Сэ до значений Сэ Сн говорит об отсутствии сплошности солевого экрана и просачивании пресных вод в сторону пласта соли .

При повышении уровня воды в водохранилище происходит увеличение фильтрационных потоков в основании плотины. Пресная вода в зависимости от действующего напора проникает по имеющимся трещинам, достигая высокоминерализованных вод, защищающих пласт соли. Пресная вода проникает в слой минерализованных вод под действием конвективно-диффузионных процессов и происходит отжатие минерализованных вод. Дальше под действием фильтрационных потоков отжатая часть минерализованных вод переносится дальше от солевого пласта. Нарушается гидрогеохимический режим в основание плотины .

Предложенная система мониторинга на основании матрицы расположения кондуктометрических измерителей позволяет определить концентрацию диффундирующего вещества в заданной точке в любой момент времени .

Список литературы

1. Давлатшоев, С. К. Кондуктометрический способ и аппаратура измерения уровня минерализации в пьезометрических сетях / С. К. Давлатшоев, М. М. Сафаров // Вестник технологического университета. – Казань, 2017. – Т. 20, № 18. – С. 45 – 52 .

2. Давлатшоев, С. К. Оценка взаимодействия фильтрационного потока на гидрогеохимический режим основания плотины кондуктометрическим методом / С. К. Давлатшоев // Вестник Таджикского национального университета. Сер. естественных наук. – Душанбе: Сино, 2017. – № 1/3. – С. 129 – 134 .

HYDROGEOCHEMICAL MONITORING

FOR THE PRESSURE OF UNDERGROUND MINERALIZED

WATERS BY FRESH FILTRATION FLOWS

S. K. Davlatshoev1, M. M. Safarov2 Tajik Technical University named after akad. M. S. Osimi, Dushanbe, Таджикистан salomatda@list.ru Branch of Moscow State University named after M. V. Lomonosov, Dushanbe, Таджикистан mahmad1@list.ru Abstract. The article considers the creation of a monitoring system for the change in the hydrogeochemical regime at the base of the dam of the Rogun HPP by conductometric analysis, depending on the change in the water level in the Vakhsh River. The system allows real-time monitoring of the phenomena of convective-diffusion squeezing of underground mineralized waters by fresh filtration flows and the transfer of the salt component along the filtration path due to hydrostatic pressure .

Keywords: monitoring, hydrogeochemical regime, dam bases, filtration, conductometer, depressions, convection, diffusion, mineralization, hydrostatic pressure .

УДК 626:54.08:53.05:550

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

ОТЖАТИЯ ПОДЗЕМНЫХ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД

С. К. Давлатшоев1, М. М. Сафаров2 Таджикский технический университет имени акад. М. С. Осими, Душанбе, Таджикистан salomatda@list.ru Филиал МГУ им. М. В. Ломоносова, Душанбе, Таджикистан mahmad1@list.ru Аннотация. Рассматриваются результаты исследования изменения гидрогеохимического режима в створе основания плотины Рогунской ГЭС методом кондуктометрического анализа в зависимости от изменения уровня воды в реке Вахш. Полученные результаты подтверждают явления конвективнодиффузионного отжатия подземных минерализованных вод пресными фильтрационными потоками и перенос солевой составляющей по пути фильтрации вследствие гидростатического давления .

Ключевые слова: гидрогеохимический режим, основания плотины, фильтрация, пьезометрическая скважина, кондуктометр, отжатия, конвекция, диффузия, минерализация, гидростатическое давление .

Результаты исследования отжатия подземных минерализованных вод пресными фильтрационными потоками в основание плотины могут использоваться при решении различных инженерно-гидрогеологических, гидрогеохимических и геоэкологических задач .

Задачи этих исследований заключаются в следующем:

– анализ влияния колебаний уровня реки Вахш на изменение уровня минерализации подземных вод в пьезометрических скважинах;

– изучение гидрохимической обстановки подземных вод на левобережном участке Ионахшского разлома до перекрытия русла реки Вахш (в естественных условиях);

– изучение изменения степени минерализации подземных вод в доле пласта соли .

Кондуктометрия является надежным и относительно дешевым электрохимическим средством измерения с небольшим энергопотреблением, которая позволяет применять ее для контроля концентрации электролитов и водно-солевых растворов по величине их удельной электропроводимости [1] .

В ноябре и декабре 2011 года проведены два цикла измерений кондуктометрическим методом. Измерения минерализации проведены в 16 пьезометрических скважинах, расположенных на левобережном участке Ионахшского разлома чрез каждый 1 м глубины. Всего за два месяца произведено 839 определений. В качестве примера проанализируем изменения уровня минерализации подземных вод в пьезометре № 29а (рис. 1) .

В графике указана глубина расположения оголовки соли на глубине 39 м (Д). В измерениях, проведенных в ноябре 2011 г. глубина фильтрации пресных вод достигает 24 м (С). В измерениях, проведенных в декабре 2011 г. глубина фильтрации пресных вод уменьшается до 20 м .

Результаты исследования доказывает, что в обоих измерениях, начиная с глубины 24 м (С) и 20 м (А) до глубины 40 м (Б) в измерениях проведенных в декабре 2011 г., и глубже в измерениях, проведенных в ноябре 2011 г. происходит конвективно-диффузионное отжатие подземных минерализованных вод .

В примере отчетливо видно, что скорости фильтрации пресных вод Vф больше скорости конвективно-диффузионных отжатий подземных минерализованных вод Vкдо .

По результатам анализа выполненных работ была выявлена взаимосвязь изменения границ минерализованных вод по площади и по вертикали от колебания уровня воды в реке Вахш (табл. 1). Исследования показали, что при понижении уровня воды в реке Вахш на 0,26…0.40 м, минерализация подземных вод в пьезометрах увеличивается в пределах от 16 до 130 г/л [2, 3] .

–  –  –

27 – 28.12.2011 18 – 21.11.2011

–  –  –

На основании результатов исследования можно сделать следующие выводы:

1. Кондуктометрический метод измерения гидрогеохимического режима в основании плотины показал достоверные результаты и является самым эффективным методом исследования .

2. Исследование гидрогеохимического режима в основании плотины позволило выявить явление конвективно-диффузионного отжатия подземных минерализованных вод в зависимости от уровня гидростатического давления воды в реке Вахш (повышения уровня воды) с течением времени .

Список литературы

1. Давлатшоев, С. К. Кондуктометрический способ и аппаратура измерения уровня минерализации в пьезометрических сетях / С. К. Давлатшоев, М. М. Сафаров // Вестник технологического университета. – Казань, 2017. – Т. 20, № 18. – С. 45 – 52 .

2. Давлатшоев, С. К. Оценка взаимодействия фильтрационного потока на гидрогеохимический режим основания плотины кондуктометрическим методом / С. К. Давлатшоев // Вестник Таджикского национального университета. Сер. естественных наук. – Душанбе: Сино, 2017. – № 1/3. – С. 129 – 134 .

3. Давлатшоев, С. К. Гидрогеохимический мониторинг в основании плотины Рогунской ГЭС / С. К. Давлатшоев, М. М. Сафаров. – 1-е изд. – Душанбе: Ирфон, 2017. – 236 с .

–  –  –

Abstract. The article examines the results of the study of the change in the hydrogeochemical regime at the base of the Rogun hydroelectric dam by the method of conductometric analysis, depending on changes in the water level in the Vakhsh River. The obtained results confirm the phenomena of convectivediffusion squeezing of underground mineralized waters by fresh filtration flows and the transfer of the salt component along the filtration path .

Keywords: hydrogeochemical regime, dam foundation, piezometric well filtration, conductometer, depressions, convection, diffusion, mineralization, hydrostatic pressure .

УДК 536.62

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ОТВЕРЖДЕНИЯ

ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

О. С. Дмитриев, А. А. Барсуков ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», Тамбов oleg.s.dmitriev@mail.ru Аннотация. Приведен метод определения кинетических характеристик процесса отверждения полимерных композитов на основе измерения мощности тепловыделений в двух различных температурно-временных режимах .

Представлены экспериментальные графики мощности тепловыделений и кинетических характеристик процесса отверждения углепластика .

Ключевые слова: калориметрия, кинетические характеристики, полимерные композиты .

Полимерные композиты (ПК) на основе термореактивных связующих используются во многих областях промышленности, заменяя традиционные материалы. Главным условием качества изделий из ПК является оптимальный температурно-временной режим процесса отверждения. Определение оптимальных режимов отверждения требует применения математических моделей и идентификацию их параметров [1, 2] .

Ключевыми параметрами математической модели процесса отверждения ПК являются кинетические характеристики, такие как энергия активации E(), кинетическая функция отверждения () и полный тепловой эффект Qп. Определение данных характеристик может проводиться различными методами, в зависимости от вида регистрируемой величины [3] .

Химический метод исследования кинетики основан на экстракции непрореагировавших реакционноспособных групп ПК в аппарате Сокслета и пиролиза связующего из армирующего наполнителя .

Физико-химические методы исследования кинетики процесса отверждения имеют большую точность и распространенность. К ним относится калориметрический метод, в котором рост температуры, вызванный внутренними тепловыделениями при отверждении, является источником информации о кинетике процесса отверждения. Поэтому кинетические характеристики, такие как энергия активации Е и кинетическая функция возможно определить по мощности тепловыделений W .

Математическая модель кинетики процесса отверждения имеет вид:

E () d = () exp (t), 0 1, 0 t tк .

, dt RT (t ) Кинетическую функцию () в зависимости от типа процесса отверждения моделируют следующими выражениями:

() = K(1 )m, () = Kn(1 )m, () = K(1 ) (1 + k0 ), где m, n – порядки реакции; K – константа скорости химической реакции .

Приведенные выражения кинетических функций получены на основе исследования различных стадий процесса отверждения и являются аппроксимацией кинетики процесса. Поэтому в зависимости от типа реакции отверждения можно получить соответствующее кинетическое уравнение .

На рисунках 1 и 2 представлены мощность тепловыделений W, измеренная в температурном режиме T(t) и кинетические характеристики Е, процесса отверждения углепластика КМУ-7, вычисленные по мощности тепловыделений W .

Из графиков видно, что мощность тепловыделений W имеет экстремальный характер, который соответствует переходу связующего из жидкого состояния в гелеобразное и затем в отвержденное. При уменьшении скорости нагрева T2(t) экстремум тепловыделении W сдвигается в область более низких температур. При этом продолжительность тепловыделений и время гелеобразования со снижением скорости нагрева увеличивается. Площадь под кривой тепловыделений W(t) характеризует полный тепловой эффект Qп реакции отверждения связующего, а отношение теплового эффекта Q к полному тепловому эффекту Qп соответствует калориметрической степени отверждения. Для расчета кинетических характеристик E() и () достаточно двух температурно-временных зависимостей мощности тепловыделений W1(t), W2(t). Вычисленная на основе этих данных энергия активации E() при отверждении углепластика КМУ-7 имеет слабую зависимость от степени отверждения и ее можно представить как константу E. Кинетическая функция () в пределах изменения степени отверждения от 0 до 1 изменяется на несколько порядков и, аппроксимировав ее по одной их вышеприведенных формул, возможно использовать для моделирования процесса и расчета режима отверждения ПК .

W, кВт/м3 T, °C W1(t) T2(t) T1(t) W2(t)

–  –  –

Рис. 2. Кинетические характеристики отверждения углепластика КМУ-7 Список литературы

1. Оптимизация режима отверждения изделий из полимерных композитов на основе клеевых препрегов / О. С. Дмитриев, В. Н. Кириллов, С. В. Мищенко, С. О. Дмитриев // Клеи. Герметики. Технологии. – 2009. – № 5. – С. 17 – 24 .

2. Автоматизированная система исследования процесса отверждения композиционных полимерных материалов / С. В. Мищенко, О. С. Дмитриев, Н. П. Пучков, А. В. Шаповалов // Промышленная теплотехника. – 1989. – Т. 11, № 5. – С. 79 – 84 .

3. Дмитриев, О. С. Метод исследования параметров течения связующего при отверждении композитов / О. С. Дмитриев, С. В. Мищенко, А. О. Дмитриев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2005. – Т. 11, № 1. – С. 53 – 61 .

–  –  –

Abstract. In this work, the method for determining the kinetic characteristics of the polymer composites curing process based on measuring the power of heat release in two different temperature-time modes is offered. Experimental curves of the power of heat release and the kinetic characteristics of the carbon fiber reinforced polymer curing process are presented .

Keywords: calorimetry, kinetic characteristics, polymer composites .

УДК 536.22.16

ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕРОДНО-ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ

НАНОПОРОШКОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ

ИХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментального исследования температуры кипения, плотности, теплоемкости, энтальпии, энтропии, энергии Гельмгольца, энергии Гиббса и механизм их изменения при атмосферном давлении, комнатной температуре. На основе экспериментальных данных и закона термодинамического подобия нами получены эмпирические зависимости .

Ключевые слова: углеродно-целлюлозные нанопорошки, растворитель, плотность, теплоемкость, энтропия, энтальпия, энергия Гиббса и энергия Гельмгольца .

В материале тезиса доклада приводится технология получения углеродно-целлюлозных (ЦТАВ) нанопорошков (запатентованный) и способ их выделения из углеродосодержащей сажи. Целлюлоза – один из самых распространенных природных полисахаридов, главная составляющая часть и основной структурный материал клеточных стенок растений. Содержание целлюлозы в волокнах хлопковых семян составляет 95…99,5%, в лубяных волокнах (лен, джут, рами) 60…85%, в тканях древесины (в зависимости от породы дерева, его возраста, условий произрастания) 30…35%, в зеленых листьях, траве, низких растениях 10…25%. Один из чрезвычайно интересных возможностей получения геля – из порошковой целлюлозы. Данный показатель дает возможность расширить область использования водосодержащих гелей на основе целлюлозы, например в химической, целлюлознобумажной, медицинской и пищевой промышленности .

Актуальность данной работы связана с развитием новых технологий, в которых используются вещества с заранее рассчитанными и исследованными свойствами. Исследование свойств должно базироваться на более точном определении и составлении уравнения состояния или эмпирических зависимостей. В частности получение композиционных материалов на его основе используется в сфере строительства и др., а также используется для стабилизации эмульсий, как основа для мазей, при изготовлении таблеток и капсул, бактерицидных жидкостей, пленкообразующих аэрозолей и т.д. Основные фракции составляют 250 мкм .

Некоторые характеристики целлюлозы представлены в табл. 1 .

Для измерения насыпной плотности и теплопроводности целлюлозы и углеродно-целлюлозных нанопорошков нами использован пикнометрический метод и метод регулярного теплового режима первого рода. Экспериментальная установка для измерения теплопроводности нанопорошков, в основном, состоит из цилиндрического бикалориметра, который в свою очередь состоит из двух коаксиально расположенных медных цилиндров. Зазор между цилиндрами, который составляет 4,5 мм, заполняется исследуемым нанопорошком. Для измерения насыпной плотности нами использован стеклянный пикнометр, объем которого равен 50 мл. Для взвешивания массы пустого и заполненного пикнометра использованы электронные весы. Для исследования теплоемкости растворов нами использована установка комплексного определения теплофизических свойств (УКОТС). Устройство в основном состоит из акалориметра, изготовленного из меди (наружный диаметр 100 мм, высота 180 мм), по центру которого высверлена полость диаметром 20 мм. Свободное пространство (полость) акалориметра заполняется исследуемой наножидкостью или раствором, затем по центру вставляется металлическая пробка и тонкостенная металлическая трубка .

Таблица 1 Водорастворимая

–  –  –

Abstract. The results of an experimental study of the boiling point, density, heat capacity, enthalpy, entropy, Helmholtz energy, Gibbs energy, and the mechanism of their change at atmospheric pressure at room temperature are presented .

On the basis of experimental data and the law of thermodynamic similarity, we obtained empirical relationships .

Keywords: carbon-cellulosenanopowders, solvent, density, heat capacity, entropy, enthalpy, Gibbs energy, and Helmholtz energy .

УДК 536.32.46

КОЭФФИЦИЕНТ АДСОРБЦИИ

И МАССООТДАЧИ МЕХАНИЧЕСКОЙ СМЕСИ

КРЕМНИЕВЫХ КИСЛОТ И МСУНТ

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментального исследования коэффициента адсорбции и массоотдачи механической смеси кремниевой кислот (H2SiO3) и многостенных углеродных нанотрубок (МСУНТ) в зависимости от температуры при различных концентрациях МСУНТ. Для измерения коэффициента адсорбции и массоотдачи нами использован метод и экспериментальная установка, разработанная профессором М. М. Сафаровым и его учениками. Концентрации МСУНТ в механических смесях соответственно менялась от 10 до 90% массы второго компонента. Для определения навесок использованы электронные весы. Класс точности электронных весов равен 0,001 .

Общая относительная погрешность измерения коэффициента адсорбции и массоотдачи соответственно равны 3,0 и 2,8% .

Ключевые слова: наночастицы, кремниевые кислоты (H2SiO3), многостенные углеродные нанотрубки (МСУНТ), Монте-Карло, коэффициент адсорбции, коэффициент массоотдачи, теплопроводность, эмпирические уравнения .

В нанохимии взаимодействие наноструктур с окружающей средой имеет свою специфику и особую роль. В исследовании фундаментальных свойств наночастиц необходимо тщательно изучать качественное изменение свойств частицы в зависимости от ее размера и компонентов окружающей среды. Внутренний размерный эффект может возникать при изменении структуры частицы и увеличении локализации электронов под влиянием поверхности. В наночастицах значительное число атомов находится на поверхности, соответственно возрастает и вклад поверхностных атомов в общую энергию системы, что, без сомнения, приводит к изменению физических и химических свойств структур. С другой стороны, наночастицы хорошо адсорбируют многие газы. Поэтому они широко используются как чувствительные газовые сенсоры. Многие однослойные нанотрубки поглощают молекулы различных газов и при этом изменяются в первую очередь их электрическое сопротивление и электродвижущая сила. Газовые сенсоры отличаются, также, небольшим временем отклика и высокой чувствительностью. По сравнению с обычными твердотельными сенсорами чувствительность нанодатчиков возрастает на несколько порядков. Например, наличие в наночастице 0,02% УНТ увеличивает количество дырок и электропроводность на три порядка. Кроме того, сенсорные материалы на основе нанотрубок миниатюрны, относительно недороги и могут применяться при комнатной температуре .

Указанные выше свойства нанотрубок делают возможными их применение в военной промышленности, космонавтике, подводных лодках, медицине, биологии, современных нанотехнологиях, наноэлектронике .

Поэтому определение оптимальных размеров углеродных нанотрубок различной модели, исследование процессов адсорбции газов на их поверхности имеет важное теоретическое и прикладное значение [1] .

Адсорбция воды в углеродных адсорбентах отличается от адсорбции неполярных газов, которая рассматривалась ранее. Изотермы адсорбции воды в углеродных адсорбентах, полученные методом Монте-Карло в большом каноническом ансамбле, относятся к типу V по номенклатуре IUPAC. Изотермы такого типа свидетельствуют о том, что заполнение поры происходит в результате капиллярной конденсации. Дальнейшее увеличение давления не оказывает существенного влияния на адсорбционную емкость. Изотерма, которую получают при десорбции воды из углеродных адсорбентов, как правило, на некотором участке давлений в области скачка капиллярной конденсации не совпадает с изотермой адсорбции. Такое расхождение изотерм адсорбции и десорбции, визуально выражающееся в появлении между ними замкнутой области в районе скачка капиллярной конденсации, называют петлей гистерезиса [2] .

Экспериментальные значения коэффициента адсорбции и массоотдачи углеродной нанотрубки + массового процента H2SiO3 приведены на рис. 1, 2 .

Высокие сорбционные свойства углеродных наночастиц обусловлены наличием графитовой поверхности, являющейся хорошим сорбентом с большим значением удельной поверхности. Следствием высокой теплопроводности УНТ (~3000 Вт/(мК)) является усиление эксплуатационных характеристик теплоносителей при введении в них незначительных количеств углеродных нанотрубок. Поэтому в литературе широко исследуются теплоносители с внедренными в них УНТ, что обуславливает актуальность исследования взаимодействий теплоносителей (в частности этиленгликоля) с углеродными наночастицами .

Это может быть положено в основу разделения хлорида калия и химических соединений, обладающих высоким сродством к углеродным нанотрубкам, например, этиленгликоля и хлорида калия [3] .

Как видно из рис. 1, коэффициент массоотдачи углеродной нанотрубки + H2SiO3 с ростом времени выдержки, в среде воздух–пары воды, уменьшается. На рисунке 2 представлена зависимость коэффициента адсорбции углеродной нанотрубки + массового процента H2SiO3 от времени выдержки в среде воздух–пары воды. Как видно из рисунка с ростом времени выдержки коэффициент адсорбции углеродной нанотрубки + массового процента H2SiO3 сначала увеличивается линейно, а затем идет линия насыщения .

–  –  –

Список литературы

1. Гасеми, А. Адсорбционные свойства однослойных углеродистых нанотрубок типа «CHAIR» (4.4.) и «ZIGZAG» (5.0.): дис. … канд. хим. наук / А. Гасеми. – Душанбе, 2011. – 126 с .

2. Сизова, А. А. Компьютерное моделирование адсорбции и диффузии флюидов в углеродных и силикатных пористых материалах: дис. … канд. хим .

наук / А. А. Сизова. – СПб., 2015. – 174 с .

3. Углеродные нанотрубки как сорбенты для разделения этиленгликоля и хлорида калия / Белякова и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2016. – Т. 16, № 4. – C. 526 – 532 .

–  –  –

Abstract. The paper presents the results of an experimental study of the coefficient of adsorption and mass transfer of a mechanical mixture of silicic acids (H2SiO3) and multiwalled carbon nanotubes (MCWNT) as a function of temperature at various concentrations of MCWNT. To measure the adsorption coefficient and mass transfer, we used the method and experimental setup developed by Professor M. Safarov. and his disciples. Concentrations of MWCNT in mechanical mixtures, respectively, varied from 10 to 90% of the mass of the second component .

Electronic weighers are used to determine samples. The accuracy class of electronic weights is 0.001 .

The total relative error in measuring the adsorption coefficient and mass transfer are 3.0 and 2.8%, respectively .

Keywords: nanoparticles, silicic acid (H2SiO3), multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs), Monte Carlo, adsorption coefficient, mass transfer coefficient, thermal conductivity, empirical equations .

УДК 536.34.12

–  –  –

Аннотация. Приводится модель ньютоновских жидкостей или наножидкостей при различных температурах, давлениях и концентрациях наночастиц .

При течении жидкостей (наножидкость или ньютоновская) теоретическим и численным методами определены критерии Рейнолдьса. Показан раздел между дисперсными фазами (жидкость–наночастицы) на примере (вода–NaCl) .

Для исследования вязкости и плотности ионных жидкостей использован метод вискозиметрического и гидростатического взвешивания. Общая относительная погрешность измерения вязкости и плотности при = 0,95 соответственно равны 2,5 и 0,1% .

Ключевые слова: динамическая и кинематическая вязкость, плотность, вискозиметр, метод гидростатического взвешивания, ионий, жидкость, вода, соль .

Гидромеханические процессы протекают в подвижных средах .

К ним относятся: транспортировка газов и жидкостей в различных каналах, движение газов и жидкостей в аппаратах и другом оборудовании технологических установок, разделение жидких и газовых неоднородных систем, а также получение неоднородных систем. Молекулярный и конвективный перенос в значительной степени определяют эффективность тепло-, массообменных процессов. В связи с этим теоретический и численный расчет любого гидромеханического, тепло-, массообменного процесса начинается с решения системы уравнений движения среды и расчета кинетических характеристик переноса для определения внутри аппарата или другого устройства полей скорости и давлений. Решение таких задач на порядок усложняется при моделировании кинетических характеристик переноса в двухфазных средах .

Структура двухфазных потоков весьма разнообразна и зависит от размеров и распределения элементов дисперсной фазы и скорости относительно движения фаз.

Возможны следующие виды движения:

раздельное движение двух фаз, имеющих общую границу раздела;

движение смеси с распределением дисперсной фазы, близким к равномерному, и движение с неравномерным движением фаз. Описание закономерностей движения двухфазных систем осложняется неоднородностью их состава, различием скоростей движения и фазовыми переходами [1] .

При малой скорости движения небольших частиц в неподвижной среде на поверхности тела образуется ламинарный пограничный слой, и тело плавно обтекается потоком. Потоки энергии в этом случае связаны в основном с преодолением сил трения. С увеличением скорости движения частицы все большую роль начинают играть силы инерции .

Под действием этих сил пограничный слой в кормовой части дисперсного элемента отрывается от поверхности, что приводит к образованию местных завихрений [1]. Начиная с некоторых значений критерия Рейнольдса, роль лобового сопротивления становится преобладающей и сопротивление трения можно практически не учитывать [1] .

Для плоскообтекаемых тел (сфера, цилиндр и др.) даже относительно небольшое увеличение значения Re приводит к отрыву потока .

Так, для твердой сферы уже при Re = 20 наблюдается отрыв пограничного слоя с образованием возрастно-выхревых течений в кормовой части [2 – 4] .

Идеальный случай свободного осаждения может иметь место в бесконечно большом объеме жидкости при движении в нем одной частицы. Можно считать, что закономерности свободного осаждения соблюдаются с достаточной степенью точности, если объемная концентрация осаждающейся частицы не превышает 0,5…1,0% [1] .

Вязкость (внутреннее трение) – одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость жидкостей делятся на две группы: динамическая вязкость и кинематическая вязкость .

В данной статье приведены результаты исследования динамической и кинематической вязкости растворов системы (Н2О + NаCl) при разных концентрациях NаCl на 40 мл воды при атмосферном давлении .

Динамическая вязкость растворов системы (Н2О + NаCl) относительно дистиллированной воды определяется по формуле [5]:

= 01t1 / 0t0, Пас, (1) где – вязкость системы Н2О + NаCl, Пас; 0 – вязкость дистиллированной воды Пас; (для дистиллированной воды 0 = 0,001 Пас), 1, 0 – плотности системы растворов и очищенной воды; (для очищенной воды 0 = 1000 кг/м3), t1, t0 – время вытекания объема системы (Н2О + NаCl) и очищенной воды из вискозиметра; (для дистиллированной воды t0 = 0,834 с). Результаты определения концентрационной зависимости динамической и кинематической вязкости растворов приведены в табл. 1 и 2 .

Кинематическая вязкость растворов системы Н2О + NаCl определяется на основе динамической вязкости и их плотности. Для определения кинематической вязкости (м/с2) применяется следующая формула [5]:

= /, м/с2. (2) Установлено, что при увеличении концентрации соли (NаCl) в дистиллированной воде динамическая, кинематическая вязкости и их плотности возрастают .

–  –  –

Abstract. The paper presents a model of Newtonian liquids or nanofluids at various temperatures, pressures and concentrations of nanoparticles. In the flow of liquids (nanofluid or Newtonian) the Reynolds criteria are determined theoretically and numerically. The section between dispersed phases (liquid-nanoparticles) is shown on the example (water-NaCl). To study the viscosity and density of ionic liquids, the method of viscozimetric and hydrostatic weighing was used. The general relative error in measuring viscosity and density at = 0.95, respectively, is 2.5% and 0.1% .

Keywords: dynamic and kinematic viscosity, density, viscometer, hydrostatic weighing method, ionium liquid, water, salt .

УДК 536.12.36

ВЛИЯНИЕ ФУЛЛЕРЕНОВ И УГЛЕРОДНЫХ

НАНОТРУБОК НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

КИПЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментального исследования температуры кипения, температуры плавления, плотности и механизма изменения теплофизических свойств фуллеренсодержащих, углеродосодержащих растворов (гидразин-феллеренов С60, С70, С84 и диэтиловый эфир-феллеренов С60, С70, С84) при атмосферном давлении и комнатной температуре. На основе экспериментальных данных и закона термодинамического подобия нами получена эмпирическая зависимость .

Ключевые слова: фуллерен, растворитель, гидразин, температуры кипения, плотность, теплоемкость .

Определены концентрационные зависимости температуры кипения Tкип и скорости испарения растворов фуллеренов (С60, С70 и С84) в гидразине, простых эфиров. Во всех случаях концентрационные изменения теплофизических свойств (теплопроводность, плотность, теплоемкость и др.) фуллеренсодержащих растворов оказалось единообразными. В настоящем сообщении исследованы концентрационные зависимости: скорость испарения, температуры кипения и плавления растворов фуллеренов в гидразине (N2H4) гидразингидрат. В работе использовали фуллерены (С60, С70 и С84) с химической чистотой 99,68%, растворители гидразин и диэтиловый эфир марки «ХЧ» .

Диэтиловый эфир был очищен трехкратной перегонкой. При исследовании вышеперечисленных свойств концентрации фуллеренов меняли в переделах С = 10–3 – 0,15 масс.%. Методики приготовления образцов, определение температуры кипения и обработка экспериментальных данных заимствована из работы [1, 2]. Опыты проводились при атмосферном давлении и комнатной температуре. В работах [1, 2] на примере растворов фуллеренов С60 и С70 в бензоле, толуоле и параксилоле было показано, что в указанных растворителях сосуществуют две различные структуры (фазы): более упорядоченная (I) и менее упорядоченная (II). При введении малых количеств фуллеренов (С60, С70 и С84) в растворителе происходит фазовый переход структуры (II) в структуру (I), что объясняет выделение тепла [1]. Однако формирование структуры (I) сопряжено с образованием значительного свободного объема и, соответственно, падением плотности раствора в целом [1, 2] .

Как только фазовый переход заканчивается, снижение плотности прекращается, и дальнейшее увеличение концентрации наночастиц приводит к росту плотности раствора [2]. Изменение плотности соответственно приводит к изменению теплопроводности и теплоемкости растворов [1]. Во всех случаях концентрационные зависимости Ткип могут быть разделены на две области: 1) резкое возрастание Ткип при самых малых концентрациях наночастиц (фуллерена, ОУНТ, МУНТ); 2) более медленное возрастание или неизменности Ткип. Область 1) связывали со структурированием растворителей под действием наночастиц, в том числе фуллеренов, т.е. с образованием дополнительной доли структуры (I) [1, 2] .

Оценка параметра кооперативности по данным Тпл(С) дает несколько большее значение, чем по данным Ткип(С). Это можно объяснить тем, что при повышении температуры ассоциаты постепенно разрушаются и могут полностью разрушиться при приближении к температуре кипения [3]. Отметим, что определение числа молекул в ассоциате растворенного вещества с молекулами растворителя является распространенным экспериментальным данными работы [3], однако до сих пор число молекул в ассоциате не превышало несколько единиц, тогда как в рассматриваемых нами случаях число молекул растворителя в ассоциате молекулой фуллерина и одностенные углеродные нанотрубки достигают сотни [1 – 3] .

Список литературы

1. Мекалова, Н. В. Фуллерены в растворах / Н. В. Мекалова. – Уфа:

Уфимский гос. нефтяной технический университет, 2001. – 107 с .

2. Исследование влияния фуллерена С60 на теплофизические свойства ортоксилола и хлорбензола / Ф. Содиков, С. Х. Табаров, Ш. Туйчиев и др. // ДАН РТ. – 2016. – Т. 59, № 5-6. – C. 218 – 221 .

3. Полинг, Л. Общая химия / Л. Полинг; пер. с англ.; под ред. М. Х. Карапетяньца. – Изд. 2. – М.: Мир, 1974. – 408 с .

INFLUENCE OF FULLERENES

AND CARBON NANOTUBES ON THE CHANGE

IN THE BOILING POINT OF HYDROCARBONS

–  –  –

Abstract. The results of an experimental study of the boiling point, the melting point, the density, and the mechanism of the change in the thermophysical properties of fullerene-containing, carbon-containing solutions (hydrazine-felleren C60, C70, C84) and (diethyl ether-fellerin C60, C70, C84) at atmospheric pressure and room temperature. On the basis of experimental data and the law of thermodynamic similarity, we obtained empirical relationships .

Keywords: fullerene, solvent, gidrazine, boiling point, density, heat capacity .

УДК 536.12.36

ВЛИЯНИЕ ОДНОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

(OCSIAL) НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

БИНАРНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РАСТВОРОВ

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментального исследования теплопроводности, плотности, теплоемкости, энтальпии, энтропии, энергии Гельмгольца, энергии Гиббса при различных давлениях, температурах. На основе экспериментальных данных и закона термодинамического подобия нами получены эмпирические зависимости и УС .

Ключевые слова: одностенные и многостенные углеродные нанотрубки OCSiAl, растворитель, бензол, плотности, теплопроводность, термодинамические, механические свойства .

Элементы энергетического, электронного, космического и другого оборудования в условиях конвективного теплообмена с окружающей средой в ряде физических процессов, когда распространение температуры приводит к горению или взрыву, требует значительных усилий. Эти явления имеют место в формировании теплового пограничного слоя в условиях стационарного обтекания поверхностей, при нагреве, при химических реакциях и так далее. С другой стороны, в большинстве энергетических установок (ДВС, ракетные двигатели, различные камеры сжигания) технологические процессы основаны на горении твердого или газообразного топлива, сопряжены со сложными гидродинамическими или газодинамическими течениями. Как правило, это сложные и многоэтапные физико-химические процессы. При этом важно знать теплофизические и термодинамические характеристики продуктов сгорания. Для математического и численного моделирования очень важной является проблема проверки правильности построения компьютерных моделей, которая может быть решена введением некоторых пробных математических параметров, таких как одностенные углеродные нанотрубки OCSiAl ( O-кислород, C-углерод, Si-кремний, Al-алюминий). Данные ОУНТ выпускаются под брендом TUBALL и используются в качестве универсального аддитива для большинства известных материалов. Ключевое преимущество одностенных углеродных нанотрубок, по сравнению с другими добавками, связано с тем, что всего 0,01 % SWCNT радикально меняет их удельные свойства, в том числе теплофизические, термодинамические и механические. Столь низкая концентрация позволяет сохранять оригинальный цвет материала и снижать негативное воздействие на его механические и реологические характеристики. Для уточнения изменения физико-химических свойств, теплопроводности бинарных растворов системы бензола и диизопропилового эфира при различных температурах и давлениях, нами разработана и запатентована экспериментальная установка, работающая методом нагретой нити. Бензол и диизопропиловый эфир являются хорошим растворителем масел, ткани, целлюлозы, каучука, резины, полистирола и др. Для определения технологических характеристик, в том числе адгезии, теплопроводности, плотности, скорости испарения и др. вышеперечисленных бинарных жидкостей и влияния одностенных и многостенных углеродных нанотрубок на основе OCSiAl на изменение этих свойств, мы создали условия проведения опыта и технологическую цепочку .

Для измерения теплопроводности бинарных и тернарных растворов нами была использована модернизированная экспериментальная установка (метод нагретой нити) .

Цель данной работы заключается в разработке и измерении теплопроводности наножидкостей при различных температурах и давлениях. Технический результат достигается путем дополнительного оснащения конструкции прототипа емкостью с исследуемым объектом, пережимным сосудом высокого давления, размешенным в нем полиэтиленовым мешочком и грузопоршневым манометром .

Устройство состоит из емкости, выполненной из нержавеющей стали, содержащей исследуемый объект – наножидкость и другие .

Устройство работает следующим образом. Предварительно емкость заполняют исследуемым объектом, а внешний сосуд измерительной трубки – термостатирующей средой. Затем при комнатной температуре и атмосферном давлении в электрическую цепь подают постоянный электрический ток и полученные значения вольтметра и амперметра подставляют в расчетную формулу .

EFFECT OF SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (OCSIAL)

ON THE CHANGE IN THE THERMAL CONDUCTIVITY

OF BINARY HYDROCARBON SOLUTIONS

–  –  –

Abstract. The paper presents the results of an experimental study of the thermal conductivity, density, heat capacity, enthalpy, entropy, Helmholtz energy, Gibbs energy at various pressures, temperatures. On the basis of experimental data and the law of thermodynamic similarity, we obtained empirical dependences and CSS .

Keywords: single-walled carbon nanotubes OCSiAl, solvent, density, thermal conductivity, thermodynamic, mechanical properties .

УДК 536.12.08

ТЕПЛОЕМКОСТЬ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментального исследования плотности, теплоемкости гранулированных композиционных материалов на основе полимеров при различных температурах. На основе экспериментальных данных и закона термодинамического подобия нами получены эмпирические зависимости .

Ключевые слова: гранулированные композиционные материалы на основе полимеров, растворитель, бензол, плотность, теплоемкость, влажность, температура, метод монотонного разогрева .

Исследование термодинамических свойств (насыпная плотность и теплоемкость) веществ, в том числе гранулированных материалов при различных температурах дает возможность объяснить ряд физикохимических и тепловых явлений, связанных с молекулярным переносом, а также развитие и совершенствование современной теории твердых тел (сыпучих материалов) .

Экспериментальные исследования теплоемкости и насыпной плотности, помимо практической ценности, имеют исключительно важное научное значение. К числу основных физико-химических величин, характеризующих свойства твердых тел, тесно связанных со многими другими физическими и химическими величинами и входящих в качестве основных параметров в уравнение гидродинамики, теплообмена и теплопередачи при расчетах и проектировании процессов и аппаратов, относится теплоемкость .

Теплоемкость – это способность накапливать тепловую энергию в материале при его нагревании. Численно удельная теплоемкость равна энергии, которую нужно ввести в единицу объема материала, чтобы нагреть его на один градус [1]. Расчетные теплотехнические показатели полимерных строительных материалов и изделий – теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение, в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость. В настоящем исследовании приводятся результаты экспериментального исследования удельной изобарной теплоемкости гранулированных полимерных материалов в зависимости от температуры при атмосферном давлении. Размер фракции гранул составляет (1,3…2,6) мм. Гранулы из полимерных материалов изготовлены простой технологией. Из композиционного материала, который имеет форму пластины длиной 4 см, шириной 15 мм и толщиной 10 мм был изготовлен цилиндр, имеющий следующие размеры: диаметр 15 мм и высота 10 мм. Для получения гранул цилиндр вставляется в металлическую капсулу. Верхняя часть капсулы имеет сквозное отверстие, диаметр которого равен (0,5…1,0) мм .

Внутри капсулы вставляется изготовленный цилиндр из композиционных материалов и нагревается до 150 °С. Для того, чтобы гранулы не разлетелись по разным сторонам, данную систему закрывают колпаком, после чего система с полученными гранулами охлаждается до комнатной температуры, после чего вынимается. Полученные гранулы этим способом имеют сферическую и неопределенную формы .

Диаметр гранул измеряли микрометром. Для измерения теплоемкости гранулированных композиционных полимерных материалов нами использована экспериментальная установка (ИТСр-400), работающая методом монотонного разогрева, разработанная профессором Е. С. Платуновым и его учениками (Актюбинский завод). Диапазон измерения температуры на данной установке (ИТСр-400) составляет от температуры жидкого азота до 673 К. Шаг измерения теплоемкости составляет 25 °С, а для автоматизированной установки этот шаг составляет от 1 и более градусов. Шаг температуры выбирается исходя из условий проведения опыта и структуры исследуемых объектов .

Кроме того, данная установка была автоматизирована доцентом С. О. Набиевым и его учениками (ТТУ имени академика М. С. Осими) .

Общая погрешность измерения теплоемкости при доверительной вероятности = 0,95 составляет (без автоматизации 7…10%, а для автоматизированной установки 3,5%). Экспериментальная установка для измерения удельной изобарной теплоемкости, в основном, состоит из блока питания, измерительной части и зеркального гальванометра или компьютера с программным обеспечением. Исследования теплофизических свойств материалов при низких и криогенных температурах часто нуждаются в использовании специальных тепловых ячеек .

Для того, чтобы провести измерение теплоемкости при низких температурах используется ячейка для низких и криогенных температур с управляемым режимом нагрева и охлаждения. В состав данной ячейки входят: массивное металлическое основание с электрическим нагревателем и системой трубок, охранный металлический колпак с теплозащитной оболочкой, градиентный тепломер и др. [1, 2]. Для обеспечения температурных и тепловых измерений в ячейке используются три хромель-копелевые термопары [1, 2]. Их «холодные» спаи размещаются в пассивном термостате с комнатной температурой .

В ячейке с помощью нагревателей и системы охлаждения образца обеспечивается практически линейное температурное поле в образце [1, 2]. В работе также рассмотрены отличительные черты ячейки, предназначенной для исследования тонкодисперсных материалов порошковой и волокнистой структуры в области умеренных температур и давлений [1, 2]. Для доказательства в правильности работы установка была тестирована с использованием контрольных образцов. Так как данная установка позволяет провести измерение теплоемкости твердых тел, пластин и композиционных материалов, в частности прозрачных материалов, в качестве контрольных образцов использованы медь, алюминий, органическое и кварцевое стекло. Для измерения сыпучих материалов, растворов установка была снабжена нами ячейкой, изготовленной из медной фольги. Наружный диаметр фольги равен внутреннему диаметру измерительной ячейки. Для достоверности полученных результатов установка также была протестирована порошком оксида алюминия и гранулированным Al2O3, имеющим неопределенную форму [1, 2]. Надо отметить, что теплоемкость контрольных образцов была измерена неоднократно, и в разные времена и различными установками с применением разных методов измерения. Данные, полученные при тестировании установки, в переделе погрешности опыта, совпадают с литературными данными .

–  –  –

Abstract. The paper presents the results of an experimental study of the density, heat capacity of granular composite materials based on polymers at various temperatures. On the basis of experimental data and the law of thermodynamic similarity, we obtained empirical relationships .

Keywords: granular composite materials based on polymers, solvent, benzene, density, heat capacity, humidity, temperature, method of monotonous heating .

УДК 537.226.4

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ

НОСИТЕЛЕЙ НА ТЕПЛОЕМКОСТЬ

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА-ПОЛУПРОВОДНИКА

ТЕЛЛУРИДА ГЕРМАНИЯ В СЕГНЕТОФАЗНОМ СОСТОЯНИИ

–  –  –

Аннотация. Приведены результаты экспериментально-теоретического исследования поведения удельной теплоемкости сегнетоэлектрика-полупроводника GeTe с различной концентрацией носителей [р (1,8; 2,0; 3,3;

6,0)1020 см–3] в сегнетофазном состоянии в интервале температур от комнатной температуры до окрестности точки Кюри Тс = 666 К. Для измерения теплоемкости исследуемых сегнетоэлектриков-полупроводников с различной концентрацией носителей нами использован динамический метод с дифференциальным сканирующим калориметром (ДСК). Установлено, что с ростом температуры в сегнетофазе значения удельной теплоемкости СР1, СР2, СР3 и СР4 керамического теллурида германия с различной концентрацией носителей [(р1 = 1,81020 см–3), (р2 = 2,01020 см–3), (р3 = 3,31020 см–3), (р4 = 6,01020 см–3)] соответственно в пределах погрешности имеют слабомонотонный увеличенный характер, но вблизи точки Кюри (Тс) наблюдается аномальный рост удельной теплоемкости, связанный с числом носителей .

Ключевые слова: сегнетоэлектрик, полупроводник GeTe, дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК), температура Кюри, сегнетофаза, концентрация носителей, удельная теплоемкость .

В данной работе экспериментально-теоретическими методами были изучены особенности влияния концентрации носителей на теплоемкость сегнетоэлектрика-полупроводника теллурида германия и его поведения вблизи точки Кюри Тс, т.е. в сегнетофазном состоянии .

Теллурид германия представляет собой вырожденное полупроводниковое соединение р-типа с широкой областью гомогенности, незначительно смещенной в сторону теллура относительно стехиометрического состава (x = 0,503…0,515 при 600 К), и большой концентрацией носителей тока (р = (0,4…2,5)1021 см–3), возникающей в результате отклонения состава соединения от стехиометрии. При температуре T Tc (Tc = 630…700 К) сплавы Ge1 – xTex испытывают полиморфные фазовые переходы из высокотемпературной кубической -фазы в низкотемпературные ромбоэдрическую -фазу или ромбическую -фазу Вырожденный сегнетоэлектрик-полупроводник p-типа Ge1 – xTex обладает широкой областью гомогенности, которая смещена относительно стехиометрического состава (x = 0,503…0,505 при Т ~ 600 К) в сторону теллура. Отклонение состава соединения от стехиометрии, кроме того, является причиной высокой концентрации носителей тока (р (0,4…2,5)1021 см–3) [1]. В работе [2] показана возможность изменения почти на порядок концентрации носителей заряда p при изменении содержания теллура .

Измерения удельной теплоемкости (Ср) проводились на установке, описанной в диссертации Дж. Ф. Собирова [3]. Исследование удельной теплоемкости полупроводников теллурида германия с различной концентрации носителей (р (1,8; 2,0; 3,3; 6,0)1020 см–3) в широком интервале температур от комнатной до 800 К проводилось с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДCК) динамическим методом. Все экспериментальные данные выполнены на базе специализированного управляющего вычислительного комплекса с использованием ЭВМ. Блок-схема установки приведена на рис. 1 [4, 5]. Погрешность измерения теплоемкости не превышала (3…5)% .

По результатам эксперимента было установлено, что в исследованном интервале температур удельная теплоемкость СР1, СР2, СР3 и СР4 в пределах погрешности монотонно увеличивается с температурой, а вблизи точки Кюри (Тс) наблюдается резкий рост .

В ЭВМ

–  –  –

Рис. 1. Блок-схема установки для исследования теплоемкости:

1 – блок; 2 – нагреватель; 3, 4, 5 – ячейки с образцами и термопарами;

7 – блок управления нагревом Значения удельной теплоемкости СР1 (р1 = 1,81020 см–3), СР2 (р2 = 2,01020 см–3), СР3 (р3 = 3,31020 см–3), и СР4 (р4 = 6,01020 см–3) керамического теллурида германия с различной концентрацией носителей р1, р2, р3 и р4 для различных температур представлены в табл. 1 .

Видно, что с ростом температуры СР1, СР2, СР3 и СР4 сегнетоэлектрикаполупроводника GеTe с различной концентрацией носителей вблизи точки Кюри Тс аномально возрастает .

1. Вычисленные значения теплоемкости СР1, СР2, СР3 и СР4 по формуле с экспериментальными значениями исследуемых образцов при различных концентрациях носителей и температурах

–  –  –

300 210,8 209 0,85 210,8 215,8 2,38 400 224,3 225,2 0,4 224,3 216,6 3,43 500 232,4 242,8 4,48 232,4 227,3 2,19 585 262,1 258,9 1,22 250 244,5 2,2 637 259,4 269,1 3,74 247,2 258,3 4,49 666 284,4 275 3,31 304,3 267,2 12,19

–  –  –

Список литературы

1. Коржуев, М. А. Теллурид германия и его физические свойства / М. А. Коржуев. – – М.: Наука, 1986. – С. 103 .

2. Фазовый переход в нестехиометрическом теллуриде германия / С. И. Новикова, Л. Е. Шелимова, Е. С. Авилов, М. А. Коржуев // ФТТ. – 1975. – Т. 17, № 8. – С. 2379 – 2381 .

3. Собиров, Дж. Ф. Влияние носителей на теплоемкость сегнетоэлектрика-полупроводника в окрестности фазового перехода: автореф. … канд .

техн. наук / Д. Ф. Собиров. – Ленинград: ЛГПИ им. А. И. Герцена, 1990. – 12 с .

4. Собиров, Дж. Ф. Теплофизические и термодинамические свойства полупроводника GеTе в сегнетоэлектрическом состоянии / Дж. Ф. Собиров, М. М. Сафаров // Фазовые переходы, критическое и нелинейное явление в конденс. среды: сб. тр. Междунар. конф., 6 – 9 сентября 2017. – Махачкала, 2017. – С. 234 – 237 .

5. Собиров, Дж. Ф. Поведение, термодинамические характеристики полупроводника GеTе в сегнето- и парафазном состоянии / Дж. Ф. Собиров // Вестник Таджикского национального университета, (научный журнал). Сер .

естественных наук. – Душанбе: Сино, 2018. – № 1. – С. 88 – 96 .

INFLUENCE OF THE TEMPERATURE AND CONCENTRATION

OF MEDIA ON THE HEAT TREATMENT OF THE SEGNETIC

ELECTRIC-SEMICONDUCTOR TELLURIDE OF GERMANY

IN THE SEGNETIC PHASE STATE

J. F. Sobirov Kurgan-Tyube State University named after Nosir Khusraw, Kurgan-Tube, Tajikistan s.j.f60@mail.ru Abstract. The results of an experimental-theoretical study of the behavior of the specific heat of a ferroelectric semiconductor GeTe with different carrier concentrations [р (1,8; 2,0; 3,3; 6,0)1020 см–3] in the ferroelectric phase in the temperature range from room temperature to the vicinity of the Curie point Тс = 666 K. To measure the specific heat of the ferroelectric semiconductors under study with different carrier concentrations, we used a dynamic method with a differential scanning calorimeter (DSC). It was found that with increasing temperature in the ferroelectric phase the values of the specific heat of СР1, СР2, СР3 и СР4 of ceramic germanium telluride with different carrier concentrations [(р1 = 1,81020 см–3), (р2 = 2,01020 см–3), (р3 = 3,31020 см–3), (р4 = 6,01020 см–3)] has a slightly monotonous increased character, within the error limits, but an anomalous increase in the specific heat associated with the number of carriers is observed near the Curie point (Тс) .

Keywords: ferroelectric, GeTe semiconductor, differential scanning calorimeter (DSC), Curie temperature, ferroelectric phase, carrier concentration, specific heat .

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты экспериментально-теоретического исследования поведения теплоемкости, энтропии, энтальпии и энергии Гиббса полупроводника GeTe в сегнето- (300…666 К) и парафазном (666…720 К) состоянии в интервале температур 300…720 К. Для измерения теплоемкости, энтропии, энтальпии и энергии Гиббса исследуемых полупроводников нами использован динамический метод с дифференциальным сканирующим калориметром (ДСК). Установлено, что с ростом температуры в сегнетофазе значения энтальпии (H 0) и энтропии (S 0) кристалла теллурида германия увеличиваются, а энергия Гиббса (G(T) 0) уменьшается. Но вблизи точки Кюри Тс наблюдается резкое уменьшение энергии Гиббса исследуемого вещества .

А в параэлектрическом состоянии изменение этих величин ведет себя иначе (т.е. наоборот), что с ростом температуры значения теплоемкости Cp, энтальпии ((H 0) и энтропии ((S 0) кристалла теллурида германия уменьшаются, а энергия Гиббса (G(T) 0) экспоненциально увеличивается, т.е. в начале парафазы до 681К резко увеличивается G(T), но с отдалением от точки Кюри Т 681 К в пределах погрешности опыта остается постоянным .

Ключевые слова: сегнетоэлектрик, полупроводник GeTe, дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК), температура Кюри, сегнетофаза, парафаза, теплоемкость, энтропия, энтальпия, энергия Гиббса .

Экспериментально-теоретическим методом нами получены данные по удельной теплоемкости, энтальпии, энтропии и изменению энергии Гиббса полупроводника GeTe при различных температурах в сегнетофазном и парафазном состоянии. На основе экспериментальных данных и закона термодинамического подобия получен ряд эмпирических уравнений .

В данной работе исследовалось поведение термодинамических параметров (СР, H, S и G) и их изменения, происходящие от комнатных температур до 720 К (включая окрестности точки Кюри), т.е .

в сегнето- и параэлектрическом фазовом состоянии, в полупроводниковых кристаллах GeTe .

Исследование удельной теплоемкости полупроводника теллурида германия в широком интервале температур от комнатной до 800 К проводилось с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДCК) динамическим методом. Все экспериментальные данные выполнены на базе специализированного управляющего вычислительного комплекса с использованием ЭВМ .

В сегнетофазе по результатам эксперимента было установлено, что в исследованном интервале температур удельная теплоемкость СP в пределах погрешности монотонно увеличивается с температурой, а вблизи точки Кюри (Тс) наблюдается аномальный (резкий) рост (рис. 1, а) [1, 2]. Однако в парафазном состоянии по результатам эксперимента было установлено, что в исследованном интервале температур Т Тс 666 К удельная теплоемкость Сp в пределах погрешности экспоненциально уменьшается с температурой .

а) б) Рис. 1. Температурная зависимость теплоемкости СР полупроводника GeTe в сегнетофазном (Т 300…666 К) и парафазном (Т 666…720 К) состоянии. Обозначения:

– эксперимент; – – теор. расч .

Полученная температурная зависимость удельной теплоемкости теллурида германия в парафазном состоянии имеет экспоненциально уменьшенный характер, т.е. в начале парафазы до 681 К выше точки Кюри Тс резко уменьшается СР, но с отдалением от точки Кюри Т 681 К в пределах погрешности опыта остается постоянной (рис. 1, б) .

Вероятно, аномальное изменение величин в районе критического и закритического Тс состояния связано и с изменением причин, вызывающих структурную неустойчивость. Так как при температуре Т Тс кристалл теллурида германия испытывает полиморфные фазовые переходы: сегнетоэлектрический ( ) и антисегнетоэлектрический ( ), а при этом наблюдается структурный переход ( ) [3, 4] .

Экспериментальное измерение теплоемкости для разных интервалов температур является основным методом определения термодинамических свойств веществ.

Для расчета температурной зависимости энтальпии, энтропии и энергии Гиббса кристалла теллурида германия использовали интегральные выражения от удельной теплоемкости:

G(T) = H(T) – TS – энергия Гиббса, H = CP(T)(T – T0) = CP(T)T – T энтальпия, S = CP(T) ln – энтропия .

T0 Установлено, что с ростом температуры в сегнетофазе значения энтальпии (H 0) и энтропии (S 0) кристалла теллурида германия увеличиваются, а энергия Гиббса (G(T) 0) уменьшается. Но вблизи точки Кюри Тс наблюдается резкое уменьшение энергии Гиббса исследуемого вещества (рис. 2, а). А в параэлектрическом состоянии изменение этих величин ведет себя иначе (т.е. наоборот), что с ростом температуры значения теплоемкости CP, энтальпии (H 0) и энтропии (S 0) кристалла теллурида германия уменьшается, а энергия Гиббса (H 0) экспоненциально увеличиваются, т.е. в начале парафазы до 681 К резко увеличивается G(T), но с отдалением от точки Кюри Т 681 К в пределах погрешности опыта остается постоянным (рис. 2, б) .

Для расчета температурной зависимости удельной теплоемкости

Ср и энергии Гиббса G(T) теллурида германия (применяя метод наименьших квадратов) использовали уравнения:

в сегнетофазе

–  –  –

б) Рис. 3. Температурная зависимость энергии Гиббса G(T) = H(T) – TS(T) полупроводника GeTe в сегнетофазном (Т 300…666 К) и парафазном (Т 666…720 К) состоянии. Обозначения:

– эксперимент; – – теор. расч .

Список литературы

1. Собиров, Дж. Ф. Термодинамические свойства полупроводника GeTe в сегнетофазном состоянии / Дж. Ф. Собиров, М. М. Сафаров // Ученые записки. Сер. естественные и экономические науки. ХГУ имени акад. Б. Гафурова. – Худжанд, 2017. – № 2(41). – С. 83 – 93 .

2. Собиров, Дж. Ф. Поведение теплоемкости, энтальпии, энтропии и энергии Гиббса полупроводника GeTe в сегнетофазном состоянии / Дж. Ф. Собиров, М. М. Сафаров // Развитие науки в XXI веке: XXV междунар .

конф. 15.05.2017 г. Ч. 1. – Харьков: Научно-информационный центр «Знание», 2017. – С. 80 – 88 .

3. Pawley, G. S. Evidence of ferroelectricity in IV –VI compounds / G. S Pawley // J. Pyes. – 1968. – V. 29, N 11/12. – P. (C4) 145 – 150 .

4. Тепловые эффекты и механизм фазовых переходов в GeTe / М. А. Коржуев, Г. К. Деменский, О. А. Теплов, Л. А. Петров. – M.: ИМЕТ, 1981. – 55 с .

BEHAVIOR OF THE THERMODYNAMIC CHARACTERISTICS

OF THE SEMICONDUCTOR GETE IN THE SEGNET

AND PARAPHASE STATE

–  –  –

Abstract. The results of an experimental theoretical study of the behavior of the heat capacity, entropy, enthalpy, and Gibbs energy of a GeTe semiconductor in ferroelectric (300…666 K) and paraphase (666…720 K) states in the temperature range 300…720 K are presented. To measure the heat capacity, entropy, enthalpy, and Gibbs energy of the semiconductors under investigation, we used a dynamic method with a differential scanning calorimeter (DSC). It is established that with increasing temperature in the ferroelectric phase, the enthalpy (H 0) and entropy (S 0) values of the germanium telluride crystal increase, and the Gibbs energy (G(T) 0) decreases. But near the Curie point Tс, a sharp decrease in the Gibbs energy of the investigated substance is observed. In the paraelectric state, the changes in these quantities behave differently (conversely) that with increasing temperature the values of the specific heat Cр, enthalpy ((H 0) and entropy ((S 0) of the germanium telluride crystal decrease, and Gibbs energy (G(T) 0) increase exponentially, e. At the beginning of the paraphase up to 681 K, G(T) increases sharply, but with separation from the Curie point T 681 K remains constant within the error of the experiment .

Keywords: ferroelectric, a GeTe semiconductor, a differentials canning calorimeter (DSC), a Curie temperature, a ferroelectric phase, a paraphase, a heat capacity, entropy, enthalpy, Gibbs energy .

УДК 536.23.43

ПОТЕНЦИАЛ ЛЕННАРДА–ДЖОНСА И СКОРОСТЬ УПРУГОЙ

ВОЛНЫ ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ СОЕДИНЕНИЯ АIVВVI

–  –  –

Аннотация. Представлены некоторые результаты численных расчетов зависимости энергии взаимодействия двух частиц полупроводника теллурида германия от расстояния между ними, и температурной зависимости скорости распространения упругой (звуковой) волны исследуемого образца в сегнетофазном состоянии. Для расчета энергии взаимодействия частиц молекулы теллурида германия используется потенциал Леннарда–Джонса. А также исследовались поведения скорости распространения упругой волны (звуковой) и ее изменения, происходящие от комнатных температур до окрестности точки Кюри T Tc, т.е. в сегнетоэлектрическом фазовом состоянии. По расчетам видно, что с ростом температуры в сегнетофазе значение скорости распространения упругой волны (звуковой) кристалла теллурида германия уменьшается по экспоненциальному закону, но вблизи точки Кюри наблюдается резкое уменьшение скорости распространения упругой волны (затухание звука) исследуемого вещества до нуля .

Ключевые слова: полупроводник GeTe, потенциал Леннарда–Джонса, ковалентная связь, средний радиус молекулы, сферическая форма, скорость распространения упругой волны (звуковой), точка Кюри, сегнетофаза .

В настоящее время можно считать установленным, что физические свойства полупроводников определяются положением элементов в периодической системе, следовательно, характером электронного взаимодействия между ними, а также кристаллической структурой .

Исследование известных элементарных полупроводников и полупроводниковых соединенный показывает, что полупроводимость является результатом наличия в твердом теле преобладающей ковалентной связи между атомами и особенностями этого вида электронного взаимодействия. Ковалентная связь – это такая химическая связь, которая образуется за счет взаимодействия неспаренных электронов, занимающих одну молекулярную орбиту .

При образовании полупроводниковых веществ выполняются общие закономерности: ковалентная связь в элементарных полупроводниках создается путем заполнения sр-орбит всех атомов; в полупроводниковых соединениях при образовании ковалентных связей достаточно заполнения sр-орбит одного вида атомов, связанных вместе. Наличие пустых металлических орбит в некоторых атомах соединения не мешает полупроводимости, если эти атомы не связаны между собой; полупроводники подчиняются валентному правилу Музера–Пирсона [1] nв + b = 8, (1) nа

–  –  –

Рис. 1. Зависимость потенциальной энергии взаимодействия U(Z) между молекулами теллурида германия от расстояния Как известно, звук – это продольная волна, которая распространяется в некой среде и создает в ней механические колебания, т.е .

колебания частиц, собственного вещества, в котором она распространяется .

При воздействии звуковой волны на сегнетоэлектрик величина поляризации отклоняется от равновесного значения, поскольку она связана с деформацией звуковой волны посредством пьезоэлектрического или электрострикционного эффектов. Вблизи точки фазового перехода это приводит к аномальному затуханию звука. Исследование аномального поглощения и скорости звука вблизи фазового перехода позволяет исследовать кинетические процессы, происходящие при этом, и определить значение кинетического коэффициента и температурную зависимость времени релаксации .

В другой части работы исследовались поведения акустического параметра – скорости распространения упругой волны (звуковой) и ее изменения, происходящие от комнатных температур до окрестности точки Кюри T Tc 666 К, т.е. в сегнетоэлектрическом фазовом состоянии, в полупроводниковых кристаллах GeTe .

Для расчета температурной зависимости скорости распространения упругой волны (звуковой) кристалла теллурида германия с комнатной температуры до окрестности точки Кюри Tc использовали выражение [6]:

–  –  –

где = 0,7154103 м/(сК1/4) .

Рассчитанные значения по уравнению (5) скорости звука = f (T) полупроводника GeTe в зависимости от температуры в сегнетофазе, включая окрестности точки Кюри Tc представлены на рис. 2. Установлено, что с ростом температуры в сегнетофазе значение скорости распространения упругой волны (звуковой) кристалла теллурида германия экспоненциально уменьшается. Но вблизи точки Кюри наблюдается резкое уменьшение скорости распространения упругой волны исследуемого вещества до нуля (рис. 2) .

Рис. 2. Температурная зависимость скорости распространения упругой (звуковой) волны (10–3, м/с) полупроводника теллурида германия в сегнетофазном состоянии.

Обозначение:

– эксперимент; –– – теор. расчет Используя метод наименьших квадратов и рассчитанные результаты функциональной зависимости потенциальной энергии взаимодействия U(Z) от расстояния между молекулами GeTe и скорости распространения упругой волны (звуковой) = f (T) исследуемого вещества в сегнетофазном состоянии получим соответственно следующее эмпирическое уравнения:

U(Z) = 1,36491016Z 2 – 26,8756106Z + 1,2679·10–2, = –1,5329 + 2,405810–2Т – 3,061010–5Т 2 .

Список литературы

1. Полупроводниковые вещества (вопросы химической связи) / под ред .

В. Л. Жузе; пер. с англ. – М.: Изд-во «Иностр. лит.», 1960. – 294 с .

2. Коржуев, М. А. Теллурид германия и его физические свойства / М. А. Коржуев. – М.: Наука, 1986. – 103 с .

3. Girifalco, L. A. // J. Phys. Chem. – 1992. – V. 96. – P. 858 .

4. Allen, M. P. Computer Simulation of liguids / M. P. Allen, D. J. Tildesley // Oxford University Press, 1990 .

5. Каплан, И. Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий / И. Г. Каплан. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. – 312 с .

6. Ноздрев, В. А. Молекулярная акустика / В. А. Ноздрев, Н. М. Федорищенко. – М.: Высшая школа, 1974. – 288 с .

LENNARD–JOHNS POTENTIAL AND SPEED OF ELASTIC WAVE

FOR CONNECTION SEMICONDUCTORS АIVВVI

–  –  –

Abstract. The paper presents some results of numerical calculations of the interaction energy of two particles of a germanium telluride semiconductor on the distance between them, and the temperature dependence of the velocity of propagation of the elastic (sound) wave of the sample under study in the ferroelectric phase .

To calculate the interaction energy of particles of the germanium telluride molecule, the Lennard–Jones potential is used. We also investigated the behavior of the velocity of propagation of an elastic wave (sound) and its changes, which take place from room temperature to the Curie point of (Т Тс), i.e. in the ferroelectric phase state. It can be seen from the calculations that with increasing temperature in the ferroelectric phase, the propagation velocity of the elastic wave (sound) of the germanium telluride crystal decreases exponentially, but near the Curie point, the propagation velocity of the elastic wave (sound attenuation) of the substance under investigation is abruptly reduced to zero .

Keywords: GeTe semiconductor, Lennard–Jones potential, covalent bond, mean radius of the molecule, spherical shape, elastic wave propagation velocity (sound), Curie point, ferroelectric phase .

УДК 536.12.36

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

ПО ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ

ГИДРАЗИНЗАМЕЩЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

ПРИ ВЫСОКИХ ПАРАМЕТРАХ СОСТОЯНИЯ

М. Т. Тургунбаев1, М. М. Сафаров2, М. А. Зарипова3, Х. Х. Ойматова1, З. К. Хусайнов1, Ш. Р. Сафаров1, К. Мухамадали1 Бохтарский государственный университет им. Н. Хусрава, Бохтар, Таджикистан Филиал МГУ им. М. В. Ломоносова, Душанбе, Таджикистан Таджикский технический университет имени акад. М. С. Осими, Душанбе, Таджикистан muso1970@mail.ru; mahmad1@list.ru; mohira.zaripova@list.ru;

zubayd@mail.ru; shohin.safarov@mail.ru; kurbonali.21@mail.ru Аннотация. Описано измерение теплопроводности гидразинзамещенных водных растворов при высоких температурах и давлениях, которое используется при обработке экспериментальных данных для расчета температуропроводности гидразинзамещенных водных растворов при различных температурах и давлениях .

Ключевые слова: теплопроводность, аэрозин, температура, давление, плотность .

–  –  –

где p, T – температуропроводность исследуемых растворов при давлении Р и температуре Т; p1, T1 – температуропроводность аэрозина при давлении Р1 и температуре Т1; Р1 = 24,7 МПа и Т1 = 293 К .

Выполнимость зависимости (1) для водных растворов диметилгидразина графически показана на рис. 1. Из этого рисунка видно, что экспериментальные данные хорошо укладываются вдоль отдельных изотерм .

P, T P, T 11

–  –  –

Для получения единой прямой для всех исследуемых растворов используя графическую зависимость, экспериментальные данные обрабатывались в виде следующей функциональной зависимости:

–  –  –

По уравнениям (7), (8) можно вычислить температуропроводность водных растворов аэрозина и диметилгидразина в интервале температур 293…553 К и давлений до 49,05 МПа .

Список литературы

1. Сафаров, М. М. Расчет теплопроводности электролитов в зависимости от концентрации растворителя при атмосферном давлении / М. М. Сафаров, М. А. Зарипова // Науч.-практ. конф. 28 – 30 октября 1993. – Душанбе. – С. 72 .

2. Тургунбaев, М. Т. Теплопроводность гидразинзамещенных водных растворов в зависимости от температуры и давления / М. М. Сафаров, М. Т. Тургунбaев, М. А. Зарипова // Матер. науч.-практ. конф., посвященной 10-летию Независимости РТ. – 2001. – С. 34–35 .

EXPERIMENTAL DATA ON THE THERMAL DIFFUSIVITY

OF HYDRAZINE-SUBSTITUTED AQUEOUS SOLUTIONS

AT HIGH STATE PARAMETERS

–  –  –

Abstract. The article describes the measurements of the thermal conductivity of hydrazine-substituted aqueous solutions at high temperatures and pressures used in the processing of experimental data to calculate the thermal diffusivity of hydrazine-substituted aqueous solutions at different temperatures and pressures .

The following approximation dependences were obtained .

Keywords: thermal conductivity, aerosol, temperature, pressure, density .

ИЗ ИСТОРИИ ШКОЛЫ …

–  –  –

ИСТОРИЯ ВСЕСОЮЗНЫХ И МЕЖДУНАРОДНЫХ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ШКОЛ

Первая Всесоюзная теплофизическая школа была проведена в июле 1971 г. Инициаторами проведения первой Всесоюзной теплофизической школы были:

1. Лыков Алексей Васильевич – в то время президент Академии наук Белорусской ССР, академик, доктор наук, профессор, который в течение значительного промежутка времени работал заведующим кафедрой физики Московского института химического машиностроения (МИХМа). Вернувшийся с фронта Кулаков Михаил Васильевич обучался на старших курсах этого вуза, а затем под руководством будущего академика А. В. Лыкова выполнял научно-исследовательскую работу в области теплофизических измерений. В конце пятидесятых годов в аспирантуру к М. В. Кулакову поступил Власов Валентин Викторович, который также занимался научными исследованиями в области автоматизации теплофизических измерений. Таким образом, научная школа в области теплофизических измерений связана с именем академика А. В. Лыкова .

2. Дульнев Геннадий Николаевич – доктор технических наук, профессор, в то время заведующий кафедрой теплофизики Ленинградского института точной механики и оптики (ЛИТМО), являвшийся учеником профессора Г. М. Кондратьева – автора книг по применению методов регулярных режимов в теплофизических измерениях .

3. Власов Валентин Викторович – в то время кандидат технических наук, доцент ректор Тамбовского института химического машиностроения (ТИХМа), заведующий кафедрой автоматизации химических производств (АХП) .

Во время научного семинара в начале июня 1971 года Валентин Викторович сообщил нам – студентам Тамбовского института химического машиностроения, что в июле под Моршанском будет проходить теплофизическая школа, предложил приехать туда и послушать лекции ведущих ученых-теплофизиков Советского Союза. При этом он добавил, что студентам придется помогать на кухне, чистить картошку и выполнять другие работы, но будет возможность посещать лекции .

Жить можно будет в палатках, так как в июле в Тамбовской области обычно бывает хорошая погода .

Участников первой Всесоюзной теплофизической школы (ВТФШ-1) встречали на железнодорожном вокзале, на автовокзале и в аэропорту города Тамбова. Пленарное заседание было проведено в Доме политического просвещения (в здании с колоннами на улице Державинской, сейчас в нем размещается Тамбовский областной краеведческий музей). После завершения пленарного заседания, все участники переехали в пансионат Моршанской суконной фабрики, расположенный близи села Карели примерно в 10 километрах в сторону Шацка за Моршанском .

На второй день вечером был организован круглый стол, целью которого было предоставить возможность лекторам и участникам ВТФШ-1, приехавшим из различных республик и городов бывшего Советского Союза, быстрее познакомиться друг с другом в неформальной обстановке .

В этот момент из Моршанска прибыл автобус и члены коллектива художественной самодеятельности стали устанавливать микрофон, подключать усилитель и колонки, доставать музыкальные инструменты, короче говоря, готовились к концерту. «Школьники» (успевшие оценить высокий уровень приема и гостеприимства, которые им были оказаны – дефицитные в то время пиво, вобла, болгарское вино, продукты в буфете, красная рыба и осетрина в столовой) стали хлопать прибывшим участникам художественной самодеятельности еще до начала первого выступления .

В дальнейшем круглый стол и концерт проходили очень успешно, участники художественной самодеятельности великолепно пели и танцевали, а «школьники» искренне и от всей души им аплодировали .

Во время работы теплофизической школы все слушатели и мы (студенты) старались посещать все лекции. Скажем честно, мы в то время не все понимали, о чем рассказывали лекторы, но этот первый в жизни опыт общения с выдающимися учеными-теплофизиками (пусть только в качестве слушателей лекций) несомненно был очень полезен .

Вторая (ВТФШ-2) и третья (ВТФШ-3) всесоюзные теплофизические школы проходили в 1973 и 1975 гг. в летнее время в том же пансионате Моршанской суконной фабрики .

Вскоре после этого из-за конфликта с руководством Тамбовского Обкома КПСС Власов Валентин Викторович был вынужден уехать из Тамбова. Позже он рассказывал, что Министерство высшего и среднего специального образования Российской Советской Федеративной Социалистической Республики (МВиССО РСФСР) планировало назначить его в Москву на должность руководителя главка. Однако первый секретарь Тамбовского Обкома КПСС (в то время член ЦК КПСС) по партийной линии не позволил руководителям МВиССО РСФСР осуществить запланированное. В результате этого после перевода в Москву В. В. Власов был назначен на должность декана факультета повышения квалификации преподавателей и специалистов в МИХМ .

Валентину Викторовичу, теплофизику-экспериментатору, кроме стола, стула, бумаги и авторучки, необходимо была материальная база в виде теплофизических устройств, электроизмерительных приборов .

Поэтому его переезд из Тамбова в Москву прошел не совсем безболезненно. Власов В. В. продолжал руководить работой аспирантов А. С. Лабовской, В. Н. Зотова, С. В. Пономарева, А. К. Панькова, В. Е. Подольского, В. Г. Серегиной, Н. П. Федорова, А. А. Чурикова. Однако он находился в Москве на значительном расстоянии от созданной им в течение десяти лет материально-технической базы и от своих аспирантов, проводивших под его руководством экспериментальные исследования в Тамбове. Валентин Викторович трагически погиб в августе 1982 года .

В 1977 – 1983 годах последующие всесоюзные теплофизические школы (ВТФШ-4 – ВТФШ-8) проходили в Одессе, Алма-Ате и других городах .

В конце декабря 1985 г. ректором Тамбовского института химического машиностроения был назначен С. В. Мищенко – бывший аспирант и ученик В. В. Власова. Мищенко С. В. защищал диссертацию доктора технических наук, которая была посвящена разработке автоматизированных систем научных исследований процессов тепло- и массопереноса .

По инициативе С. В. Мищенко научной общественностью бывшего Советского Союза было принято решение возобновить проведение всесоюзных теплофизических школ на базе ТИХМа в городе Тамбове .

Оргкомитет очередной ВТФШ-9 возглавил С. В. Мищенко, а в состав оргкомитета вошли: академик А. Г. Шашков (г. Минск), профессор Г. Н. Дульнев (г. Ленинград), академик В. П. Скрипов (г. Свердловск), профессор Н. Д. Косов (г. Алма-Ата), профессор В. Е. Зиновьев (г. Екатеринбург), профессор З. П. Шульман (г. Минск) и другие видные ученые-теплофизики бывшего Советского Союза. На этом этапе проведения теплофизических школ С. В. Пономареву было поручено выполнять обязанности Ученого секретаря оргкомитета ВТФШ-9 .

Очередная девятая Всесоюзная теплофизическая школа (ВТФШ-9) была проведена на базе ТИХМа в конце мая 1988 г. в гостинице «Турист» в пригородном лесу г. Тамбова. Для участия в МТФШ-9 приехали более двадцати известных ученых-теплофизиков, а общее количество участников, включая аспирантов и студентов, превышало сто человек. Пленарные заседания проходили в Тамбовской областной библиотеке им. А. С. Пушкина. Во время работы ВТФШ-9 «школьникам» была предоставлена возможность послушать пленарные доклады, лекции знаменитых ученых-теплофизиков, а также были заслушаны краткие доклады молодых ученых и обсуждены стендовые сообщения соискателей, аспирантов и студентов, являвшихся слушателями ВТФШ-9 .

После окончания официальной части – заслушивания и обсуждения пленарных выступлений, лекций, докладов и стендовых сообщений – молодые ученые (во время проведения этой и последующих ВТФШ, а в дальнейшем и международных теплофизических школ) имели возможность встретиться с ведущими учеными и обсудить с ними свои планы выполнения научно-исследовательских и диссертационных работ. В течение двух-трех вечеров обычно проводились так называемые круглые столы с участием академика А. Г. Шашкова, профессора Б. А. Арутюнова, профессора Г. Н. Дульнева, профессора В. Е. Зиновьева, профессора Л. А. Коздобы, профессора Н. Д. Косова, профессора Л. П. Филиппова, профессора З. П. Шульмана и др .

В ряде случаев по вечерам, наряду с обсуждением научных проблем, ученые старшего поколения вспоминали свою молодость и рассказывали о том, как они выполняли научные исследования под руководством своих руководителей из еще более старшего поколения ученых-теплофизиков .

Начиная с 1992 года теплофизические школы в городе Тамбове приобрели статус международных теплофизических школ, так как после распада Советского Союза бывшие советские республики стали независимыми государствами. Кроме того, впервые в работе школ приняли участие известные ученые из стран дальнего зарубежья, в частности, профессор Нью-Йоркского университета Thomas F. Irvine из США (позже совместно с ним в Нью-Йорском издательстве BegellHouse, Inc была опубликована монография S. V. Ponomarev, S. V. Mishchenko, Th. F. Irvine Jr. Thermophysical Properties Measurements by Laminar Flow Methods) .

Седьмая Международная теплофизическая школа была проведена в г. Тамбове в 2010 г .

Восьмая, девятая и десятая международные теплофизические школы (после ухода профессора С. В. Мищенко с должности ректора ТГТУ) были проведены в 2012, 2014 и 2016 гг. в городе Душанбе – столице Республики Таджикистан. Сопредседателями оргкомитета были ректор Таджикского технического университета профессор А. А. Абдурасулов и профессор С. В. Мищенко, заместителями председателя – профессор М. М. Сафаров, профессор Ю. Ф. Гортышов и профессор С. В. Пономарев, Учеными секретарями – доцент М. А. Зарипова и доцент ТГТУ П. В. Балабанов .

С 6 по 9 ноября 2018 года очередная одиннадцатая Международная теплофизическая школа (МТФШ-11) вновь проводится в городе Тамбове в Тамбовском государственном техническом университете.

Pages:     | 1 ||



Похожие работы:

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инстит...»

«Dell G3 15 Настройки и технические характеристики Модель компьютера: Dell G3 3579 нормативная модель: P75F нормативный тип: P75F003 Примечания, предостережения и предупреждения ПРИМЕЧАНИЕ: Пометка ПРИМЕЧАНИЕ указывает на важную информацию, которая поможет использовать данное изделие боле...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ...»

«МАТЕРИАЛЫ XI МЕЖДУНАРОДНОЙ ЗАОЧНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ — ТЕХНИЧЕСКИЕ ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ Новосибирск, 2012 г. УДК 62 ББК 30 Т 38 Т 38 "Технические науки — от теории к практике": материалы XI международной заочной научно-практической...»

«Руководство по установке, обновлению и переносу Щелкните здесь, чтобы перейти к актуальной версии этого документа ESET ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ 7 ESET, spol. s r.o., 2018 Программное обеспечение ESET Security Management Center 7 разработано компанией ESET, spol. s r.o. Дополнительные сведения см. на веб-сайте www.eset...»

«Документация к плате "IGP 2 SD" © 2016 ООО "ИГРОСОФТ" Особенности 16 самостоятельных игр, каждая из которых представляет собой пяти-барабанный видео слот с бонуси супербонус играми (не все игры), а также с возможностью увеличения выигрышей в риске выбор игры из списка доступных осуществляется и...»

«Годовой отчет открытое акционерное общество Акционерный инвестиционно-коммерческий промышленно-строительный банк "Кавказпромстройбанк" Предварительно утвержден Утвержден Советом Банка Общим собранием акционеров ОАО "Кавказпромстройбанк" ОАО "Кавказпромстройбанк" Протокол от 26 марта 2012г. Протокол №1 от...»

«20MWS-803M/W v3.0 ПЕЧЬ МИКРОВОЛНОВАЯ БЫТОВАЯ Р аа а а аа СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Инструкция по мерам безопасности Материалы, разрешенные к использованию в микроволновой печи Материалы, которые нельзя использовать в микроволновой печи ОБЗО...»

«СЕЛЕКТИВНЫЙ МЕТАЛЛОДЕТЕКТОР СИГНУМ MFT 7272М Внимание ! Настоятельно рекомендуем изучить. Руководство по эксплуатации Версия 1.00.с ООО "фирма "АКА" . МОСКВА. Селективный металлодетектор "Сигнум MFT" 7272М. Рук...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности Направление подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность Отделение контро...»

«Ф Е Д Е Р А Л Ь Н О Е АГЕН ТС ТВО ПО Т Е Х Н И Ч Е С К О М У Р Е Г У Л И Р О В А Н И Ю И М Е Т Р О Л О Г И И НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТР СТАНДАРТ 56142— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 2014 СЕРЕБРО Методы атомно-эмиссионного анализа с дуговым возбуждением спектра И здание оф и ц иа л ьн о е Москва Стандарт...»

«Форма утверждена: Приложение N 2 к приказу Минэкономразвития России от 27.12.2016 N 846 Декларация о характеристиках объекта недвижимости 1 N п/п Наименование характеристики Значение, описание Основные характеристики Вид объекта...»

«"Материалы, касающиеся разных отраслей изучения края" К 130-летию издания Записок Общества изучения Амурского края (1888 – 2018) Подготовлено 20 марта 2018 г. Тираж 20 экз. Отпечат. ЦНБ ДВО РАН. Выставка размещена на сай...»

«Руководство по эксплуатации Весы лабораторные электронные Русский Весы электронные лабораторные M-ER 326 AFU www.mercury-equipment.ru При заказе обозначение весов имеет вид: M-ER [XYZ][K]-[MAX].[d] где: m-er – обозначение т...»

«J&ff. -CCf' c / ' л ‘ S / y /& C j ш о е -Ц ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ИСТОЧНИКИ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДНЫЕ ЗАКРЫТЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГОСТ 26306-84 Издание официальное Лена 10 коп. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТА*~ Мос кI а тнвэд УДК 339.163.03.083:006.334 Группа Ф19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ...»

«Содержание ЕИЯГ.425633.001 1 Назначение 4 2 Технические характеристики 5 3 Состав изделия 8 4 Устройство и работа изделия 9 5 Размещение и монтаж 16 6 Маркировка и пломбирование 18 7 Тара и упаковка 19 8 Общие указания 20 9 Указания мер безопасности 21 10 Подготовка изделия к работе 22 11 Порядок работы 31 12 В...»

«1 Кафедра прикладной физики Пермского национального исследовательского политехнического университета Курс лекций по физике Составлен Паршаковым А.Н. в соответствии с образовательным стандартом третьего поколения. Рассмотрены разделы: электростатика, постоянны...»

«ПЛК154 Контроллер программируемый логический руководство по эксплуатации Содержание 1. Используемые термины и сокращения 2. Назначение 3. Технические характеристики 4. Условия эксплуатации 5. Устройство ОВЕН ПЛК154 6. Установка СoDeSys, инсталляция Target файлов 7. Создание проекта. Выбор контроллера...»

«ПРОТОКОЛ № 104 проведения публичных слушаний от 18 апреля 2013 года Присутствовали члены комиссии: Председатель комиссии по градостроительному А. А . Фокеев зонированию, директор департамента архитектуры и градостроительства Администрации города Депутат Думы города Сургута V созыва P. P. Айсин А.Г. Лазарев Начальник правового управлен...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П. Ширшова РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОСКОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. С.Ю. Витте Сборник трудов Международного симпозиума "Мезомасштабные и субмезомасштабные процессы в гидросфере и...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.