WWW.NEW.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание документов
 

«Ю.Н. Убайдуллаев, Ю.В. Ольшевский, А.А. Макарчук* Национальный университет обороны Украины, г. Киев *ЗАО Приоком, г. Киев ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ...»

7

УДК 672.3

Ю.Н. Убайдуллаев, Ю.В. Ольшевский, А.А. Макарчук*

Национальный университет обороны Украины, г. Киев

*ЗАО "Приоком", г. Киев

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ И ОТКАЗОВ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

При построении прогнозных моделей образцов автомобильной техники (AT) необходимо учитывать: разную напряженность и длительность по времени эксплуатации AT; разные географические условия эксплуатации; неопределенность соотношения между факторами статики и динамики в их влиянии на надежность техники; стохастичность процедуры ремонта. Для решения этого задания в работе предлагается использование искусственных нейронных сетей (НС) .

Чтобы создать НС для решения задания прогнозирования, необходимо выбрать структуру сети, последовательность соединений нейронов друг с другом и определить значение весов связей в рамках этой структуры. Способность весов связей к модификации делает НС "обучаемой". Процедура, известная как алгоритм обратного распространения, является одним из наиболее важных инструментов в обучении НС. Его применение в целях прогнозирования оправдано, поскольку при этом не возникает ситуации неопределенности действий с информацией, которая поступает на вход НС (см.: Ротштейн А.П. Интеллектуальные технологии идентификации: нечеткие множества, генетические алгоритмы, нейронные сети. Винница: УНИВЕРСУМ-Винница, 1999. 320 с.) .



В работе предложена модель в виде "сверхсети", в которой каждой ресурсной итерации отвечает своя элементарная НС, а передача информации осуществляется за счет связей между сетями, которые моделируют последовательные итерации. В этом случае любая элементарная НС хранит приобретенную во время обучения информацию и может дообучаться по данным, которые постоянно поступают от разных образцов AT из мест их эксплуатации. Кроме того, образец AT представляет собой совокупность элементов, которые начинают работать не одновременно, то есть начала их жизненных циклов не совпадают. Поэтому предлагается декомпозировать образец AT на условные элементы, которые надо моделировать отдельно .

При обобщении вектора информации об отдельных элементах AT в единый показатель – состояние самого образца AT в целом – появляется возможность перехода на один иерархический уровень вверх: от повреждений элемента к отказу всей системы (рис. 1) .

Элемент 1 Элемент 2 Элемент N.. .

АТ Рис. 1. Иерархические уровни моделирования AT Но "успех" прогнозирования во многом зависит от правильного выбора множественного числа внешних и внутренних факторов, а также от обеспечения репрезентативных значений параметров, которые оценивают эти факторы количественно. Это наталкивается на ряд сложностей, обусловленных многоцелевым характером функционирования AT: разная степень влияниясоставляющих технико-организационного уровня эксплуатации AT и, соответственно, трудности оценки значимости этих составляющих. Для выявления значимости скрытых от непосредственного наблюдения факторов, их увязки с техническими показателями предлагается использовать методы анализа временных рядов наблюдений системы показателей развития AT. Для этого используется три набора оценок их значимости. Первый набор оценок, основанный на отклонениях фактических значений показателей от прогнозных, определяет за счет каких факторов, в первую очередь, происходило развитие образца AT .





Во втором наборе оценок, основанном на отклонении плановых значений от фактических, наибольшее значение оценок отвечает факторам, которым уделялось мало внимания, недостаточное развитие которых не позволило достичь плановых ожиданий. Третий набор оценок, основанный на отклонениях плановых значений показателей от прогнозных, определяет какие факторы следовало бы развивать, чтобы достичь плановых значений в сложившихся условиях эксплуатации AT .

В результате получается два набора главных факторов, которые влияют на техническое состояние AT:

- внешние факторы, которые отображают условия использования AT по назначению;

- внутренние факторы, которые отображают возможные места конструкции AT, уровень повреждения которых определяет работоспособность AT в целом .

Используя значения выделенных факторов, строится имитационная нейросетевая модель. Методика работы с моделью (рис.

2) следующая:

- выбирается образец AT и выполняются ускоренные испытания его до первого отказа. Испытания дают данные о внешних влияниях на итерациях моделирования: Хвш,1, Хвш,2, Хвш,3,..., Хвш,i и о повреждениях, которые происходили на этих итерациях: Y1, Y2, Y3,..., Yi;

- определяется начальное внутреннее состояние - Хвн,1;

- выполняется обучение первой сети по выборке X1{Хвш,1; Хвн,1} Y1, потом второй по выборке Х2{Xвш,2;Y1} Y2 и так далее до i-й сети – по выборке Хi {Xвш,i;Yi-1.]} Yi;

- во время эксплуатации избранного образца AT поступает информация о внутреннем и внешнем пребывании на итерациях из 1-й по k-ю (ki) .

Эта информация используется для дообучения, соответственно, из 1-й по k-ю НС;

- в обмен на эту информацию выполняется прогнозирование изменений технического состояния на других – с (k+1)-й по i-ю сетях .

–  –  –

Предупреждение отказов по результатам прогнозирования возможно двумя путями:

1) изменением условий эксплуатации, которая продолжает период безотказной работы системы;

2) изменением конструкции системы, укрепляя ее "слабые" места .

Таким образом, с помощью предложенной модели можно определять "слабые" места конструкции системы и конкретные мероприятия относительно предупреждения отказов образцов AT. В дальнейшем предложенную модель можно использовать для создания и использования имитационных моделей сложных технических систем .

УДК 531.1 И.И. Карпунин, Э.Д. Подлозный Белорусский национальный технический университет ЧУО «БИП – институт правоведения», Беларусь

О ТЕОРЕМЕ ФЕРМА И ЕЁ «ДОКАЗАТЕЛЬСТВЕ»

Как известно, суть теоремы Ферма состоит в том, что при натуральных n 3 уравнение xn+yn=zn не имеет решений в целых положительных числах. Прошло не одно столетие, когда она была высказана, многие выдающиеся математики пытались её доказать. Наибольших результатов в этом направлении достиг Куммер, который доказал, что указанная теорема верна тогда, когда простой нечётный показатель степени р не делит числителей чисел Бернулли [1] .

В 1995 году вышла обширная статья [2], в которой сообщалось о доказательстве указанной теоремы. После этого появилось множество статей, в которых также рассматривалось приведенное в [2] доказательство. Однако в литературе [3, 4] также появились данные, что в [2] содержится принципиальная математическая ошибка. В работе [5] также показано, что теорема Рибета и теорема Мазура (предложение 4) не могут быть одновременно верны, так как представление i не может быть одновременно модулярным и не модулярным уровня N / p, то есть пришли к противоречию .

Теорема 11 в [6], из которой следует связь теоремы Ферма с гипотезой Таниямы, не является верной, теорема Рибета находится в противоречии с предложением 4 .

Об ошибочном доказательстве теоремы П. Ферма Уайлзом имеются также сведения и в других источниках [3, 4]. Теорема Ферма сформулирована для целых положительных чисел, а поэтому её доказательство должно явно указывать на новые и существующие свoйства целых чисел, которые углубляли бы их теорию. Ошибка заключается в том, что гипотетическое решение уравнения Ферма одновременно является решением алгебраического уравнения 3-й степени. Это в действительности было бы так, если бы указанная кривая являлась эллиптической. Однако кривая представлена в нелинейных координатах, что означает факт несуществования её в линейном топологическом пространстве. Если возвратиться к линейным координатам евклидова пространства, то получаются формулы, отличные от эллиптических кривых. При этом отрезки евклидовой прямой при сложении точек на такой эллиптической кривой взяты в нелинейном масштабе .

При рассмотрении чисел в качестве операторов, при сравнении их с переменными, следует, что они должны быть однородными величинами, т. е. иметь одинаковые степени. Это означает, что при линейных координатных системах евклидова пространства получим отличающиеся формулы, характерные для эллиптических кривых. Анализ работы [2] показывает, что ошибка основана на предположении о том, что решение уравнения Ферма одновременно является и решением алгебраического уравнения 3-й степени, описывающего эллиптическую кривую известного вида при условии, если бы она в действительности была эллиптической. Но так как указанная кривая представлена в нелинейных координатах, то она реально не существует в линейном топологическом пространстве. Поэтому невозможно правдоподобно представить указанную зависимость, так как нет соответствия между кривой Ферма и модулярными эллиптическими кривыми .

Возникает противоречие .

В настоящее время, кроме «доказательства» теоремы Ферма в [2], появились и другие, изложенные в [7–13]. В указанных работах приведены «доказательства» теоремы Ферма, в которых содержатся ошибки, имеются неточности, делаются произвольные необоснованные допущения, поэтому её доказательствами они по сути дела не являются .

Нами предложен новый метод сравнений чисел, т. е. сравнение по ненулевому рациональному модулю [14, 15], которое имеет особое значение для математики в доказательстве многих высказанных предположений .

В [16] нами показан новый подход к оценке величины комплексных чисел в сравнении с обычными натуральными числами .

Известно [1], что Куммер поставил проблему, заключающуюся в разложении на простые сомножители чисел вида a0 +a1 +а2 2 +…+ар-1 р-1, где а0, а1,…, а – целые, то есть проблему разложения круговых целых р-1 чисел. Эта проблема решаема, если применить предложенный нами способ приведения комплексных чисел к новой системе [16], a затем уже в таком случае теорема Ферма доказывается без всяких осложнений, так как соблюдается единственность разложения уравнения хn + yn = zn (n 3). Но этого можно и не делать, если учесть предложенное нами сравнение по ненулевому рациональному модулю [14, 15]. Это означает, что при делении р на v, где р – иррегулярное число; v – регулярное число (р выбрано большим v), получается дробное число f, большее 1 .

Если Bm (число числителя чисел Бернулли) делится на иррегулярное р, то имеем Вm: a1= p (где а1 – целое число от деления числителя чисел Бернулли). В случае, если Вm: a2=p (где а2 – дробное число 1 от деления числителя чисел Бернулли Вm на р), если число р было бы регулярным, но в обоих случаях Вm: (Вm : p) = p не зависимо от того, р делит или не делит Вm, то есть является ли число f 1 дробным или целым числом (f=Bm : p) .

Это также означает, что Bm 0 (mod Bm : p) 0 (mod f ), где f принимает частные случаи, то есть может быть целым или дробным числом 1 (сравнение по ненулевому рациональному модулю) .

В опубликованных нами работах [14–16] дано обоснование сравнения по нулевому рациональному модулю и показаны его свойства. Этим всё сказано о подлинности теоремы Ферма и бесконечности регулярных простых чисел .

Обобщая имеющиеся источники и полученные нами данные [1–16], предлагается следующее .

1. Доказать, имеет ли решение в целых числах уравнение (х-у)·(х+у)·(х2+ху + у2) … (хn-1+ xn-2 y +… + уn-2 x + yn-1) = zn (x y 0; n 3;

n – простое число) .

2. Доказать, имеет ли решение в целых числах уравнение 2·3 … (хх - 2·3 … (у-1)·у = zn в целых числах (х у; n 3; n – простое число) .

Библиографический список

1. Боревич, З.И. Теория чисел / З.И. Боревич, Н.Р. Шафаревич. М.:

Наука, 1985. 368 с .

2. Wiles, A. Modular elliptic curves and Fermat’ s last theorem / A. Wiles // Annals of Mathematics. 1995, v.141, P. 443–551 .

3. Иевлев, Ю.А. Реконструкция наитивного доказательства Великой теоремы Ферма / Ю.А. Иевлев // Объединённый научный журнал. 2006 .

№ 7. С. 3–9 .

4. Иевлев, Ю.А. Величайшая научная афера ХХ века: «Доказательство» последней теоремы Ферма / Ю.А. Иевлев // Естественные и технические науки. 2007. № 4. С. 35–48 .

5. Лещинский, А.С. Ошибки Э. Уайлса в доказательстве теоремы Ферма / А.С. Лещинский // Материалы науч. конф. студентов и аспирантов, посвящённой 85-летию БНТУ. Минск, 2005. С. 15–17 .

6. Лещинский, А.С. Гипотеза Вандивера / А.С. Лещинский // Сб. статей. Минск: БНТУ, 2008 .

7. Мокроносов, В.С. Где собака зарыта (доказательство великой теоремы Ферма) / В.С. Мокроносов // Естественные и технические науки .

2007. № 5. С. 35–41 .

8. Галканов, А.Г. Теорема о трёх корнях и два доказательства теоремы Ферма / А.Г. Галканов // Естественные и технические науки. 2006. № 1 .

С. 35–36 .

9. Серединский, В.Г. Решение проблемы Ферма / В.Г. Серединский .

Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2000. 67 с .

10. Лещинский, А.С. Полное доказательство великой теоремы Ферма / А.С. Лещинский // Вестник БНТУ. Минск, 2005. № 4. С. 57–61 .

11. Алава, М. Он закрыл великую проблему Ферма / М. Алава / Краснодар. центр. ин-т информатики. Краснодар, 2009. С. 28–30 .

12. Цымбалов, А.С. Теорема Ферма (очередная попытка её доказать) / А.С. Цымбалов // Инновация в образовании. 2008. № 2. С. 108–112 .

13. Камлия, Р.А. Теорема Ферма и разложимость степенных вычетов / Р.А. Камлия / Абхазский научный центр Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского. Сухум, 2008. 68 с .

14. Карпунин, И.И. О делимости чисел / И.И. Карпунин, Э.Д. Подлозный // Информационная среда вуза: материалы ХIV Междунар. науч.-техн .

конф. / Иван. гос. архит.-строит. акад. Иваново, 2007. С. 501–506 .

15. Карпунин, И.И. Делимость чисел на основе сравнения по ненулевому рациональному модулю / И.И. Карпунин, Э.Д. Подлозный // Тезисы докладов 3-й Междунар. конф. М.: МФТИ, 2008. С. 142–144 .

16. Карпунин, И.И. О свойствах сравнения по ненулевому рациональному модулю / И.И. Карпунин, Э.Д. Подлозный // Материалы 13 Международной науч. конф. им. акад. Н. Кравчука / Институт математики НАН Украины. Национальный педагогический ун-т. Киев, 2010. C. 139 .

УДК 517.5 Е.В. Карупу Национальный авиационный университет, г. Киев

О НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВАХ ЛОКАЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ

ГЛАДКОСТИ КОНФОРМНЫХ ГОМЕОМОРФИЗМОВ

Пусть в комплексной плоскости задана односвязная область, ограниченная замкнутой спрямляемой жордановой кривой. Пусть (s) – угол между касательной к и положительной вещественной осью, s s(w) – длина дуги на .

Пусть z (w) – гомеоморфизм замыкания G области G на замкну

–  –  –

функция, обратная к функции z (w). Исследуется связь между свойствами функции (s) и производных функций w ( z) и z (w) в терминах локальных модулей гладкости .

Келлог в 1912 году доказал широко известную теорему о том, что если функция (s) принадлежит классу Гельдера с показателем, 0 1, то тому же классу Гельдера с тем же показателем принадлежит и функция (ei ). Впоследствии было рассмотрено много различных обобщений этого результата. В частности, в работах автора были получены обобщения и обращения теорем типа Келлога в терминах равномерных криволинейных, локальных арифметических и интегральных модулей гладкости. В данной работе получен результат, являющийся обобщением результатов, приведенных в [2–6] .

Рассмотрим введенный П.М. Тамразовым 1 нецентрированный локальный арифметический модуль гладкости k, z ( f ( z ), ) порядка k

–  –  –

Тогда локальный модуль гладкости того же порядка k производной n 1 ( w) функции (w) в этой же точке удовлетворяет условию Гельдера с тем же показателем

–  –  –

Доказательство теоремы проводится индукцией по k с использованием известной теоремы Линделефа, неравенств П.М. Тамразова для конечных разностей обратной функции и оценок автора, рассмотренных в [5, 6] .

Кроме того, для получения оценки модуля гладкости k,s0 ( ( s ), ) используются неравенства П.М. Тамразова и неравенства типа неравенств Маршу, связывающие локальные модули гладкости низших порядков произвольной функции и ее локальные модули гладкости высших порядков .

Библиографический список

1. Тамразов, П.М. Гладкости и полиномиальные приближения / П.М. Тамразов. Киев: Наукова думка, 1975. 274 с .

2. Карупу, Е.В. О модулях гладкости конформных отображений / Е.В. Карупу // Укр. матем. журн. 1978. Т. 30. № 4. С. 540–545 .

3. Карупу, O.В. Про деякі властивості модулів гладкості конформних відображень / O.В. Карупу // Праці Ін-ту математики НАН України. Київ,

2000. Т. 31. С. 237–243 .

4. Карупу, O.В. Скінченно-різницеві властивості конформних відображень / О.В. Карупу // Збірник праць Ін-ту математики НАН України .

2006. Т. 31. № 4. Київ, С. 175–180 .

5. Карупу, Е.В. О некоторых свойствах локальных модулей гладкости / Е.В. Карупу // Информационная среда вуза: материалы XIII Междунар .

науч.-техн. конф. Иваново, 2006. С. 551–556 .

6. Карупу, Е.В. О некоторых свойствах локальных модулей гладкости функции Римана односвязной области / Е.В. Карупу // Информационная среда вуза: материалы XV Междунар. науч.-техн. конф. Иваново, 2008 .

С. 757–759 .

УДК 666.97.03 М.В. Акулова, Н.М. Гунина, И.В. Анисимова, Д.Б. Самойлов* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский институт ГПС МЧС России

РЕШЕТЧАТАЯ УПАКОВКА В N-МЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

–  –  –

В размерности один данная задача тривиальна, так как одномерный шар – это отрезок прямой, например, стержень, и мы можем достичь плотности =1, помещая центры этих стержней в целые точки прямой. Эти точки образуют одномерную решетку Z .

В двумерном случае известно, что наибольшая достижимая плотность решетчатой упаковки равна 0,9069... [2] .

В размерности три Гаусс в 1831 г .

показал, что гранецентрированная кубическая решетка является плотнейшей трехмерной решеткой. Что же происходит в размерностях, больших трёх? Для этого рассмотрим шахматную упаковку D4, в которой центрами шаров являются точки (u1, u2, u3, u4 ) с целыми координатами, в сумме дающими четное число. Так, допускаются точки (0,0,0,0) и (1,1,0,0), но не (1,0,0,0). Шар с центром в (0,0,0,0) касается 24 прилегающих шаров с центрами в точках (1, 1, 0, 0) с любым выбором знаков и любым порядком координат .

Имеется 6 возможностей для двух нулей и затем ещё 4 возможности для выбора знаков, всего 24. Любые два различных центра отличаются по меньшей мере на 1 не менее чем в двух координатах или по меньшей мере на 2 в одной координате, так что минимальное расстояние между центрами равно 2. Если взять шары радиуса 2 / 2 1/ 2, то они не пересекутся, и любой шар будет касаться 24 других шаров. Число называется радиусом упаковки и равно половине минимального расстояния между точками решетки .

Решетка D4 содержит центры (2,0,0,0), (0,2,0,0),…,(0,0,0,2), (1,1,0,0), (1,0,1,0),…,(0,0,1,1) и, обратно, каждый центр из D4 является целочисленной комбинацией этих векторов. На самом деле достаточно использовать (2,0,0,0), (1,1,0,0), (1,0,1,0) и (1,0,0,1). Следовательно, порождающей матрицей решетки является М .

–  –  –

ку Dn (n целых координат с четной суммой) .

Многие решетки эквивалентны решеткам семейства Dn. Так, например, fcc-решетка встречается и в серии Аn, и в серии Dn (как A3 D3 ) .

Нахождение плотной упаковки n-мерных шаров является проблемой чистой геометрии. Существуют прямые приложения решетчатых упаковок к теории чисел, например к решению диофантовых уравнений и к «геометрии чисел». Кроме того, лучшие решетчатые упаковки в размерностях до восьми принадлежат к семействам А n, D n, E n и совсем неожиданно оказываются связанными с другими областями математики. Например, в размерности 24 решетка Лича 24 таинственно связана с гиперболической геометрией и алгебрами Ли. При достаточно большой размерности решетки возникают вычислительные трудности при нахождении плотности решетчатой упаковки .

наилучшие известные алгоритмы вычисления Для произвольной решетки требуют экспоненциально растущего с n числа шагов .

радиуса упаковки Известно, что данная задача принадлежит классу NP-полных задач .

Библиографический список

1. Барановский, Е.П. Начальные главы дискретной геометрии и геометрии положительных квадратичных форм / Е.П. Барановский. Иваново:

ИвГУ, 2003 .

2. Конвей, Дж. Упаковки шаров, решетки и группы / Дж. Конвей, Н. Слоэн Т. 1. М.: Мир, 1990 .

УДК 621.1.016.4 А.Н. Хусаинов, Н.В. Виноградова Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

О ПРОГРЕВЕ ТЕЛА ПРИ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНОМ ИЗМЕНЕНИИ

ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОВОГО ИСТОЧНИКА

–  –  –

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СВОБОДНОГО

НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ФАКЕЛА

Под гидродинамикой аппарата следует понимать совокупность факторов, связанных с движением и условиями перемешивания (взаимодействия) газовой и твердой фазы. В нестационарных условиях время и расстояния в направлении осей координатной системы х, у, z образуют независимые переменные задачи. Зависимые переменные, представляющие практический интерес при проектировании, включают: U, V, W – компоненты скорости в направлениях x, y, z соответственно; Р – давление; t, h –температура или энтальпия теплоносителя и поверхностей теплообмена; mi – массовая концентрация отдельных компонент теплоносителя. Все зависимые переменные, исключая давление, описываются соответствующими уравнениями сохранения. Подробный вывод этих уравнений можно найти в литературе [2] .

В координатной системе с использованием этих обозначений уравнение неразрывности приобретает следующую форму [1, 2]:

( Ui ) S м, (1) x i где – плотность; Sм – источники массы .

Необходимо отметить, что плотность, в общем случае, переменна в пространстве в основном из-за температурных изменений .

Уравнение сохранения импульса управляет распределением компонент скорости и выражает влияние следующих механизмов: конвекции, градиента

–  –  –

где Jmi – диффузный поток; Rm – источник массы .

Величина Rm определяет скорость образования компоненты в единице объема, например, в результате химической реакции или фазового перехода .

Соответствующие сдвиговые напряжения зависят от градиентов местной скорости и величины вязкости (точнее, эффективной вязкости) .

()ij = ()эфф(dUi/dxj + dUj/dxi). (5) Все эти уравнения управляют гидродинамикой рассматриваемого процесса, однако в общем случае их нельзя решить как самостоятельную систему. Для более полной информации мы должны решить уравнение энергии, уравнение сохранения компоненты и уравнения модели турбулентности для вычислений эффективной вязкости .

Проведенное выше рассмотрение дифференциальных уравнений показывает, что хотя эти уравнения получаются из различных физических принципов, все они могут быть представлены в одной стандартной форме:

d(Ф)/dt + div (UiФ) = div (Jф,i) + Sф, (6) где для ламинарного режима Jф,i= /Prф*(dФ/dxi), а при турбулентном течении Jф,i= /Prф*dФ/dxi - *Ui'Ф'. (7) Зависимая переменная Ф обозначает различные величины, такие как массовая концентрация, энтальпия, составляющие вектора скорости и т. д .

Для практических целей чаще всего достаточно знания средних значений величин, описывающих динамические и переносные свойства изучаемой системы. В результате операции усреднения возникают дополнительные члены – так называемые напряжения Рейнольдса, турбулентные тепловой и диффузионный поток и т. д. Задачей модели турбулентности является выражение этих потоков через средние характеристики течения .

Турбулентный поток описывается выражением

-*Ui'Ф'= т/Prт,ф*(dФ/dxi), (8) где Prт,ф – турбулентное число Прандтля (Шмидта). Если ввести эффективный диффузионный коэффициент Dэф,ф= /Prф+т/Prт,ф, то Jф,i= Dэф,ф*(dФ/dxi). (9) На практике течение в аппаратах чаще всего турбулентно, поэтому эффекты молекулярной вязкости проявляются только в пределах тонких областей в непосредственной близости от твердых стенок. В этом случае необходимо использование моделей, состоящих из двух уравнений, не содержащих соотношений для масштаба турбулентности. Примером такой модели является широко распространенная k– модель [1, 2]. Она позволяет рассчитать коэффициент турбулентной вязкости по соотношению Колмогорова т = Сmk2/, (10) где k = 0.5(Ui')2; = m(dUi'/dxi)2/ .

Транспортное уравнение для кинетической турбулентной энергии:

d(k)/d + div(Uk) = div(Dk grad k) + тGk –, (11) где Gk – скорость генерации энергии турбулентности .

–  –  –

Для завершения математической постановки задачи необходимо определить граничные условия. Они определяются режимными и конструктивными характеристиками аппаратов. В начальный момент времени значения всех зависимых переменных полагаются известными. Для рассматриваемых течений имеют значения только граничные условия на входе в аппарат и вдоль его стенок. В силу особенностей численного метода решения [1, 2] не требуется никакой информации о выходе потока. Граничные условия легко сформулировать для ограничивающих поток стенок: компоненты скорости следует положить равными нулю .

Температурные и концентрационные условия на стенках могут быть различного типа. В общем случае можно сказать, что граничные условия представляются функциями, связывающими температуру и концентрацию на стенке с тепловыми и массовыми потоками .

На входе в аппарат устанавливают величины энергии турбулентности и скорости ее диссипации. Обычно кинетическая энергия турбулентности полагается пропорциональной квадрату осредненной входной скорости, а величина диссипации выбирается таким образом, чтобы масштаб турбулентности был величиной порядка 1/10 от размеров входного канала. На твердых стенках энергия турбулентности и скорости ее диссипации равны нулю .

Такой подход обычно классифицируют как практику использования пристенных функций. В нем предполагается, что весь пограничный слой является единым целым, включающим в себя сопротивления переносу тепла и массы, величины которых зависят от числа Рейнольдса и др .

Разработанная математическая модель будет использована для расчета развития газового факела в технологической установке по производству стеклянных шариков .

Библиографический список

1. Патанкар, C. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С. Патанкар. М.: Энергоатомиздат, 1984 .

2. Драйздел, Д. Введение в динамику пожаров / Д. Драйздел. М.:

Стройиздат, 1990 .

УДК 517.3 Ю.Н. Убайдуллаев, В.А. Ясько Национальный университет обороны Украины, г. Киев Каменец-Подольский национальный университет имени Ивана Огиенка

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ ЛЮДЕЙ

(ТОЛПЫ) С НЕЛОКАЛЬНЫМИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯМИ

Одной из наиболее серьезных проблем наших дней является обеспечение безопасности людей в нештатных (чрезвычайных) ситуациях. Во многих подобных ситуациях главной угрозой здоровья и жизни людей часто бывает возникающая при этом паника .

При проектировании сооружений, рассчитанных на местонахождение в них большого количества людей, полезным было бы смоделировать хаотичное движение большой неорганизованной группы людей (которую в дальнейшем будем называть для сокращения толпой) в условиях паники и устранить особенности конструкции, которые могут приводить к давке и возникновению так называемых "пробок" .

При математическом моделировании процессов, в которых активно задействованы люди, возникает проблема, которая состоит в том, что на данном этапе развития науки полное математическое описание поведения отдельно взятого человека невозможно (!), поскольку его действия определяются очень большим количеством факторов: как рациональных, так и иррациональных .

Для математического моделирования динамики толпы [1, 2] можно применить класс крайне упрощенных дискретных моделей – клеточных автоматов, который раньше довольно успешно использовался во многих других областях исследований (в частности, для решения задач газодинамики) .

В книге Т. Тоффоли и Н. Марголуса [1] предложен клеточный автомат, моделирующий диффузные процессы, в котором правила заданы особым образом; рассматривается так называемая окрестность Марголуса .

1. В качестве поля клеточного автомата выбирается плоскость, разбитая на одинаковые квадраты – клетки; каждая клетка может находиться в одном из двух состояний: "1" – в ней есть долька и "О" – в ней пустое пространство .

2. Массив клеток, разбитый на блоки 2x2 двумя способами, которые будем называть парными или нечетными разбивками (рис., а) .

3. На следующем шаге любой из блоков парной разбивки возвращается на /2 по или против часовой стрелки с равной вероятностью (направление поворота выбирают с помощью генератора случайных чисел). Далее то же выполняется с блоками нечетной разбивки (рис., б) .

Модифицируем эти правила, прибавив к диффузной составляющей движения направленную составную. Для этого на каждом шаге во временном измерении будем осуществлять перемещение долек внутри блоков в определенном заданном направлении, если соответствующие соседние клетки свободные (то есть пустые и там нет долек), как показано на рис., в .

Кроме того, принимаем, что некоторые области поля клеточного автомата запрещены, то есть не будем выполнять в них этих перемещений долек. Такие области будут отвечать стенам или другим препятствиям, которые нельзя пройти .

Найдем распределение плотности людей вдоль оси Ох – направление движения. Для этого рассмотрим движение дольки (человека) вдоль этой оси как суперпозицию случайного блуждания и направленного движения .

–  –  –

УДК 519.217.2 С.В. Федосов, М.В. Акулова, Н.М. Гунина, В.Е. Мизонов* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский государственный энергетический университет

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕПЕЙ МАРКОВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЯЖЁЛОГО БЕТОНА

–  –  –

теплопроводности, с – удельная массовая теплоёмкость, – плотность вещества [1]. Заметим, что, с и являются постоянными для определённого вида вещества. Решение уравнения (2) ищется в некоторой области и связано с заданием граничных условиях на её краях. Для канонических областей, например, для прямоугольника, алгоритм построения граничных условий известен и не вызывает особых затруднений. Если же рассмотреть область, например, с полостью на одном из краев, заполненной другим материалом, то запись граничных условий будет сопряжена с трудностями .

Рассмотрим бетон как ячеистую однородную модель, в которой ячейками являются элементы заполнителя (крупный, средний, мелкий), считая, что изменения температур происходят только поперёк. Следовательно, форма содержит m равных ячеек. При этом будем считать, что данная форма является теплоизолированной. К моделированию такой модели целесообразно применить теорию цепей Маркова. Термическое состояние цепи ячеек представляется совокупностью их температур, которая записыТ1 Т 2 вается в вектор-столбец Т. Так как температура меняется с течениТ m ем времени, то кинетика её изменения может быть описана последовательностью Т i, где i=1, 2,…,m – последовательные номера состояний через одинаковые промежутки времени t, которые выбираются настолько малыми, чтобы в течение их теплота могла перейти только в соседние с данной ячейкой .

В соответствии с теорией цепей Маркова [2], к которым относятся ячеистые модели, связь между последовательными состояниями i и i+1 осуществляется матричным равенством

–  –  –

туропроводности). Заметим, что 1-2d для промежуточных ячеек – это доля тепла, остающегося в ячейке за один переход. В крайних ячейках возможен переход только в одну сторону, поэтому оставшаяся доля тепла в них равна 1-d. При этом сумма всех элементов в каждом столбце равна единице. Чтобы реализовать процедуру матричного вычисления, необходимо задать начальное распределение температуры T .

Алгоритм построения матрицы Р можно задать с помощью компьютерной программы, где задаётся произвольная размерность цепи. Если рассматривать двухмерную модель, то матрица Р примет более сложный вид, так как изменения теплового потока могут происходить не только поперёк, но и вдоль формы. Таким образом, с помощью теории цепей Маркова целесообразно исследовать процесс теплопроводности в тяжелых бетонах, в зависимости от характера заполнения бетонной смеси .

Библиографический список

1. Лыков, А.В. Теплопроводность нестационарных процессов / А.В. Лыков. М.–Л.: Госэнергоиздат, 1948. 231 с .

2. Тихонов, В.И. Марковские процессы / В.И. Тихонов, М.А. Миронов .

М.: Советское радио, 1977. 488 с .

УДК 536.24 Н.Н. Елин, Г.В. Рыбкина, М.Ю. Ометова Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА РЕГЕНЕРАТИВНОГО

ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Наибольшее применение в промышленной практике нашли регенеративные подогреватели компонентов продуктов горения за счёт теплоты уходящих дымовых газов. Основные недостатки регенераторов с неподвижной огнеупорной насадкой обусловлены цикличностью их работы:

меняются во времени температуры уходящих газов, продуктов горения и тепловая мощность регенератора. Существующие методики регенераторов расчёта ([1, 2] и др.) не учитывают эти факторы и оперируют осреднёнными по массе и времени температурами, что снижает точность расчёта и не позволяет проводить оптимизацию конструкции .

Нами разработана методика теплового расчёта регенератора с неподвижной насадкой, базирующаяся на решении системы четырёх дифференциальных уравнений в частных производных (два уравнения энергии в насадке и теплоносителях, уравнение неразрывности, уравнение состояния):

где G – массовый расход теплоносителя; постоянный по длине и во времени в течение полуцикла нагрева или охлаждения; S – площадь живого сечения канала; T – температура; p – давление; – плотность; c – теплоёмкость; – теплопроводность; a – температуропроводность; w – скорость;

t – время; R – газовая постоянная. Индекс «1» относится к насадке; «2» – к теплоносителю; «w» – к поверхности насадки; 0 – к начальным условиям .

Движение газа считается одномерным, а распространение теплоты в насадке теплопроводностью – трехмерным. Изменением давления газа вдоль канала пренебрегаем [3]. Решение системы уравнений (1–4) осуществлялось методом сеток с применением явных схем аппроксимации, адекватно отражающих нестационарные процессы теплообмена [4] .

Исходными данными для расчёта являются геометрические размеры насадки, расходы теплоносителей, их скорости, состав и начальные температуры теплоносителей. При конструкторском расчёте задаётся температура воздуха на выходе из регенеративного устройства. В качестве объекта моделирования рассматривался регенератор с длиной канала 2 м, в котором необходимо нагреть атмосферный воздух от 20 до 500 °С дымовыми газами с температурой 900 °С. Скорости потоков теплоносителей на входе составляют 1 м/с .

Численные эксперименты показали, что приближённые методики не доучитывают теплообмен средней части насадки (рис. 1). Кривые 3, 4, построенные по уравнениям Гольдфарба, графически отображают теплопроизводительность насадки. Согласно этим кривым максимальная теплопроизводительность соответствует верхней зоне насадки; монотонно понижаясь по длине, теплопроизводительность достигает минимального значения в нижней зоне. Согласно результатам расчёта теплопроизводительность насадки имеет максимальное значение в средней части. Такое расхождение является следствием принятого допущения об одномерном распределении температурных полей в насадке в приближённых расчётах .

Рис. 1. Распределение температуры по высоте насадки:

1, 3 – температуры насадки в конце периода нагрева;

2, 4 – температуры насадки в конце периода охлаждения Разработанная уточнённая математическая модель регенеративного подогревателя воздуха позволяет сделать выводы:

1. За счёт учёта потерь теплоты через торцевые поверхности насадки температура уходящих дымовых газов уменьшается в среднем на 60–70 °С .

Неточный расчёт конечной температуры дымовых газов приводит к тому, что в приближённых расчётах насадки не учитывается примерно 25 % утилизированной теплоты .

2. Из-за приближённого расчёта максимальной температуры дутья и колебаний температуры воздуха на выходе из теплообменного аппарата не учитывается примерно 23,7 % теплоты, передаваемой от насадки к воздуху (для данной конструкции регенератора) .

На рис. 2 представлены зависимости конечной температуры дутья на выходе из теплообменника от длительности дутьевого периода, по экспериментальным данным, данным расчёта по модели и по формулам с использованием различных коэффициентов теплопередачи (Семикина, Гольдфарба, УПУ) .

–  –  –

В среднем температура воздуха на выходе из теплообменника оказывается заниженной на 43–54 °С. Принятые в инженерных расчётах допущения в конечном итоге приводят к тому, что поверхность теплообмена в среднем оказывается завышенной на 22,4 % .

Библиографический список

1. Зобнин, В.Ф. Теплотехнические расчеты металлургических печей / В.Ф. Зобнин, М.Д. Казаев, Б.И. Китаев [и др.]. М.: Металлургия, 1982 .

528 с .

2. Лемлех, И.М. Высокотемпературный нагрев воздуха в черной металлургии / И.М. Лемлех, В.А. Гордин. М.: Металлургиздат, 1983. 357 с .

3. Хавер, С.В. Моделирование нагрева и охлаждения насадки регенеративного теплообменника / С.В. Хавер, Н.Н. Елин, В.Е. Мизонов, А.Б. Иванов // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2007. Т. 50 .

Вып. 12. С. 105–107 .

4. Самарский, А.А. Теория разностных схем / А.А. Самарский. М.:

Наука, 1977. 360 с .

УДК 621.1.016.4 Н.Н. Елин, В.Е. Мизонов*, П.В. Якимычев Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский государственный энергетический университет

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕПЛОМАССООБМЕНА В КОНТАКТНЫХ ЭКОНОМАЙЗЕРАХ

Относительно высокое влагосодержание дымовых газов, образующихся при сжигании газового топлива, дает возможность использовать теплоту конденсации содержащихся в них водяных паров и тем самым повысить эффективность процесса утилизации тепла с помощью контактных теплообменников, в которых происходит непосредственный теплообмен между дымовыми газами и охлаждающей их водой. Такие теплообменники при достаточно приемлемых габаритах, умеренном расходе металла на их изготовление и сравнительно невысоком расходе электроэнергии при эксплуатации обеспечивают глубокое охлаждение дымовых газов до 40 °С и конденсацию 60…90 % содержащихся в них водяных паров [1] .

Представим контактный теплообменник в виде цепочки из N ячеек, каждая из которых имеет поверхность теплообмена между водой и газом dF .

N Общая поверхность теплообмена равна F dF. Движение газа и воды проi 1 исходит по схеме противотока. В ячейку поступает газ с массовым расходом G2in = G20 + G12, где G20 – расход сухого газа; G12 – расход влаги, которая содержится в потоке газа в виде пара, имеет на входе в ячейку температуру t2. Вода поступает в ячейку с массовым расходом G1, имеет на входе температуру t1 t2 .

Теплоёмкость сухого газа c2, водяного пара – c12, теплота фазового перехода воды при температуре t2 равна r .

Количество тепла, поступающее в ячейку за время, с потоком влажного газа:

Q2in = [G20 c2t2 + G12(c12 t2 + r)], (1) с потоком воды:

Q1in = G1c1 t1. (2) Теплообмен между влажным газом (парогазовой смесью) и водой происходит в результате протекания двух процессов: конвекции и массообмена .

Так как в контактном теплообменнике температура газа всегда больше температуры воды, то тепловой поток конвекцией всегда направлен в одну сторону: от газа к воде. Теплота от газа к воде передаётся конвекцией в количестве Qk = (t2 – t1s)dF, (3) где – коэффициент теплоотдачи от газа к воде конвекцией; t1s – температура поверхности воды, равная «температуре мокрого термометра», которая определяется как температура влажного газа при его насыщении в адиабатных условиях [2] .

Тепловой поток в результате массообмена может иметь разное направление:

1. Если температура парогазовой смеси больше температуры точки росы, то происходит испарение воды из плёнки. Тепловые потоки идут в противоположных направлениях (конвекцией – от парогазовой смеси к воде, массоотдачей – от воды к парогазовой смеси) .

2. В противном случае уменьшение температуры парогазовой смеси в результате передачи от нее тепла воде конвекцией приводит к конденсации из неё водяного пара. Тепловые потоки идут в одном направлении – от парогазовой смеси к воде .

Рассмотрим сначала случай 1. Количество тепла, передаваемое от воды к парогазовой смеси с потоком конденсирующейся влаги:

–  –  –

где Mw и Mgd – молекулярные массы воды и сухого газа соответственно;

р – давление в данном сечении аппарата .

В случае 2 при уменьшении температуры парогазовой смеси конденсируется часть находящегося в ней водяного пара, равная разности влагосодержаний, соответствующих условию = 1 при t2in и t2out. Температура точки росы, зависящая от влагосодержания, уменьшается .

Количество сконденсировавшейся влаги равно

–  –  –

Представленная методика расчета реализована в виде программы в среде MathCAD .

Библиографический список

1. Аронов, И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа / И.З. Аронов. Л.: Недра, 1990. 280 с .

2. Кириллин, В.А. Техническая термодинамика / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. М.: Наука, 1979. 512 с .

УДК 628.356.001.57 М.Н. Богачева Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

В настоящее время актуальной и важной экологической проблемой является утилизация осадков сточных вод. Например, после биологической очистки сточных вод образуется активный ил, который должен быть утилизирован [1] .

Наиболее распространенным способом термической обработки влажного ила является конвективная сушка. Классический метод моделирования и вычисления процесса сушки, основанный на решении балансовых уравнений тепломассообмена, не учитывает распределения температуры и влажности ила, а также температуры и скорости газа по устройствам. При расчете процесса используется нульмерная модель и определяется средняя величина того или иного параметра. Усреднение величин приводит к неточности результатов. Поэтому актуальной задачей является разработка ячеечных моделей более высокой размерности (одномерные, двухмерные, трехмерные и т. д.) .

Особенность использования ячеечных моделей в том, что балансовые уравнения записываются для малого, но конечного объема, на уровне которого возможна идентификация параметров соответствующих моделей. Объектом описания становится вектор состояния – организованная совокупность значений моделируемой величины, а основным оператором - переходная матрица, описывающая изменение вектора состояния от одного момента времени к другому [2] .

Методика расчета с помощью ячеечных моделей приводит к повышению точности результатов, а также к возможности решать новые оптимизационные задачи. Построение модели рассмотрим на примере ячеечного описания тепломассобменного процесса в сушилках с кипящим слоем, преимуществом которых по сравнению с другими сушильными установками конвективного типа является развитая поверхность контакта между частицами и сушильным агентом, а также интенсивное испарение влаги из материала [3] .

Для моделирования разделим процесс сушки на две параллельные цепи ячеек, внутри каждой из которых движется газ (сушильный агент) или влажный ил (материал). На рис. 1 представлена ячеечная модель процесса, являющаяся объектом одномерного моделирования. Это противоток с локализованными подачами компонентов (газа и влажного ила) .

Эволюция вектора состояния (запаса теплоты) при переходе вдоль цепи определяется рекуррентным матричным равенством Q k 1 PQ Q k Qист Q k, k (1) где находящиеся в правой части векторы и операторы имеют следующий смысл .

–  –  –

где W k – вектор передачи влаги от параллельной цепи; вектор описывает массообмен между ячейками компонентов .

W k k. * F. * pm p. *, (9) где k – вектор коэффициентов массоотдачи; p m – вектор давления насыщенного пара при температуре материала; p – вектор парциального давления водяного пара в газе .

Построение оставшихся векторов в матричном равенстве (8) аналогично векторам равенства (1), только в данном случае рассматривается вектор запаса влаги, а не теплоты .

Представленная ячеечная модель позволяет создать инженерную методику расчета рассматриваемого процесса с помощью современных средств компьютерного моделирования, ориентированных на операции с матрицами. На рис. 2 в качестве примера показаны результаты расчета эволюции распределения температуры ила и газа, а также влажности ила по высоте четырехсекционной сушилки с кипящим слоем .

Рис. 2. Эволюция распределения влажности ила (1), температуры ила (2) и газа (3) по высоте четырехсекционной сушилки с кипящим слоем Библиографический список

1. Web:http://www.ekoton.com/index.php?option=com_content&view=art icle&id=83&Itemid=185&lang=ru .

2. Медведев, В.Б. Моделирование и расчет тепловых процессов в регенеративных утилизаторах теплоты с циркулирующей гранулированной насадкой: дис. … канд. техн. наук / В.Б. Медведев. Иваново, 2009. 112 с .

3. Иванов, В.И. Сушка дисперсных материалов в сушилке кипящего слоя непрерывного действия: дис. … канд. техн. наук / В.И. Иванов. Иваново, 2010. 120 с .

УДК 621.1.016.4 А.Н. Хусаинов, Н.В. Виноградова, Н.Н. Елин, В.Е. Мизонов* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский государственный энергетический университет

ОБ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРАХ УКЛАДКИ КИРПИЧНОЙ

САДКИ ПРИ ОБЖИГЕ

–  –  –

Введем время 2 – время выдержки садки при температуре обжига. В него же может быть включено время задержки прогрева внутренних зон сплошного материала относительно внешних, обусловленное конечной скоростью распространения теплоты внутрь материала, которое не принято во внимание допущением о термической тонкости садки (точное решение задачи о прогреве садки приведено в работе [1]). Тогда время

–  –  –

УДК 621.1.016 Е.Г. Авдюнин, А.Б. Трояновский Ивановский институт ГПС МЧС России Ивановский государственный энергетический университет

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ КОТЛА ПТВМ-100

ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

Система теплоснабжения может быть представлена в виде единой системы, состоящей из двух и более последовательно взаимосвязанных циркуляционных колец. Расчетный анализ проводился для рабочего диапазона теплопроизводительности котла при ступенчатом снижении его относительной тепловой нагрузки от номинальной (100 %) до минимально допустимой. При нагрузках Q/Qн 0,6, когда снижаются интенсивность образования топливно-воздушной смеси и температурный уровень в зоне горения, ухудшение полноты сгорания топлива в расчетах учитывается повышением тепловых потерь q3 и q4. В целях совершенства смесеобразования для снижения топочных потерь при нагрузках Q/Qн 0,6 предусматривается увеличение коэффициента избытка воздуха "т .

Потеря теплоты от наружного охлаждения котла при пониженных нагрузках, %, определяется из выражения Qн q5 q5 н, (1) Q где qн5 и Qн – характеристики, принимаемые из расчета котла на номинальную нагрузку (базовый вариант) .

Расчетная схема котла представляет собой совокупность трех однолинейных схем последовательно соединенных участков газохода и поверхностей нагрева применительно к газовому, водяному и воздушному трактам котла. Применительно к отдельному тракту, учитывая его особенности,

–  –  –

По результатам вариантных расчетов изображаются графики, показывающие изменение температуры уходящих газов ух, температуры газов на выходе из топочной камеры "т, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах ух в зависимости от значений Q .

Расчеты проводились для водогрейного котла ПТВМ-100. Минимальное значение КПД котла (брутто) с уменьшением теплопроизводительности от 105,3 до 39,8 Гкал/ч при низких температурах наружного воздуха (-12 до -40 оС) возрастает в пределах от 88 до 91,9 %, что соответствует зависимости кmin=88,1 + 0,17(105,3-Qк)0,75 (6) Максимальное абсолютное отклонение расчетных данных от результатов математической обработки не превышает 0,1 % .

Соответственно при снижении нагрузки температура уходящих газов уменьшается до 99оС, а температура на выходе из топки – до 1010 оС, что допустимо по условиям нормальной эксплуатации водогрейного котла .

При теплоте сгорания природного газа 10 170 ккал/м3 с увеличением производительности в указанных ранее пределах расход топлива возрастает от 5330 до 13863 м3/ч и аппроксимируется зависимостью Bг = 13863 – 198(105,3 – Qк)0,89. (7) Максимальное относительное отклонение расчетных данных от результатов математической обработки не превышает 3,1 % .

При постоянно повышающейся стоимости топлива практический и экономический интерес представляет изменение КПД котла (брутто) и расхода топлива в зависимости от температуры наружного воздуха при неизменной теплопроизводительности. Расчеты проводились при Q=105,3 Гкал/ч и температуре воздуха от 0 до -40 оС. В результате исследований были получены следующие данные (см. табл. 2) .

Обобщающие зависимости для КПД котла и удельного расхода топлива имеют следующий вид:

к = 88,15 + 0,0291(tнар + 40)1,07 + 0,17(105,3 – Qк)0,75; (8) bг = 20143– 8,43(tнар + 40) – 287,7(105,3 – Qк)0,89. (9)

–  –  –

Как установлено, для котла ПТВМ-100 удельный расход условного топлива зависит от температуры наружного воздуха и теплопроизводительности агрегата. При tнар= -40 °С bу = 190–200 кг у.т./Гкал, а при tнар= 0 °С, соответственно, 185–198 кг у.т./Гкал .

В результате решения задачи получены численные зависимости и разработан аналитический аппарат, которые позволят обеспечить определение оптимальных параметров состояния технологических параметров водогрейных котлов. В качестве критерия оптимальности при решении задачи может быть принят минимум полных затрат на реализацию процесса нагрева воды .

Библиографический список

1. Носков, А.И. Руководство для пользователей: справочные материалы по программе ТРАКТ / А.И. Носков. Подольск, 1984. 40 с .

2. Методические указания по теме «Тепловой поверочный расчет паровых котлов на ЭВМ ЕС» / В.Л. Гудзюк [и др.]. Иваново, 1989. 36 с .

3. Производственные и отопительные котельные / Е.Ф. Бузников [и др.]. М.: Энергия, 1974. 232 с .

4. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства: отраслевой каталог 15–83 / Г.М. Вишерской [ и др.]. М., 1983. 225 с .

5. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / под ред. Н. В. Кузнецова [и др.]. М.: Энергия, 1973. 296 с .

УДК 699.86 М.С. Кононова Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРИ ОБРАБОТКЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАСПОРТОВ

ЗДАНИЙ Согласно [1], все здания должны иметь теплоэнергетический паспорт, методика составления которого приведена в [2] и включает в себя определение геометрических, теплотехнических и теплоэнергетических параметров здания. В работе [3] предлагается метод оценки энергосберегающего потенциала жилых зданий на основе сравнения теплоэнергетических паспортов, составленных для исходного состояния здания и после проведения энергосберегающих мероприятий с учётом современных норм .

Ниже приводится алгоритм обработки теплоэнергетических паспортов зданий, имеющий целью выявление влияния геометрических и теплотехнических параметров на расход тепловой энергии на отопление зданий. На рисунке приведена блок-схема предлагаемого алгоритма .

На начальном этапе формируются варианты исходных данных к расчётам, при этом некоторые исходные параметры являются общими для всех вариантов: климатологические данные, расчётные параметры внутреннего воздуха. Варьируемыми параметрами являются размеры здания в плане и по высоте, коэффициент остеклённости, а также сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций .

Далее для каждого здания вычисляются показатели теплоэнергетического паспорта, при этом целесообразно использование программы Excel, ускоряющей проведение большого количества однотипных расчётов .

Рис. Блок-схема алгоритма обработки параметров теплоэнергетических паспортов зданий На следующем этапе для выявления влияния одних параметров на другие делается выборка из полученных результатов расчётов интересующих показателей .

В качестве примера можно привести следующие варианты исследуемых зависимостей:

– влияние коэффициента компактности на удельную тепловую характеристику здания;

– зависимость расхода теплоты на отопление от объёма здания;

– изменение трансмиссионного коэффициента теплопередачи в зависимости от коэффициента остеклённости .

При построении графиков, иллюстрирующих исследуемые зависимости, удобно использовать программу Advanced Grapher, выстраивающую графические зависимости при введении соответствующих численных значений и определяющую аналитическую функцию, наиболее точно описывающую полученные графики .

Таким образом, применение современных программных продуктов значительно повышает эффективность и точность проведения научных исследований, связанных с обработкой теплоэнергетических паспортов зданий .

Библиографический список

1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий [Текст]. М.: Госстрой России, 2003. 28 с .

2. СП 23-101-2000. Проектирование тепловой защиты зданий [Текст] .

М.: Госстрой России, 2000. 160 с .

3. Кононова, М.С. Оценка энергосберегающего потенциала жилой застройки на основе анализа теплоэнергетических паспортов зданий [Текст] / М.С. Кононова // Известия вузов. Строительство. 2009. № 10. С. 105–109 .

УДК 666.9.022.3:681.3 В.И. Колобердин Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОМПОНЕНТОВ

МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ВЯЖУЩИХ

МАТЕРИАЛОВ Строительные минеральные вяжущие материалы получают в основном путём дробления минерального сырья, перемешивания, термической обработки и тонкого измельчения полученного клинкера с добавками .

Производство минеральных вяжущих представляет собой комплекс механических, термических, химических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в определённой последовательности, и относится к крупнотоннажным, энергоёмким производствам, поэтому исследования и разработки в этой области являются актуальными и значимыми для дальнейшего развития теории и практики технологии производства вяжущих материалов. Портландцемент получают тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, содержание которого позволяет регулировать скорость схватывания вяжущего и некоторые другие свойства. Клинкер получают обжигом до спекания гранул тонкодисперсной однородной сырьевой смеси во вращающихся печах, состоящей в основном из известняка, глины и других материалов. При сухом способе получения клинкера исходные компоненты после дробления подвергаются высушиванию в теплообменниках отработанным газовым теплоносителем из печи обжига, перемешиванию и совместному помолу в шаровых мельницах. До обжига сырьевую муку гранулируют с размером гранул 5…30 мм. Полученные гранулы обжигают во вращающихся печах с предварительным нагревом их в циклонных теплообменниках отходящими из печи газами до 800…850 оС с частичной декарбонизацией известняка. В печи заканчивается процесс декарбонизации, начинается и завершается процесс спекания, то есть гранулы компонентов сырьевой муки здесь превращаются в гранулы их твёрдого раствора (гранулы цементного клинкера). После выгрузки клинкера из печи и охлаждения его перемешивают в определённой пропорции с гипсом и измельчают в шаровых мельницах (см.: Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп.

М.:

Стройиздат, 1986. С. 176). Процесс обжига и спекания компонентов сырьевой муки характеризуется тепломассообменом между поверхностью гранулы и омывающим её высокотемпературным потоком теплоносителя, при этом на поверхности входящей в гранулу обжигаемой частицы известняка и на поверхности самой гранулы образуются растущие по толщине слои оксида кальция и расплава, соответственно, препятствующие тепломассообмену, тормозящие процесс термо-химической реакции (реакция не идёт до конца), снижающие качество (активность) получаемого цемента ввиду наличия в обожженной грануле непрореагировавшего до конца ядра. В результате этого часть неиспользованной теплоты уходит с газовым потоком из печи в окружающую среду, что снижает КПД тепловой установки и оказывает негативное влияние на экологическую обстановку. Таким образом, современная технология производства портландцемента характеризуется значительными удельными энергозатратами, заниженным качеством получаемого цемента, низкой скоростью декарбонизации известняка и спекания компонентов клинкера, отрицательным воздействием на окружающую среду. Анализ работы и конструкций существующих печей для обжига компонентов сырьевой муки с целью получения портландцементного клинкера показал, что для обжига компонентов сырьевой муки с целью получения клинкера, а также для сокращения и сведения к минимуму указанных недостатков целесообразно проводить обжиг смеси компонентов сырьевой муки в теплотехнических установках иной конструкции, другого принципа действия, в установках с совмещёнными процессами. К таким установкам, например, можно отнести термомеханическую пресссдвиговую установку интенсивного действия, в которой одновременно происходит совместное измельчение (истирание) и интенсивное перемешивание компонентов сырьевой смеси (карбонат кальция + глина и другие включения), механическое активирование, нагрев за счёт теплоты внутреннего трения до температуры её химического реагирования и сама химическая реакция. Использование пресс-сдвиговой обработки смеси компонентов исходного сырья позволяет получить не только высокую степень измельчения, но и максимальную её однородность, позволяет увеличить площадь контакта между истираемыми частицами компонентов, силу их сжатия ввиду создания давления на слой обрабатываемой смеси, что ускоряет химические процессы, доводит их до конца, снижает удельные энергозатраты ввиду непрерывного разрушения образующегося слоя продукта реакции на поверхности реагирующих частиц, повышает качество получаемого цемента .

Использование такой обработки смеси позволяет сразу получить на выходе из установки тонкоизмельчённый порошок цементного клинкера, так как образование твёрдого раствора происходит в установке на уровне микрочастиц в процессе истирания компонентов смеси. Кроме того, использование пресс-сдвиговой обработки сырьевых компонентов позволяет снизить вредное влияние на экологию ввиду сокращения выбросов газового потока в атмосферу в 5 раз, так как в процессе обработки используется теплота внутреннего трения, возникающая при истирании исходной смеси компонентов .

УДК 666.9.022.3:681.3 В.И. Колобердин, В.Д. Гусев Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ПОЛУЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА ОБРАБОТКОЙ

МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В ПРЕСС-СДВИГОВОЙ УСТАНОВКЕ

ИНТЕНСИВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Строительный гипс получают в основном путём одно- или двухступенчатого дробления природного гипсового камня (двуводного гипса) до размеров частиц не более 5…10 мм с последующим помолом и одновременным обжигом в шаровой мельнице, в которую из специального подтопка подают дымовые газы с температурой 600…700 оС. В мельнице природный гипс измельчается и дегидратируется до -полуводной модификации и выносится из неё газовым потоком в сепаратор. Процесс обжига (дегидратации) характеризуется тепломассообменом между реагирующей зоной измельчаемой, обжигаемой частицы природного гипса и омывающим её высокотемпературным газовым потоком теплоносителя, при этом на поверхности обжигаемой частицы образуется растущий по толщине слой твёрдого продукта реакции (полуводного гипса), препятствующий тепломассообмену, тормозящий процесс дегидратации (процесс не идёт до конца), снижающий качество получаемого строительного гипса ввиду наличия в обожженной частице непрореагировавшего до конца ядра двуводного гипса. Скорость тепломассообмена определяется скоростью омывания частицы природного гипса потоком теплоносителя, а скорость омывания частиц в различных частях шаровой мельницы различна (скорость движения теплоносителя у стенок барабана мельницы меньше, чем в его центре .

Скорость измельчения обжигаемых частиц в разных частях барабана различна, что приводит к разной степени разрушения слоя продукта реакции, следовательно, имеет место неодинаковая степень дегидратации (обжига) природного гипса. В результате этого теплота теплоносителя используется не полностью, она уходит с газовым потоком из мельницы в окружающую среду, что не только снижает КПД установки, но и оказывает негативное влияние на экологическую обстановку. Таким образом, современная технология производства строительного гипса характеризуется значительными удельными энергозатратами, заниженным качеством получаемого продукта, низкой скоростью дегидратации, отрицательным воздействием на окружающую среду, невозможностью обжига мелкозернистого (5 мм) природного гипса из отвалов отходов его рассева после дробления .

Анализ принципа работы и конструктивных особенностей существующих установок для измельчения и обжига природного гипсового камня с целью получения строительного гипса показал, что для измельчения и одновременного обжига исходного минерального сырья, а также для сокращения и сведения к минимуму вышеуказанных недостатков целесообразно проводить измельчение и одновременный обжиг исходного материала в установках иной конструкции, другого принципа действия, в установках с совмещёнными процессами. К таким установкам, например, можно отнести термомеханическую пресс-сдвиговую установку интенсивного действия, в которой одновременно происходит совместное измельчение (истирание) и механическое активирование материала, нагрев его за счёт теплоты внутреннего трения до температуры химического реагирования (дегидратации) и сама химическая реакция. Использование пресс-сдвиговой обработки исходного сырья даёт возможность получить не только высокую скорость и степень измельчения, но и максимальную скорость дегидратации, однородность обработки, позволяет увеличить площадь контакта между истираемыми частицами материала, силу их сжатия ввиду создания регулируемого давления на слой обрабатываемого материала, что ускоряет процесс образования теплоты внутреннего трения, процесс дегидратации, снижает удельные энергозатраты ввиду непрерывного разрушения образующегося слоя продукта реакции на поверхности реагирующих частиц, повышает качество получаемого строительного гипса. Использование такой обработки позволяет получить на выходе из установки тонкоизмельчённый строительный гипс, так как дегидратация происходит в установке на уровне микрочастиц в процессе истирания исходного материала (двуводного гипса). Кроме того, использование пресс-сдвиговой обработки сырьевых материалов позволяет снизить вредное влияние на экологию ввиду сокращения выбросов газового потока в атмосферу в 3 раза, так как в процессе обработки используется теплота внутреннего трения материала при его истирании. Удельная мощность действия сил трения определяется параметрами работы пресс-сдвиговой установки: силой давления на истираемый материал и линейной скоростью вращения истирающего ротора установки. Удельная мощность, идущая на процесс дегидратации, определяется производительностью установки и теплотой фазового перехода природного гипса. При определении удельной мощности, идущей на процессы измельчения и механической активации, исходили из того, что механические воздействия на частицу приводят к образованию системы дефектов структуры материала. Одновременно с образованием дефектов в частице происходит процесс релаксации напряжений, «самозаживления»

дефектов, причём эффект измельчения определяется их плотностью. Механические воздействия на частицу материала не только снижают её механическую прочность, но и ослабляют химические связи вещества, повышают его химическую активность, снижают теплоту дегидратации на величину энергии механической активации. Особенностью пресс-сдвиговой обработки природного гипса является максимальное использование эффекта механической активации материала .

УДК 666.9.022.3:681.3 В.И. Колобердин, Н.С. Емельчикова, А.А. Боброва Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОЛУЧЕНИЮ

СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ В ПРЕСС-СДВИГОВОЙ

УСТАНОВКЕ ИНТЕНСИВНОГО ДЕЙСТВИЯ

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ ИЗВЕСТНЯКА

Строительная известь является продуктом крупнотоннажного производства с энергоемкой технологией, поэтому любые, даже незначительные, усовершенствования в этой области приводят к значительному материальному и энергосберегающему эффекту. Поэтому исследования в этой области являются, несомненно, актуальными и представляют собой как научный, так и практический интерес .

Современное производство строительной извести представляет собой довольно громоздкий и сложный процесс, включающий в себя, в основном, три стадии: дробление и грохочение известняка перед обжигом; обжиг известняка; дробление и помол комовой извести [1, 2]. Обжиг известняка в настоящее время в основном осуществляется в шахтных и вращающихся печах [1–4]. Однако сейчас получает широкое распространение обжиг известняка в печах с кипящим (псевдоожиженным) или с фонтанирующим слоем [1, 2, 5] .

Для дробления известняка и комовой извести используют щековые и молотковые измельчители [6] .

В существующей технологии комовую известь подвергают помолу в сырьевых трубных мельницах, в трубных шаровых мельницах [4], в барабанных мельницах [6]. Несмотря на имеющиеся научные и технические достижения в этой области, производство строительной извести остается энергоемким и низкопроизводительным. Кроме того, существующая техника дробления и помола комовой извести не позволяет снизить вредного для здоровья человека пылевыделения в окружающую среду, что требует применения в помольном цехе индивидуальных защитных средств, вызывающих определенные сложности в обслуживании помольного оборудования .

Трудности помола комовой извести в существующих помольных установках привели к мысли о необходимости создания установки фонтанирующего слоя, в которой обжиг частиц известняка и измельчение (разрушение) образующегося на их поверхности слоя оксида кальция осуществлялись бы одновременно [7] .

Совмещение двух процессов (термическая диссоциация + истирание) снижает энергоемкость измельчения за счет снижения механической прочности известняка при высокой температуре – температуре обжига, а также увеличивает массовую скорость разложения за счет удаления пленки оксида кальция с поверхности реагирующей частицы, препятствующей тепломассообмену и за счет увеличения общей реакционной поверхности реагирующих частиц в единице рабочего объема реактора-измельчителя, так как прореагировавшая и измельченная масса выносится из установки потоком ожижающего агента (газа) и в виде газовзвеси направляется на разделение в циклонные установки .

Однако такой метод получения тонкодисперсной извести имеет существенный недостаток: недостаточная скорость истирания за счет соударения частиц, обжигаемых в фонтанирующем слое. Этот недостаток устраняется за счет организации в фонтанирующем слое термических ударов путем циклического ввода в слой хладагента, например, воды [8, 9]. Возможности такого метода получения тонкодисперсной извести, однако, ограничены. Дело в том, что скорость измельчения пленки продукта реакции на поверхности частиц пропорциональна частоте термических ударов и глубине снижения температуры, а это, в конечном итоге, приводит к росту времени восстановления температуры в установке, к снижению ее производительности .

Несмотря на имеющиеся преимущества перед способом обжига известняка в шахтных и вращающихся печах с последующим измельчением комовой извести в мельницах, последние разработки, однако, не устраняют присущие всем способам недостатки, а именно: относительно высокие удельные энергозатраты и выброс в окружающую среду газовзвеси, содержащей пылевидные частицы оксида кальция по причине несовершенства современных газоочистных устройств .

Значительные удельные энергозатраты объясняются большими потерями через ограждающие конструкции ввиду их развитой поверхности, громоздкости, несовершенства теплозащитных материалов, изделий, наличием на поверхности диссоциирующей частицы известняка растущего на толщине слоя оксида кальция, препятствующего тепломасообмену между основным высокотемпературным газовым потоком и поверхностью непрореагировавшего ядра диссоциирующей частицы известняка .

Указанные недостатки устраняются в разрабатываемом нами способе получения строительной извести на основе термомеханической обработки известняка в пресс-сдвиговой установке интенсивного действия [10]. Суть этого способа состоит в том, что слой зернистого известняка подвергается совместной механической (истиранию) и термической за счет теплоты трения обработке в пресс-сдвиговом (истирающем) измельчителе (установке) интенсивного действия. Такая обработка известняка приводит его к измельчению, механической активации, нагреву за счет теплоты внутреннего трения до температуры термической диссоциации и его обжигу [11] .

Использование в промышленности разрабатываемого способа получения строительной извести позволит не только снизить удельные энергозатраты, уменьшить отрицательное воздействие на экологию, но и сократить капитальные затраты на единицу готового продукта, так как использование теплоты трения для одновременного обжига истираемого известняка позволяет организовать устойчивый, сравнительно легко управляемый процесс производства строительной извести в установке (модуле) малых размеров, исключив процесс обжига известняка в громоздких, трудноуправляемых печах .

Библиографический список

1. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества: учеб. для вузов .

4-е изд., перераб. и доп. / А.В. Волженский. М.: Стройиздат, 1986. 464 с .

2. Перегудов, В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: учеб. для вузов / В.В. Перегудов, М.И. Роговой. М.: Стройиздат, 1983. 416 с .

3. Силенок, С.Г. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкции: учеб. для студ. вузов по специальности «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций» / С.Г. Силенок [и др.]. М.: Машиностроение, 1990. 416 с .

4. Бауман, В.А. Строительные машины: справ. в 2-х т. / В.А. Бауман; под общ. ред. В.А. Баумана и Ф.А. Лапира. М.: Машиностроение, 1977. Т. 2. 496 с .

5. Забродский, С.С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем / С.С. Забродский. М.: Энергия, 1974. 202 с .

6. Сиденко, П.М. Измельчение в химической промышленности / П.М. Сиденко. М.: Химия, 1968. 384 с .

7. Колобердин, В.И. Исследование возможности интенсификации производства тонкодисперсной окиси кальция обработкой карбоната в аппарате типа реактор-измельчитель: автореф. … канд. техн. наук: 05.04.09 / Колобердин Валерий Иванович. Защищена 26.11.71. Иваново, 1971. 32 с .

8. Колобердин, В.И. Термомеханическая интенсификация совмещенных процессов в химической технологии в производстве строительных материалов: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.17.08 / Колобердин Валерий Иванович. Защищена 09.10.97. Иваново, 1997. 42 с .

9. Колобердин, В.И. Влияние термических ударов на процесс измельчения материалов / В.И. Колобердин // Известия вузов. Химия и хим. технология. 1987. Т. 30. Вып. 3. С.125–127 .

10. Колобердин, В.И. Получение минеральных вяжущих материалов на основе термомеханической обработки их сырьевых компонентов / В.И. Колобердин // Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения: Восьмые акад. чтения отделения строительных наук РААСН. Самара: Изд-во Самар. гос. архит.-строит. ун-та, 2004 .

С. 235–238 .

11. Колобердин, В.И. Особенности термомеханической обработки сырьевых компонентов в производстве строительной извести / В.И. Колобердин // Информационная среда вуза: материалы XI Междунар. науч.-техн .

конф. / Иван. гос. архит.-стоит. акад. Иваново, 2004. С. 576–578 .

УДК 666.9.022.3:681.3 В.И. Колобердин Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ИЗВЕСТИ

ПРЕСС-СДВИГОВОЙ ОБРАБОТКОЙ КОМПОНЕНТОВ

МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Гидравлическую известь получают обжигом не до спекания мергелистых известняков, содержащих 6…25 % глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей. Так как гидравлическую известь изготавливают из природного сырья, то для её получения необходимо изыскивать залежи мергелистых известняков с возможно равномерным распределением в них глинистых и песчаных включений. Существующее производство гидравлической извести включает следующие операции: добычу, дробление в дробильных установках и подготовку мергелистого известняка путём рассева, при этом мелкие фракции идут в отвалы, его обжиг в шахтных, вращающихся печах, в печах кипящего или фонтанирующего слоя и сам помол в шаровых мельницах (см.:

Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1986. С. 127]. Процесс обжига характеризуется тепломассообменом между реагирующей зоной обжигаемой частицы известняка и омывающим её высокотемпературным потоком, при этом на поверхности обжигаемой частицы образуется растущий по толщине слой твёрдого продукта реакции (оксид кальция + трёхкальциевый силикат), препятствующий тепломассообмену, тормозящий процесс термо-химической реакции, снижающий качество (активность) получаемой извести ввиду наличия в обожженной частице непрореагировавшего до конца ядра частицы известняка. В результате этого часть неиспользованной теплоты уходит с газовым потоком из печи в окружающую среду, что не только снижает КПД тепловой установки, но и оказывает негативное влияние на экологическую обстановку. Таким образом, современная технология производства гидравлической извести характеризуется необходимостью изыскивать залежи мергелистых известняков с достаточно равномерным распределением в них глинистых и песчаных включений, значительными удельными энергозатратами, заниженным качеством получаемой извести, низкой скоростью декарбонизации, отрицательным воздействием на окружающую среду, невозможностью обжига мелкозернистого известняка из отвалов отходов его рассева после измельчения. Анализ работы и конструкций существующих печей для обжига известняков показал, что для обжига мелкозернистого известняка, а также для сокращения и сведения к минимуму указанных недостатков целесообразно проводить обжиг известняков в теплотехнических установках иной конструкции, другого принципа действия. К таким установкам, например, можно отнести термомеханическую пресс-сдвиговую установку (типа жернового измельчителя) интенсивного действия, в которой одновременно происходит измельчение (истирание) мергелистого известняка, интенсивное перемешивание его компонентов (карбонат кальция + глинистые и песчаные включения), механическое активирование, нагрев за счёт теплоты внутреннего трения до температуры его химического реагирования и сама химическая реакция. При этом в качестве исходного сырья можно использовать мелкозернистый (с крупностью зёрен 5 мм) мергелистый известняк из отвалов отходов его рассева после измельчения (дробления) .

Поэтому исследования и разработки в этом направлении являются, несомненно, актуальными и значимыми для дальнейшего развития теории и практики технологии производства гидравлической извести .

Использование пресс-сдвиговой обработки смеси компонентов исходного сырья позволяет получить не только высокую степень измельчения, но и максимальную её однородность, что ускоряет химические процессы, доводит их до конца, снижает удельные энергозатраты, повышает качество получаемой гидравлической извести. Кроме того, использование такой обработки смеси компонентов исходного сырья, позволяет отказаться от поиска и использования природных мергелистых известняков, достаточно осуществить пресс-сдвиговую обработку смеси требуемого состава из известняка, глины и песка .

Анализ результатов предварительных исследований показывает, что рост активности гидравлической извести, получаемой термомеханической обработкой мергелистого известняка, определяется повышением скорости удельного энергоподвода (при этом удельные энергозатраты снижаются, что объясняется непосредственным возникновением теплоты в массе самого обрабатываемого материала, минуя другие промежуточные пути её подвода, непрерывным разрушением твёрдого продукта реакции на поверхности обжигаемой частицы) улучшающего условия тепломассообмена. Полученные результаты подтверждают возможность регулирования степени декарбонизации известняка, активности известковой массы посредством варьирования величины давления на обрабатываемый слой смеси, скорости вращения и диаметра ротора установки. Кроме того, использование пресс-сдвиговой обработки сырьевых компонентов в производстве гидравлической извести позволяет снизить вредное влияние на экологическую обстановку ввиду снижения выбросов газового потока в атмосферу в 3 раза, так как для термической обработки используется теплота внутреннего трения, образующаяся в процессе истирания компонентов обрабатываемой смеси .

УДК 666.185.41: 001.8 С.В. Федосов, М.В. Акулова, Ю.С. Ахмадулина, Т.Е. Слизнева, В.А. Падохин*, А.В. Базанов* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Институт химии растворов РАН, г. Иваново

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ

НА СВОЙСТВА РАСТВОРА ЖИДКОГО СТЕКЛА

Важной областью использования жидкого стекла является строительная индустрия. Применяют жидкое стекло в огнеупорной промышленности для производства жаростойких и огнеупорных бетонов. Эффективно оно в производстве кислотоупорных бетонов и растворов [1] .

Несмотря на разработку новых видов коррозийностойких материалов, материалы на жидком стекле не потеряли своего значения. Это связано с тем, что новые эффективные полимерные материалы дороги, дефицитны, требуют больших трудозатрат, в ряде случаев не имеют необходимой сырьевой базы, обладают повышенной токсичностью. Кислотоупорные материалы на жидком стекле лишены этих недостатков [2]. Основными характеристиками защитного кислотостойкого материала являются коррозионная стойкость, непроницаемость, нетоксичность, дешевизна [1] .

В данной работе исследовалось влияние механической активации на свойства раствора жидкого стекла. Механическая активация проводилась на установке конусного типа, где раствор жидкого стекла активировался между двумя конусами в течение нескольких минут .

Количество водорастворимого силиката натрия (жидкое натриевое стекло по ГОСТ 13078-81 плотностью от 1,35 до 1,5 и модулем 2,7–3,0) варьировалось от трех целых до нескольких сотых процентов от массы воды. Для экспериментов использовалась бидистиллированная вода, чтобы исключить влияние примесей. Исследовались такие характеристики раствора, как pH и электропроводность. Результаты исследований приведены в таблице .

Таблица Определение pH и электропроводности раствора жидкого стекла

–  –  –

3 4 6,602 0,00237 20 4 6 6,800 0,00311 20

–  –  –

2 2 11,192 8,44 20 3 4 11,198 8,50 20 4 6 11,208 8,57 20

–  –  –

2 2 10,139 1,338 20 3 4 10,085 1,408 20

–  –  –

2 2 9,550 0,0154 20 3 4 9,395 0,0170 20 4 6 9,309 0,0181 20 Из экспериментальных данных видно, что механоактивация в конусном активаторе приводит к увеличению электропроводности воды в 3,40–6,62 раза; воды с жидким стеклом (концентрация 30 г/л) – в 1,03–1,04 раза; воды с жидким стеклом (концентрация 3 г/л) – в 1,22–1,31 раза; воды с жидким стеклом (концентрация 0,3 г/л) – в 1,35–1,59 раза .

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (Проект № 09-08-13071) .

Библиографический список

1. Корнеев, В.И. Жидкое и растворимое стекло / В.И. Корнеев, В.В. Данилов. СПб.: Стройиздат, 1996 .

2. Тотурбиев, Б.Д. Строительные материалы на основе силикатнатриевых композиций / Б.Д. Тотурбиев. М.: Стройиздат, 1988 .

УДК 541.123 С.В. Федосов, М.В. Акулова, Т.Е. Слизнева, В.И. Касаткина, В.А. Падохин* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Институт химии растворов РАН, г. Иваново

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ НА ОСНОВЕ

МЕХАНОМАГНИТОАКТИВИРОВАННОГО РАСТВОРА

СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА С-3 Для изучения характера действия механомагнитоактивированной воды затворения, содержащей суперпластификатор С-3, на скорость химических реакций и структурные свойства мелкозернистого бетона были применены дифференциально-термический (ДТА) и термогравиметрический (ТГА) анализы .

–  –  –

Температура максимального развития реакции определялась по кривой ДТГ в точке перелома кривой. По величине площадей и пиков выявлялась степень интенсивности физико-химических процессов. Гидратационную активность цемента оценивали по количеству химически связанной воды. За основу для расчета степени гидратации C3S была принята интенсивность эндотермического пика, соответствующего разложению Са(ОН)2. Данные по потерям массы образцов при нагревании представлены в табл. 2 .

–  –  –

1 4,05 0,81 0,24 1,5 6,4 2 3,47 0,4 0,18 1,55 5,6 3 4,3 1,33 0,79 1,48 7,9 4 1,2 0,47 0,02 0,36 2,05 5 1,35 0,6 0,02 0,23 2,20 6 1,47 0,36 0,02 0,32 2,17 Получены термогравиаграммы разложения продуктов гидратации цемента со всеми необходимыми параметрами для определения порядка реакции. Их фрагменты приведены на рисунке .

Наилучший эффект наблюдался при исследовании пробы № 4. Для этого образца по глубине пика первого эндоэффекта и по наименьшему количеству испаренной несвязанной воды в температурном интервале от 140 до 290 С можно судить о полноте реакции гидратации портландцемента с образованием цементного геля, состоящего в большей степени из Аl(ОН)2 и Fе(ОН)2 и в меньшей из Са(ОН)2 в слабозакристаллизованной форме. При более полной гидратации, скорость ее несколько замедляется, в результате чего происходит равномерное и однородное распределение продуктов гидратации в промежутках между зернами цемента, достигается увеличение общей площади контактов на первой стадии твердения. У данного образца выявлено замедление срока схватывания, уменьшение величины водоотделения. Смещение второго и третьего эндоэффектов в высокотемпературную область (зону разрушения) при более длительном интервале, а также наибольшая потеря массы при дегидратации гидросиликата кальция и при декарбонизации кальцита говорит об улучшении структуры исследуемой композиции .

Представленные данные свидетельствуют о достаточно строгой зависимости кинетических характеристик твердения цемента от технологического режима активации водной системы, содержащей добавку С-3 определенной концентрации, от таких его параметров, как скорость вращения активатора и время обработки .

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (Проект № 09-08-13671) .

УДК 691.629.67 С.В. Федосов, М.В. Акулова, Т.Е. Слизнева, И.С. Тихомиров, В.А. Падохин* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Институт химии растворов РАН, г. Иваново

ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА НЕАВТОКЛАВНОГО

ПЕНОБЕТОНА В настоящее время наметились две группы направлений получения пенобетонов неавтоклавного твердения с улучшенными эксплуатационными свойствами. К первой группе относятся способы изменения состава пенобетона, ко второй – методы улучшения технологии его получения .

В состав пенобетона входят следующие компоненты [1]: портландцемент, кварцевый песок, кислая зола-унос ТЭС, волокнистая добавка, вода, пенообразователь (преимущественно клееканифольный), а также химические добавки и поверхностно-активные вещества .

Изменяя состав смеси, можно влиять на те или иные свойства пенобетона. Так, Ю.А. Белов с соавторами [2] предложили использовать в качестве поризующей добавки сгущенные сточные воды дрожжевого производства на основе сульфатов и хлоридов щелочных металлов, дополнительно молотую негашеную известь и пластифицирующую добавку. Полученый пенобетон плотностью 500–750 кг/м3 обладал прочностью 0,5–1,2 МПа. Авторы [3] запатентовали строительный раствор, содержащий портландцемент, воду и пенообразующую добавку – стеарат калия С17Н35СООК, а также дополнительно наполнитель, мас. %: СаСО3 – 65, MgCO3 – 35. В результате теплозащитные свойства пенобетона улучшились. М.В. Краснов и Ю.Д. Чистов [4] решили проблему повышения теплоизоляционных свойств пенобетона, предложив использовать в качестве заполнителя пылевидный продукт дробления бетонных конструкций. С.И. Павленко с соавторами [5] получили теплоизоляционные материалы со средней плотностью 300–700 кг/м3 и прочностью 0,15–4 МПа на бесцементном вяжущем .

Другим важным направлением улучшения характеристик пенобетона является совершенствование способа получения строительных смесей. Один из вариантов – совершенствование способа смешивания компонентов цементного теста. Например, для сведения усадки готового пенобетона к минимуму составляющие смешивают в три стадии [6]: 1) готовят растворную смесь, используя только часть исходных твердых компонент; 2) готовят пену и вводят в раствор; 3) в полученную массу вводят оставшиеся сухие компоненты. Авторы [7] разработали способ одностадийного турбулентнокавитационного перемешивания всех компонентов пенобетонной смеси. Размер пор составял менее 0,8 мм в диаметре. Процесс приготовления пенобетона включал период гомогенизации (малая скорость вращения вала) и период поризации (большая скорость вращения вала). Изобретение [8] основывается на активации растворной смеси в специальном устройстве с возможностью поддува цементно-водной суспензии сжатым воздухом при регулировании времени перемешивания. Этот способ является развитием традиционного мокрого и вибродомола цемента .

И, наконец, применяются различные способы активации растворной смеси или ее составляющих. А.А. Ахундов с соавторами [9] подвергают механической активации сухую смесь из вяжущего и наполнителя, затем вводят в раствор добавки и снова перемешивают, после чего очень быстро смешивают с пеной. В результате повышается стойкость против расслоения составляющих пенобетона. Авторы [10] для увеличения прочности бетона наряду с механохимической активацией цемента применяют механохимическую активацию воды затворения. Однако в производстве пенобетона активация воды затворения применяется недостаточно широко. Поэтому в ИГАСУ изучаются различные способы управления свойствами бетонов, в том числе и пенобетонов, посредством обработки водных растворов, используемых для затворения цементного теста. При этом технологические параметры подбираются на основе математических моделей, описывающих изучаемые процессы .

Библиографический список

1. Инструкции по изготовлению ячеистого бетона: CH 277-80. М.:

Стройиздат, 1981. С. 3–10 .

2. Пат. 2038340 РФ. Сырьевая смесь для приготовления тяжелого бетона, сырьевая смесь для приготовления поризованного бетона, сырьевая смесь для приготовления пенобетона, добавка в бетонную смесь; опубл .

27.06.1995. БИПМ № 18 .

3. Пат. 2236390 РФ. Строительный раствор; опубл. 20.09.2004 .

БИМП № 26 .

4. Пат. 2351575 РФ. Композиция для изготовления теплоизоляционно-конструкционного пенобетона неавтоклавного твердения; опубл .

10.04.2009. БИПМ № 10 .

5. Пат. 2038340 РФ. Легкий ячеистый бетон; опубл. 10.05.2007 .

БИМП. № 13 .

6. Пат. 2150448 РФ. Способ получения пенобетонной смеси; опубл .

10.06.2000. БИПМ. № 16 .

7. Пат. 2081099 РФ. Способ приготовления поризованной строительной смеси и устройство для его осуществления; опубл. 10.06.1997, БИПМ № 15 .

8. Пат. 2306221 РФ. Способ получения сырьевой смеси для производства неавтоклавного пенобетона и устройство для его осуществления;

опубл. 20.09.2007. БИПМ № 26 .

9. Пат. 2128154 РФ. Способ получения пенобетона; опубл. 27.03.1999 .

БИПМ № 9 .

10. Пат. 2361848 РФ. Способ приготовления бетонной смеси; опубл .

20.07.2009. БИПМ № 20 .

УДК 666.972.17:519.8 С.В. Федосов, М.В. Акулова, Т.Е. Слизнева, А.Н. Стрельников, В.А. Падохин* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Институт химии растворов РАН, г. Иваново

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ,

ЗАТВОРЁННЫХ НА ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ,

АКТИВИРОВАННЫХ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ

Одним из основных направлений повышения морозостойкости бетонов является применение модифицирующих добавок, среди которых попрежнему ведущее место занимает группа химических соединений, относящихся к электролитам. Другим направлением изменения свойств бетонной смеси является активация её компонентов, в частности, воды затворения. В работах [1, 2] представлены результаты исследования влияния различных режимов механомагнитной активации воды на такие свойства цементных композитов, как прочность цементного камня при сжатии и при изгибе, сроки схватывания и густота цементного теста, а также подобраны технологические режимы и концентрации добавок, обеспечивающие наилучшие значения рассматриваемых физико-механических характеристик .

В данной работе рассматривается еще один очень важный показатель качества бетона – морозостойкость. Эксперименты проводились на лабораторной установке – механоактиваторе с магнитом [2]. В опытах использовались следующие материалы: вяжущее – портландцемент М500 Мордовского и Белогородского заводов; песок (ГОСТ 8735-75); водопроводная вода, в качестве химических добавок применялись тиосульфат натрия технический Na2S2O3 (ГОСТ 244-76), хлорид кальция CaCl2 технический кальцинированный (ГОСТ 450-77). Морозостойкость исследовали по ГОСТ 10180-78 .

–  –  –

0.165 0.300

–  –  –

240-260 220-240 200-220

–  –  –

0.5

–  –  –

300-320 300 280-300

–  –  –

Рис. 3. Зависимость морозостойкости от концентрации CaCl2 и частоты вращения ротора при времени активации 2 мин 45 с Хлорид кальция обеспечивает большую морозостойкость по сравнению с тиосульфатом натрия, причем оптимальная концентрация CaCl2 в воде затворения несколько выше, чем концентрация Na2S2O3. Выбранные параметры хорошо согласуются с параметрами, найденными в [1, 2] .

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (Проект № 09-08-13671) .

Библиографический список

1. Федосов, С.В. Изучение роста предела прочности цементного камня при различных режимах активации воды затворения и концентрации хлорида кальция / С.В. Федосов, М.В. Акулова, Т.Е, Слизнева, А.Н. Стрельников // Информационная среда вуза. Иваново: ИГАСУ, 2009 .

С. 495–497 .

2. Федосов, С.В. Применение механомагнитной активации для снижения количества вводимых добавок в бетон / С.В. Федосов, М.В. Акулова, А.Н. Стрельников, Т.Е. Слизнева // Вестник БГТУ им. Шухова. 2009 .

№ 3. С. 21–25 .

УДК 666.762 А.А. Овчинников, О.А. Сёмин, М.Н. Щербакова Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ОПТИМИЗАЦИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА

ЗАПОЛНИТЕЛЯ БЕТОНА НА КОМПОЗИЦИОННОМ ВЯЖУЩЕМ

Как известно, на свойства бетона в большей степени оказывает влияние тип применяемого вяжущего, так как именно в вяжущем происходят химические реакции при твердении, наборе прочности и эксплуатации, в то время как заполнитель по большей части остается инертным. Однако от типа и гранулометрического состава заполнителя зависит такое важнейшее свойство бетона как структура. Оптимизация структуры позволяет не только снизить расход вяжущего при сохранении физико-механических свойств бетона, но и компенсировать внутренние напряжения, появляющиеся в твердеющем вяжущем, что способно повлиять на прочность композита. Заполнитель способен компенсировать усадочные и деформативные явления в теле бетона, образуя каркас. От заполнителя зависят также и стойкость бетона к агрессивным воздействиям окружающей среды, плотность и теплопроводность .

В свете всего вышесказанного особое внимание к заполнителю кажется обоснованным и необходимым. Более того, большинство современных высокопрочных бетонов на композиционном вяжущем содержат тонкомолотые добавки. Зачастую эти добавки являются активными и выполняющими роль компонента вяжущего, однако в период приготовления смеси и формования они практически инертны, поэтому их целесообразно рассматривать в качестве наполнителя, влияющего на реологические свойства бетонной смеси и формирование плотной структуры бетона .

Формирование структуры композиционных строительных материалов – процесс достаточно сложный. Это результат совместного протекания гидрато- и структурообразования в вяжущем в процессе формования и твердения. Для повышения прочности наполненных бетонов, на конечной стадии формирования структуры необходимо достижение максимальной концентрации дисперсной фазы, а при условии оптимальной дисперсности частиц – предельной упаковки зерен и уплотнения системы. Количество дисперсной фазы определяется видом и назначением бетона, а достижение оптимальных концентраций дисперсной фазы регулируется гранулометрическим составом и количеством крупного заполнителя в системе. При затворении таких систем связкой, частицы тонкомолотой добавки в пространственной сетке фиксируются с помощью коагуляционных контактов [1–2] .

Обладая высокой удельной поверхностью, наполнитель на микроуровне влияет на физико-химические процессы у поверхности раздела фаз .

Так происходит образование контактов между клеящей массой и зернами наполнителя, растут эпитаксиальные контакты близкой химической природы при непосредственной достройке кристаллической решетки минералов наполнителя. В соответствии с учением Гиббса-Фольмера, энергия образования зародышей кристаллов значительно уменьшается при наличии центров кристаллизации, которыми служат частицы наполнителя [3] .

Уменьшая свободную поверхностную энергию между твердой и жидкой фазами за счет энергии поверхностного раздела, наполнитель существенно ускоряет кристаллизацию новообразований .

По мере роста кристаллов новообразований происходит заполнение микропор вяжущего геля. В результате при оптимальной концентрации и дисперсности наполнителя образуется мелкодисперсная структура связующего [1–3], что благоприятно отражается на технических свойствах искусственного камня. В исследованиях П.П. Будникова [3] установлено, что при введении наполнителя в вяжущее скорость твердения и прочность возрастают до тех пор, пока все зерна наполнителя остаются окруженными продуктами гидратации .

Наряду с конструктивным, возможно и деструктивное влияние наполнителя. В случае, если параметры наполнения выходят за пределы оптимума, во всем объеме цементного камня или на отдельных его участках, что тоже вероятно, возникают растягивающие напряжения. Таким образом, при избытке наполнителя с высокой дисперсностью зерен возникают участки самонапряжения, что по мере роста кристаллов может привести к образованию трещин и другим нарушениям однородности микроструктуры. Для снятия таких деструктивных напряжений необходимо включение в состав наполнителя частиц больших размеров, при котором возможно образование эпитаксиальных контактов нового типа, основанных на силах электростатического притяжения и механического защемления .

В гидратационных системах на мезоуровне на физическом взаимодействии частиц существенно сказываются стесненные условия, которые отличаются резким увеличением объемной концентрации твердой фазы и переводом части воды в пленочную. Применение наполнителей при постоянстве других параметров смеси способствует созданию таких условий на коагуляционной стадии структурообразования .

Следует учитывать, что силы сцепления, аддитивно увеличиваясь в соответствии с ростом числа элементарных контактов при уменьшении, до определенных пределов, толщины прослойки связующего, вызывают их агрегирование во всем мезообъеме. Это подтверждается фактами образования ассоциатов наполнителей или кластеров [4] .

В соответствии с выводами работ [4–5], образование кластеров приводит, наряду с улучшением организации структуры, к появлению внутренних неоднородностей поверхностей раздела за счет концентрации нормальных и тангенсальных напряжений. Поэтому по мере увеличения степени наполнения повышается вероятность преобладания деструктивных процессов структурообразования. При переходе через некоторую критическую (предельную) степень наполнения происходит резкое изменение баланса процессов формирования прочности цементного камня и, как следствие, последняя резко уменьшается. Для предотвращения деструктивных процессов при вытеснении цементной матрицы из единицы объема следует заменить кластеры на минеральные частицы с размерами, равными или превышающими их на порядок. Такими частицами служат зерна мелкого и крупного заполнителя .

Макроуровень характеризуется формированием бетонов на двух подуровнях: наполненное вяжущее – заполнитель и наполнитель – вяжущее. В этом случае наполнитель должен обеспечить максимальную адгезионную прочность между связующим и заполнителем, максимальную когезионную прочность связующего, минимальную пустотность за счет вытеснения вяжущего в контактную зону и общую пустотность бетона в целом. При этом степень наполнения должна быть такой, чтобы на начальной стадии формирования структуры были обеспечены заданные реологические параметры смеси .

Прочность контактной зоны при прочих равных условиях является основным структурным показателем, который определяет прочность бетона в целом. Основным параметром, характеризующим прочность контактной зоны, принято считать толщину прослойки затвердевшего вяжущего, формирование которой под влиянием энергетических полей поверхности и химикоминералогического состава заполнителя протекает иначе, чем в объеме. Оптимальная толщина прослойки затвердевшего вяжущего определяется из условия обеспечения максимальной объемной концентрации каркаса из частиц заполнителя при одновременном удовлетворении требований к реологическим и прочностным свойствам. Расстояние между смежными элементами жесткого каркаса регулируется в основном удельным содержанием вяжущего и жидкости в бетоне. Известно, что уменьшение межзерновых расстояний в растворах на кварцевом песке с 210 до 30 мкм позволяет в 1,5–2 раза увеличить твердость цементного камня, связывающего зерна заполнителя. Без регулирования соотношения наполнителя с заполнителем и гранулометрического состава достичь столь тонкой прослойки вяжущего, близкой к удвоенной ширине контактного слоя, весьма затруднительно, поскольку требуется высокая степень отощения смесей, при которой значительно ухудшаются условия их приготовления и формования .

Как вытекает из представленных выше теоретических предпосылок, для получения наиболее оптимального состава бетона необходимо обеспечить следующие условия:

1. На конечной стадии формирования структуры необходимо достижение максимальной концентрации дисперсной фазы, а при условии оптимальной дисперсности частиц – предельной упаковки и уплотнения системы .

2. Энергия образования зародышей кристаллов значительно уменьшается при наличии центров кристаллизации, которыми могут служить частицы наполнителя .

3. Для снятия деструктивных напряжений, возникающих при избытке наполнителя с высокой дисперсностью зерен, необходимо включение в состав наполнителя частиц больших размеров. Такими частицами служат зерна мелкого и крупного заполнителя .

4. На макроуровне наполнитель должен обеспечить максимальную адгезионную прочность между связующим и заполнителем, максимальную когезионную прочность связующего, минимальную пустотность за счет вытеснения вяжущего в контактную зону и минимальную общую пустотность бетона в целом .

В большинстве случаев количество наполнителя, в случае с бетоном на композиционном вяжущем, оптимизировано под это вяжущее, поэтому изменение его состава нецелесообразно. В вяжущем уже содержится окончательное количество наполнителя. Принятые в технологии строительных материалов методы расчета состава бетона заключаются в определении межзерновой пустотности заполнителя и его открытой пористости, которые необходимо заполнить вяжущим, с учетом толщины обмазки зерен заполнителя, при этом количество мелкой фракции рассчитывается с позиции вытеснения вяжущего из межзерновых пустот. Чрезмерный расход мелкой фракции приводит к увеличению площади поверхности заполнителя и как следствие – к перерасходу вяжущего. Поэтому оптимальным зерновым составом заполнителя будет смесь фракций минимальной пустотности, то есть максимальной средней плотности, и с максимальным модулем крупности. Исходя из полученных значений, определяется количество вяжущего с учетом толщины обмазки зерен заполнителя .

Учитывая проработанность вопросов оптимизации гранулометрического состава бетонных композитов, разработка бетона может быть сведена к расчету количества заполнителя при принятом постоянном соотношении вяжущего и наполнителя. Так, для мелкозернистого бетона максимально крупной фракцией заполнителя будет фракция 5,0–2,5 мм .

Простое введение заполнителя непрерывного состава с зернами 5,0–0,315 мм и модулем крупности 1,3 в вяжущее показывает, что превышение соотношения вяжущее: заполнитель более 1 : 1,5 по массе приводит к почти линейному падению прочности, вплоть до полного отсутствия таковой, что, рассматривая наполнитель как мелкую фракцию заполнителя, соответствует теоретическим ожиданиям – межзерновая пустотность нефракционированного песка составляет 39–42 % .

Оптимизация зернового состава может привести к снижению межзерновой пустотности до 18–20 %. Достичь меньших значений представляется трудновыполнимым, так как преобладающей формой упаковки зерен является кубическая. А учитывая открытую пористость, общая пустотность даже оптимизированных смесей достигает 25–28 %. Вся эта пустотность должна быть заполнена вяжущим. Косвенно оценить пустотность смеси заполнителя можно по насыпной плотности – чем она больше, тем меньше пустотность, и следовательно, наименьшее количество вяжущего потребуется для получения бетона. Как видно из рисунка, максимальная насыпная плотность лежит в пределах введения мелкой фракции в крупную – 20–40 %, более мелкая фракция лучше заполняет пустоты, и как следствие, при ее введении смесь имеет большую плотность .

п л о тн о с ть, 1,4 1,3 5 1,3

–  –  –

Теоретическое обоснование и расчетные формулы предложены для непрерывных составов Андерсеном [3], для прерывных составов – Фуллером и С.Р. Замятиным [6], а также для прерывных составов коэффициенты перехода между крупной и мелкой фракциями предложены П.И. Боженовым – 0,225 [1] и Л.И. Дворкиным – 0,156 [7] .

Для большинства случаев приемлемым является закон распределения, предложенный Андерсеном. Смеси, чей гранулометрический состав соответствует уравнению Андерсена, имеют повышенную насыпную плотность .

Но наиболее эффективным является прерывный гранулометрический состав смеси. Зерна реального заполнителя не являются действительно шарообразными, поэтому затруднительно достижение упаковки, на которую рассчитан коэффициент перехода от одной фракции к другой Л.И. Дворкина. Учитывая это, наиболее реальным коэффициентом перехода, по нашему мнению, является коэффициент, предложенный П.И. Боженовым [1] .

В исследуемом мелкозернистом бетоне на композиционном вяжущем, учитывая что средний диаметр крупной фракции составляет 3,75 мм, средний размер следующей фракции составит – 3,75*0,255=0,84 мм, что приблизительно соответствует фракции 1,25–0,63 мм. Количество этой фракции в смеси составит по уравнению Фуллера – 44–46% от массы крупной фракции. Насыпная плотность полученной смеси составляет 1,32 г/см3, что явно не соответствует максимальной плотности упаковки .

Для увеличения насыпной плотности вводится следующая фракция, размер и количество которой рассчитывается аналогично. Размер новой фракции составит 0,22, что приблизительно соответствует фракции 0,315– 0,14 мм. Количество фракции составит 24 % от массы средней фракции .

Плотность такой смеси составляет уже 1,42 г/см3, что приблизительно соответствует пустотности 29 % .

Оптимальное соотношение фракций в смеси составит 9:4:1 по массе, для фракций 5,0–2,5, 1,25–0,63, 0,315–0,14, соответственно. Теоретическое количество композиционного вяжущего, таким образом, составит приблизительно 30 %, а с учетом обмазки зерен и предпочтения раздвижки зерен по отношению к их контактам, в связи с низкой прочностью заполнителя и реологическими характеристиками смеси, составит около 32 %. Общее количество оптимизированного заполнителя предполагается определить методом абсолютных объемов .

Таким образом, общее количество оптимизированного заполнителя можно увеличить без потери прочности на 25–30 %, по сравнению с не оптимизированной смесью. Однако смесь снижает подвижность – осадка конуса изменяется с 7–9 см до 2–3 см .

Библиографический список

1. Боженов, П.И. О формировании технических характеристик полидисперсных искусственных материалов / П.И. Боженов // Строительные материалы. 1992. № 4. С. 20–24 .

2. Комар, А.Г. Основы формирования структуры цементного камня с минеральными добавками / А.Г. Комар, Е.Г. Величко // Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов. Владимир, 1982. С. 162–166 .

3. Будников, П.П. Химическая технология керамики и огнеупоров:

справ. / П.П. Будников, Д.Н. Полубояринов. М.: Стойиздат, 1972. 260 с .

4. Урьев, Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы / Н.Б. Урьев. М.: Стройиздат, 1980. 486 с .

5. Величко, Е.Г. Эффективная технология использования минеральных добавок в бетоне / Е.Г. Величко, В.М. Лукьянович, Н.Б. Чижмаков // Сб. тр. Междунар. симпозиума ООН (ЮНЕП/СССР) «Окружающая среда и золошлаковые отходы». М., 1983. С. 41–42 .

6. Огнеупорные бетоны: справ. / С.Р. Замятин [и др.]. М.: Металлургия, 1982. 192 с .

7. Дворкин, Л.И. Цементные бетоны с минеральными наполнителями / Л.И. Дворкин, В.И. Соломатов, В.Н. Выровой, С.М. Чудновский; под ред .

Л.И. Дворкина. Киiв: Будiвельник, 1991. 136 с .

УДК 691.32:620.193.001.57 В.Е. Румянцева, Н.С. Касьяненко, Н.Л. Федосова, Ю.В. Манохина Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ЦЕМЕНТНЫХ

БЕТОНОВ ВТОРОГО ВИДА

Многие конструкции и сооружения эксплуатируются в условиях безнапорного режима воздействия агрессивных жидких сред. К ним относят процессы коррозии второго вида, которые развиваются с большой скоростью и представляют значительную опасность для бетонных и железобетонных систем .

Прогнозирование стойкости бетонных и железобетонных конструкций и оценка скорости коррозии сводится к исследованию особенностей взаимодействия агрессивной среды с материалом, выявлению лимитирующих стадий коррозионного процесса, определению параметров критического состояния бетона, получению эмпирических характеристик и разработке математических моделей процессов коррозии бетона [1] .

В работах [2–4] представлены результаты по разработке математической модели процессов коррозии бетона по механизму второго вида и рассмотрены случаи, когда процесс лимитируется смешанной кинетикой внешней, внутренней диффузий и химической реакцией .

Растворимые продукты взаимодействия среды и цементного камня частично уносятся агрессивной средой, а частично проникают в более глубокие слои бетона и там образуют соответствующие соединения. Одновременно значительная часть растворенных веществ будет за счет диффузии выходить через наружный разрушенный слой в окружающую среду. Соотношение количества вещества, проникающего вглубь бетона и выходящего наружу, зависит от градиентов концентрации и сопротивления диффузии вещества в том и другом направлениях .

Во многих случаях [5] скорость коррозии второго вида лимитируется скоростью диффузии агрессивного вещества в тело бетона через наружный отработанный слой. Проницаемость этого слоя зависит от растворимости образующихся продуктов коррозии. Большая скорость коррозии наблюдается в соляной кислоте, образующей с гидроксидом кальция хорошо растворимый хлорид кальция. При определенных концентрациях его в растворе вследствие взаимодействия с гидроксидом кальция и алюминатами могут образовываться гидрохлоралюминаты и оксихлориды кальция. Кристаллизация их может уплотнять глубокие слои бетона .

При воздействии растворов веществ, образующих с компонентами цементного камня практически нерастворимые аморфные продукты (например, гидроксид магния), в начальной стадии коррозионного процесса происходят уплотнение бетона, замедление скорости процесса. Затем по мере разрушения гидратированных соединений цементного камня происходят снижение прочности и увеличение проницаемости наружного слоя .

При увеличении толщины разрушенного слоя на поверхности бетона сопротивление диффузии агрессивного вещества уменьшается, и скорость коррозионного процесса возрастает .

С точки зрения физического представления процесса можно сказать, что при коррозии бетона второго вида на начальных стадия когда основным «фигурантом» является гидроксид кальция, все основные химические превращения происходят в достаточно узкой поверхностной зоне бетонной конструкции .

Диффузия гидроксида кальция в твердой фазе бетона – достаточно медленный процесс, поэтому коррозионные явления развиваются в бетоне годами, а порой и десятилетиями. Тем не менее на определенной стадии развития коррозии наступает момент, когда концентрация переносимого компонента на границе с агрессивной средой становится равной нулю. При этом задача массопереноса из диффузионно-кинетической, контролируемой внешней и внутренней диффузиями, переходит в задачу массопереноса, контролируемого внутренней диффузией и химической кинетикой [6,7] .

Для этого случая краевая задача массопроводности может быть представлена в виде системы уравнений:

x, Fom 2 x, Fom Po x, Fom 0, 0 x 1, (1) Fom x 2

–  –  –

компонента; толщина стенки конструкции, м; C x, концентрация свободного СаО в бетоне в момент времени в произвольной точке с координатой x, кг СаО/кг бетона; C0 – начальная концентрация свободного

–  –  –

Библиографический список

1. Федосов, С.В. О некоторых проблемах теории и математического моделирования процессов коррозии бетона / С.В. Федосов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 5. С. 20–21 .

2. Федосов, С.В. Математическое моделирование массопереноса в процессах коррозии бетона второго вида / С.В. Федосов, В.Е. Румянцева, Н.С. Касьяненко // Строительные материалы. 2008. № 7. С. 35–39 .

3. Федосов, С.В. О некоторых проблемах математического моделирования жидкостной коррозии бетона второго вида / С.В. Федосов, В.Е. Румянцева, Н.С. Касьяненко // Вестник отделения строительных наук. 2009 .

№ 13. С. 93–101 .

4. Румянцева, В.Е. О некоторых проблемах математического моделирования массообменных процессов жидкостной коррозии бетонов второго вида / В.Е. Румянцева, С.В. Федосов, Н.Л. Федосова, Н.С. Касьяненко //

Информационная среда вуза: ХVI Междунар. науч.-техн. конф. Иваново:

ИГАСУ, 2009. С. 432–436 .

5. Розенталь, Н.К. Коррозионная стойкость цементных бетонов низкой и особо низкой проницаемости / Н.К. Розенталь. М.: ФГУП ЦПП, 2006. 520 с .

6. Левеншпиль, О. Инженерное оформление химических процессов / О. Левеншпиль; пер. с англ. М.: Химия, 1963. 621с .

7. Федосов, С.В. Тепломассоперенос в технологических процессах строительной индустрии / С.В. Федосов. Иваново: ИПК «ПресСто», 2010 .

364 с .

УДК 691.322:620.19 В.Е. Румянцева, М.Е. Шестеркин, Ю.В. Манохина Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

РОЛЬ ВЯЖУЩЕГО В ПРОЦЕССЕ КОРРОЗИИ БЕТОНА

В наступившем столетии среди строительных материалов, как и прежде, одно из основных мест занимает бетон. Но и он со временем разрушается под агрессивным влиянием окружающей среды в результате коррозионных процессов. Долговечность бетона определяется его способностью противостоять как внешним (атмосферным), так и внутренним (физико-химическим реакциям в бетоне) воздействиям .

Несмотря на огромное число работ в области коррозии бетонных конструкций, выполненных за последние десятилетия в промышленно развитых странах мира, проблема эта остаётся актуальной. Проводятся углублённые научные исследования, казалось бы, хорошо изученных вопросов и открываются новые аспекты проблемы, появляются новые экспериментальные данные и возникают новые направления исследований .

Изучение коррозии бетона, без которого невозможно создание долговечных строительных конструкций, началось в начале ХХ века. В 1950–60-х годах в стране сложилась научная школа в области коррозии и защиты бетона под руководством профессора В.М. Москвина [1–6]. В работах С.Н. Алексеева, В.И. Бабушкина, В.Г. Батракова, Ф.М. Иванова, В.В. Кинда, Н.А. Мощанского, А.Ф. Полака, В.Б. Ратинова, Т.В. Рубецкой, Б.В. Гусева, Н.К. Розенталя, В.Ф. Степановой В.Р. Фаликмана и др. сформирована общая теория о механизме коррозионных процессов в бетоне. В.М .

Москвиным предложена классификация коррозионных процессов, разработаны нормы по защите бетонных конструкций от коррозии [1, 2]. Доказано, что коррозия бетона может рассматриваться как комплекс сложных гетерогенных физико-химических процессов [1–7], состоящий из последовательно или параллельно протекающих более простых процессов .

Можно выделить те из них, которые, будучи наиболее медленными – лимитирующими, определяют скорость развития коррозионного процесса в целом .

Бетоны и цементный камень, как их матричная часть, в эксплуатационных условиях подвержены коррозионному воздействию различных сред .

В настоящее время, по классификации профессора В.М. Москвина [1], выделяют три вида коррозии цементного камня:

1) процессы, протекающие в бетоне под действием вод с малой временной жесткостью. При этом некоторые составляющие цементного камня растворяются в воде и уносятся при ее фильтрации сквозь толщу бетона;

2) процессы, развивающиеся в бетоне под действием вод, содержащих вещества, вступающие в химические реакции с цементным камнем. При этом продукты реакций либо легкорастворимы и уносятся водой, либо выделяются на месте реакции в виде аморфных масс, не обладающих вяжущими свойствами. Например, коррозии, связанные с воздействием на бетон различных кислот, магнезиальных и других солей;

3) процессы, вызванные обменными реакциями с составляющими цементного камня, дающими продукты, которые, кристаллизуясь в порах и капиллярах, разрушают бетон. Например, коррозии, обусловленные отложением в порах камня солей, выделяющихся из испаряющихся растворов, насыщающих бетон [6] .

Современные достижения в разработке вяжущих веществ, химических добавок и технологии бетона позволяют получать бетоны с низкой и особо низкой проницаемостью, что существенно повышает коррозионную стойкость бетона в агрессивных средах [5]. Наряду с портландцементом выпускаются многие виды вяжущих: быстротвердеющие, сульфатостойкие, пластифицированные, гидрофобные, портландцемент с умеренной экзотермией, пуццолановые портландцементы, шлакопортландцементы, шлаковый магнезиальный портландцемент, портландцемент для бетонных покрытий автомобильных дорог. Отечественная промышленность производит также тампонажный и белый портландцементы, портландцемент для производства асбестоцементных изделий [4] .

Быстротвердеюший портландцемент характеризуется интенсивным нарастанием механической прочности в начале твердения. Повышение тонкости помола цемента существенно ускоряет его твердение, поэтому быстротвердеющий цемент можно также получать путем тонкого помола (до удельной поверхности 4000–4500 см2/г) клинкера обычного минералогического состава. Необходимо учитывать, что повышение тонкости помола на 1500–2000 см2/г сверх обычной вызывает резкое снижение производительности цементных мельниц и повышение удельного расхода электроэнергии на помол. Поэтому в ряде случаев целесообразнее прибегнуть к изменению минералогического состава клинкера, чем к повышению тонкости помола цемента [3] .

Сульфатостойкий портландцемент обладает (по сравнению с обычным) повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией при замедленной интенсивности твердения в начальные сроки. Он изготовляется из клинкера нормированного минералогического состава и предназначается для изготовления бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии при одновременном систематическом попеременном увлажнении и высыхании или замораживании и оттаивании. Сульфатостойкий портландцемент готовится из клинкера с коэффициентом насыщения известью не выше 0,85, с глиноземным модулем не менее 0,7 и кремнеземным модулем не ниже 2,1. Пониженное содержание трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината заметно снижает активность цемента, в связи с чем в течение первых 28 сут твердения механическая прочность нарастает медленно. Введение активных или инертных минеральных добавок при изготовлении сульфатостойкого цемента не допускается .

Несколько более высокой кислотостойкостью из-за пониженного содержания оксида кальция обладает бетон, изготовленный на глиноземистом цементе. Кислотостойкость бетонов на цементах с повышенным содержанием оксида кальция в некоторой степени зависит от плотности бетона. При большей плотности бетона кислоты оказывают на него меньшее воздействие из-за трудности проникновения агрессивной среды внутрь материала. При повышении концентрации кислот разница в стойкости цементов становится практически неощутимой. В этом случае стойким считается специальный кислотоупорный цемент. Защитными мероприятиями для бетона в этом случае являются выбор специального вяжущего и надежная изоляция поверхности в виде покрасок, облицовок .

Повышение стойкости бетонов к коррозии может обеспечиваться соответствующим подбором составов, увеличением плотности путем уменьшения водоцементного отношения, выбором специальных вяжущих и заполнителей, применением наиболее эффективных методов уплотнения смеси, путем обработки поверхностного слоя (флюатирование, пропитка полимерами), введением различных солей (силикатов и алюминатов натрия, хлористого железа, стеаратов кальция), поверхностноактивных веществ, кремнийорганических соединений, щелочестойких латексов, поливинилацетатов, изменяющих структуру, повышающих плотность, уменьшающих водопотребность и т.д .

Новые условия применения бетона, новые конструкции, изменяющиеся характеристики окружающей среды, разработка новых вяжущих, модификаторов, улучшенных рецептур бетона ставят новые задачи перед специалистами в области технологии, коррозии и защиты строительных конструкций и создают новые условия для разрешения поставленных задач .

Библиографический список

1. Москвин, В.М. Коррозия бетона / В.М. Москвин. М.: Госстройиздат, 1952. 344 с .

2. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты / В.М. Москвин [и др.]. М.: Стройиздат, 1980. 533 с .

3. Розенталь, Н.К. Коррозионная стойкость цементных бетонов низкой и особо низкой проницаемости / Н.К. Розенталь. М.: ФГУП ЦПП, 2006. 520 с .

4. Розенталь, Н.К. Методы коррозионных испытаний бетона / Н.К. Розенталь // Экспозиция. Бетоны и сухие смеси. 2008. № 4. С. 11–14 .

5. Алексеев, С.Н. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде / С.Н. Алексеев, Н.К. Розенталь .

М.: Стройиздат, 1975. 205 с .

6. Федосов, С.В. Сульфатная коррозия бетона / С.В. Федосов, С.М. Базанов. М.: АСВ, 2003. 192 с .

7. Румянцева, В.Е. К вопросу о коррозии бетона и железобетона /

В.Е. Румянцева В.А. Хрунов, В.Л. Смельцов // Информационная среда вуза:

ХIV Междунар. науч.-техн. конф. Иваново, 2007. С. 548–554 .

УДК 691.322:620.193 В.Е. Румянцева, Н.Л. Федосова, А.В. Игнатьев Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

РОЛЬ ДОБАВОК В КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССАХ БЕТОНОВ

Бетон – искусственный камневидный материал, состоящий из затвердевшей смеси вяжущих, затворителей (воды или водных растворов), заполнителей и различных добавок [1]. Основными компонентами гидравлического цементного вяжущего являются двойные и тройные соединения, состоящие из оксидов кальция, алюминия, кремния и железа. К ним относятся: монокальциевый силикат CaOSiO2, двухкальциевый силикат 2CaOSiO2 (белит), трехкальциевый силикат 3СаОSiO2 (алит), трехкальциевый алюминат 3СаОAl2O3, четырехкальциевый алюмоферрит 4СаAl2O3Fe2O3 (целит). Следует отметить, что данные обозначения условны, поскольку традиционно представляемые в виде оксидов соединения являются сложными солями и диссоциируют в воде с образованием катионов кальция, а также силикатных, алюминатных и ферритных анионов. В основе твердения цементного вяжущего лежат химические реакции гидратации силикатов и алюминатов кальция. В качестве побочного продукта образуется гидроксид кальция или свободная известь Са(ОН)2:

2(3СаОSiO2) + 6Н2О 3СаОSiO23Н2О + 3Са(ОН)2 .

В "классическую" трехкомпонентную бетонную смесь (цемент, вода, заполнители), как правило, вводят различные добавки для целенаправленного положительного воздействия на свойства смеси и затвердевшего бетона. Их называют еще модификаторами, так как они обычно очень существенно изменяют (модифицируют) первоначальные свойства материала. Во многих случаях для бетонных смесей введение добавок является обязательным условием достижения требуемых свойств. Так, качественные литые высокопрочные бетоны, используемые в монолитном домостроении, нельзя получить без добавок-суперпластификаторов и активных минеральных наполнителей. Дорожный и гидротехнический бетоны, к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости, плотности, водонепроницаемости, обязательно должны иметь в своем составе эффективные пластификаторы и воздухововлекающие добавки. Для обеспечения ячеистой структуры теплоизоляционных бетонов вводят пено- и газообразователи .

Все органические и неорганические растворы кислого характера (рН6) в той или иной степени разрушают бетон, подвергая его коррозионной деструкции, что снижает прочность конструкций и материалов, приводя к снижению сроков службы здания или сооружения. Коррозией бетона называют необратимое ухудшение его свойств и характеристик в результате физического, химического, физико-химического или биологического воздействий коррозионной среды и внутренних процессов в бетоне [1]. К объмным методам защиты относится модификация строительных растворов добавками – важнейший рычаг управления технологическими параметрами материалов. Широкий спектр наименований, насыщенность современного строительного рынка отечественными и импортными предложениями диктуют необходимость направленного выбора средств. Действие модифицирующих добавок проявляется в следующем [2]: пластификация – изменение реологических свойств смесей в сторону большей подвижности и, соответственно, удобоукладываемости; снижение водоцементного отношения; гидрофобизация – появление у материала водоотталкивающих свойств; регулирование сроков схватывания и твердения (ускорение или замедление); изменение структуры бетона (уплотнение, расширение, газообразование); изменение состава за счет химических реакций с компонентами бетонной смеси; эластификация – приобретение жесткими цементно-песчаными растворами эластичных свойств за счёт действия полимеров .

Пластификация строительных растворов – это действие поверхностноактивных веществ, имеющих в составе функциональные группы разной степени полярности. Они размещаются среди разнополярных компонентов раствора (цемент-песок-вода), создавая своего рода гидродинамическую смазку .

Уменьшая внутреннее трение, молекулы поверхностно-активного вещества ориентируются по принципу «полярное – к полярному, неполярное – к неполярному», способствуя оптимальному совмещению составных частей смеси:

изменяются реологические свойства бетонной смеси, снижается водоцементное отношение, увеличиваются плотность и водонепроницаемость, уменьшается расслоение, снижается риск усадочных явлений и трещинообразования, формируется плотная и однородная структура поверхности .

Молекулы поверхностно-активных веществ, имеющих многоатомные неполярные углеводородные цепочки, располагаются полярными группами внутрь по направлению к гидрофильным молекулам цемента, прочно адсорбируясь на них. Неполярная гидрофобизирующая часть молекулы добавки фиксируется на поверхности твердой фазы, обеспечивая водоооталкивающие свойства. Часто эффекты гидрофобизации и пластификации совпадают (особенно в современных комплексных системах добавок, основу которых составляют, как правило, кремнеорганические соединения) .

Расширяющиеся и напрягающие цементы содержат, как правило, безводный сульфоалюминат кальция, дающий при гидратации достаточно объемные образования, или активный кремнезем, образующий расширяющие и труднорастворимые гидросиликаты кальция. Все это ведет к увеличению прочностных и деформационных свойств. К добавкам, изменяющим структуру бетона, относятся газо- и пенобразующие добавки: алюминиевая пудра, поверхностно-активные вещества и многие другие. Производство пено- и газобетонов существенно снижает материалоемкость производства, улучшает эксплуатационные свойства материалов, прежде всего их объемную массу и теплофизические характеристики. Современные супери гиперпластификаторы – это системы комплексного действия. Малые количества этих добавок способствуют значительному снижению водоцементного отношения, повышению плотности, трещиностойкости, морозостойкости, химической устойчивости и ряда других свойств. Комбинация различных компонентов часто направлена на синергизм – взаимное усиление действия составляющих на достижение определенных свойств .

Современный уровень технологии позволяет представить бетоны будущего. К ним относят высокие физико-технические характеристики:

класс по прочности В40…В80, низкая проницаемость для воды (эквивалентная маркам W12…W20) и газов, низкая усадка и ползучесть, повышенная коррозионная стойкость и долговечность, то есть характеристики, сочетание которых или преобладание одной из которых обеспечивает высокую надежность конструкций в зависимости от условий эксплуатации .

Также это доступная технология производства бетонных смесей и бетонов с вышеуказанными характеристиками, основанная на использовании традиционных материалов и сложившейся производственной базы [3]. Благодаря этим свойствам комплексные добавки представляются нам одним из эффективных средств успешной реализации концепции долговечных и коррозионно-стойких бетонов с высокими эксплутационными свойствами .

Библиографический список

1. Терминологический словарь по бетону и железобетону. М.: ФГУП «НИЦ Строительство» НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, 2007. 112 с .

2. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В.Г. Батраков М.: Технопроект, 1998. 768 с .

3. Mather, B. Concrete-Year 2000. Revisited in 1995 // Adam Neville Symposium on Concrete Technology. Las-Vegas (USA), 1995. Р. 1–9 .

УДК 691.175.746:620.17 С.В. Коканин, П.П. Гуюмджян Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЁРДОСТИ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА

Для теплоизоляции конструкций зданий и сооружений применяют плиты из жесткого пенопласта на основе вспенивающегося полистирола .

Область применения данного материала достаточно велика. Его используют в качестве теплоизоляционно-конструкционного слоя ограждающих слоистых конструкций. При этом не учитываются такие характеристики, как прочность и твердость самой конструкции и её компонентов .

Установлено, что твёрдость многих материалов, в том числе и пенопластов, зависит от их структуры, межатомных расстояний, направления волокон, хрупкости, гибкости, вязкости и т.п. При определении твёрдости используют несколько методов. Наиболее распространенными считаются методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, Шора, Польди, Бухгольца, а также школы Мооса. Однако наиболее приемлемым методом определения твёрдости пенопластов является способ вдавливания. Этот метод был предложен А.Ф. Шором в 1920-х годах. Он же разработал соответствующий измерительный прибор, называемый дюрометром [1, 2]. Твердость пенополистирольных образцов исследуют по методу Шора согласно ISO 868 (DIN 53505, ASТМ D2240) [2]. Сущность метода заключается в способности материала сопротивляться постоянному углублению индентора (рис. 1) .

Рис. 1. Твердомер по Шору со склероскопом типа ОО согласно ISO 868 (DIN 53505, ASТМ D2240) Значениями твердости, по Шору, являются показания шкалы, полученные в результате проникновения в пенополистирольный образец индентора из стали в форме усеченного конуса с диаметром рабочей части 0,79 мм. Образец помещают под склероскоп, нажимную опору прижимают и через 15 с считывают показания шкалы индикатора. Показания шкалы представлены в виде единиц от 0 (для полного проникновения на 2,5 мм) до 100 (для нулевого проникновения) .

На рис. 2, 3 представлены графики зависимости твёрдости по Шору пенополистирола различных марок от количества суток его водопоглощения и фотостарения в результате ультрафиолетового (УФ) облучения. Экспериментально установлено, что твёрдость для всех марок материала значительно уменьшается после 15 сут испытания. В среднем падение твердости к 30 сут испытания для беспрессового пенополистирола составляет 19 %, а для экструдированного – 14 % (рис. 2) .

Рис. 2. Зависимость твёрдости по Шору различных марок пенополистирола от количества суток водопоглощения Рис. 3. Зависимость твёрдости по Шору различных марок пенополистирола от количества суток фотостарения при ультрафиолетовом (УФ) облучении Наиболее отрицательно на твердость пенополистирола влияет фотостарение, вызывающее повышение поверхностной эрозии материала. Так, твердость беспрессового пенополистирола ПСБ-С-25, определенная по методу Шора, в результате воздействия УФ облучения к 84 сут уменьшилась на 81,5 % (рис. 3). Твердость экструдированного пенополистирола «Полиспен» снижается незначительно по сравнению с пенопластом, изготовленным по беспрессовой технологии. Так, падение твердости в результате УФ воздействия составляет 5,1 % .

Библиографический список

1. Pat. 1.770.045. Apparatus for measuring the hardness of materials / A.F. Shore. 1930. July 8 .

2. ISO 868 Plastics and ebonite – Determination of indentation hardness by means of a durometer (Shore hardness) .

УДК 691.175.746:539.376 С.В. Коканин, П.П. Гуюмджян Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА

Исследования реологических свойств пенополистирола представляют достаточно большой интерес, так как позволяют выявить процессы изменения деформаций и напряжений материала во времени, определить долговечность конструкции, состоящей из органического материала, при действии механических факторов и процесса деструкции. Важно исследовать процессы ползучести пенополистирольной теплоизоляции в многослойных ограждающих конструкциях. В работах литовских ученых И.Я. Гнипа и В.И. Кершулиса приводятся экспериментальные данные длительных испытаний на ползучесть пенополистирольной теплоизоляции, даны методы прогнозирования развития относительных деформаций беспрессового конструктивного пенополистирола [1] .

С развитием химической и строительной отраслей для устройства конструкционно-теплоизоляционного слоя чаще стали использовать пенополистирол, производенный путем экструзии. Данный материал имеет ряд особенностей в структуре и свойствах по сравнению с беспрессовым пенополистиролом .

Таким образом, исследование реологических свойств с целью представления характера деформирования и кинетики разрушения пенополистирола является весьма актуальной задачей .

В данной работе исследования на ползучесть проводились по методике европейских норм EN 1606 [2] с учетом требований по физикомеханическим испытаниям строительных пенопластов ЦНИИСК Госстроя СССР [3]. Для исследования были отобраны образцы беспрессового пенополистирола различной плотности и размера вспененных синтетических гранул производства компании «Мосстрой 31» и ООО «ТРЕС+». Экструдированный пенополистирол был представлен германской фирмой «URSA Deutschland GmbH» и отечественным производителем ООО «Полиспен» .

Также исследовался пенопласт, находившийся в эксплуатации в течение нескольких лет в качестве наружной теплоизоляции в системе мокрого фасада жилого дома в г. Иванове .

Для определения реологических свойств были изготовлены образцы со следующими размерами [(505040…50)±0,5] мм. Отобранные образцы хранились в помещении с относительной влажностью воздуха 55±5 % и температурой 23±2 С .

Экспериментальная установка для испытания ползучести пенопластов при сжатии представляет жесткую раму, на которой установлены реверсоры (рис. 1). Стенд позволяет испытывать несколько образцов при различных уровнях напряжений. Образец помещается в реверсор, который жестко прикреплен к балке в верхней своей части, после чего к нижнему крюку прикладывается сила, реализованная в виде груза из набора гирь определенной массы. Деформации образца замеряются индикатором часового типа с точностью до 0,01 мм. При исследовании пенопластов на ползучесть при сжатии образцы загружались сжимающей нагрузкой согласно EN 1606 [2] .

Построенные изохроны ползучести пенопласта свидетельствуют о том, что характер ползучести в исследуемом диапазоне напряжений является нелинейным. На основании экспериментальных данных ползучести пенополистирола и исследования структуры материала [4] можно предположить, что характер ползучести зависит от плотности упаковки и размера синтетического Рис. 1. Установка для испытания пенопластов на ползучесть зерна – вспененного стирола. Так, изохроны беспрессового пенополистирола с более плотной структурой (рис. 2) обладают четко выраженной площадкой установившейся ползучести. Изохроны пенопласта, структура которого сложена из крупных синтетических зерен (диаметром более 8 мм), свидетельствуют о дискретности деформаций прямого последействия, вызванных не только деформацией осевого сжатия, но и значительным развитием деформаций сдвига .

При малых уровнях напряжений, соответствующих 10–30 % от разрушающего, процесс деформирования сопровождается плавным уменьшением скорости ползучести и асимптотическим стремлением деформаций к некоторому предельному значению. С ростом напряжения происходит увеличение деформации, приводящее к уменьшению долговечности материала .

Рис. 2. Изохроны ползучести Рис. 3. Изохроны ползучести беспрессового пенополистирола ПСБ-С-25 экструдированного пенополистирола для момента времени t=120 c «Полиспен» для момента времени t=120 c При испытании экструдированного пенополистирола относительная деформация возрастает линейно, т.к. начальный период роста деформаций (рис. 3) обусловлен быстрым выравниванием участка неустановившейся ползучести, что вызвано ориентированностью волокон мезоморфной структуры [3] .

Таким образом, анализ результатов исследований реологических свойств пенополистирола позволяет сделать вывод, что стирольные пенопласты можно рассматривать как материалы с изменяющимися во времени деформационными характеристиками, которые являются аналогами упругих констант, используемых в традиционных курсах сопротивления материалов .

Пенополистирольный пластик независимо от технологии его производства является нелинейно-ползучим материалом, причем характер ползучести зависит от плотности упаковки и размера синтетического зерна – вспененного стирола. Изохроны ползучести экструдированного пенополистирола при сжатии обладают малым участком действия неустановившейся ползучести, т.е. линейностью роста относительных деформаций, что вызвано ориентированностью волокон мезоморфной структуры .

Библиографический список

1. Гнип, И.Я. Исследование ползучести конструктивного пенополистирола по методике европейских норм / И.Я. Гнип, В.И. Кершулис // Строительные материалы. 2003. № 3. С. 37–39 .

2. EN 1606+AC: 1996 (E). Thermal insulating products for building applications - Determination of compressive creep. 19 p .

3. Руководство по физико-механическим испытаниям строительных пенопластов / ЦНИИСК Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1973. 88 с .

4. Коканин, С.В. Состав, структура и свойства пенополистирола / С.В. Коканин // Воскресенский Владимир Александрович (к 95-летию со дня рождения): материалы науч. тр. III Воскресенских чтений «Полимеры в строительстве». Казань, 2009. С. 43–44 .

УДК 691.175.746:535.2 С.В. Коканин, П.П. Гуюмджян, А.Р. Бариев* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский институт ГПС МЧС России

О ФОТОСТАРЕНИИ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА

В УСЛОВИЯХ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ

В настоящее время в строительстве широко применяются пенопласты на основе полистирола. Пенополистирол является полимерным материалом, который в процессе эксплуатации подвергается естественной деструкции (внутренние воздействия) и действию различных климатических факторов (внешние воздействия). Так, к основным внешним воздействиям относятся: жидкие агрессивные среды, атмосферные воздействия (колебание температуры и влажности), старение (фото-, тепло- и механохимическое старение). Для синтетических материалов, каким является пенополистирол, наиболее пагубными считаются фото- и теплостарение, вызванные действием ультрафиолетового облучения солнечного света и теплового излучения .

Установлено, что при воздействии солнечного света в полимерах протекают окислительные процессы, приводящие к их деструкции. При этом снижаются механические и электрические свойства, наблюдается растрескивание поверхности, изменяется окраска полимера [1]. Наиболее вредное воздействие оказывает ультрафиолетовое (УФ) излучение в диапазоне 290…400 нм. Энергия УФ радиации обычно превышает уровень, необходимый для разрушения химических связей в полимерных цепях. В результате поглощения полимером УФ излучения происходит возбуждение макромолекулы. Поглощённая энергия вызывает разрушение наиболее слабых химических связей в цепях полимера. При этом образуются активные свободные радикалы, инициирующие его деструкцию. Свободные радикалы также вызывают сшивание полимера. Присутствие атмосферного кислорода и воды ускоряет процесс деструкции, а повышение температуры приводит к возрастанию скорости окисления полимера [2] .

Для исследования полистирола в условиях УФ облучения была использована установка, представляющая собой закрытую светоизолированную камеру, выполненную из светоотражающего материала. Камера оборудована электроустановкой с пускорегулирующим аппаратом (ПРА) для включения газоразрядных дуговых ртутных ламп высокого давления. Источником ультрафиолетового излучения служит ДРЛ: лампа без колбы мощностью 125 Вт и величиной светового потока 6200 Лм .

Были отобраны образцы беспрессового пенополистирола производства компании ООО «ТРЕС+» марки ПСБ-С-25. Экструдированный пенополистирол был предоставлен отечественным производителем ООО «Полиспен» марки Полиспен Стандарт .

В ходе эксперимента на УФ облучение определялись физикомеханические свойства материала в соответствии с ГОСТ 15588-86 «Плиты пенополистирольные. Технические условия» и ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний» .

В работе применялись образцы с размерами [(505040…50)±0,5] мм. Для всех образцов выполнялся контроль внешнего вида и определялись такие показатели, как плотность, водопоглощение, прочность на сжатие при 10 % линейной деформации, предел прочности при растяжении, а также твердость по методу Шора [3] .

Согласно экспериментальным данным, плотность беспрессового пенополистирола в первые 7 сут испытания на УФ облучение уменьшилась на 5,9 % и достигла значения 15,6 % к 84 сут исследования. При фотостарении водопоглощение пенополистирола возрастает. Максимальное увеличение составляет 24,1 % к 84 сут испытания. По нашему мнению, это вызвано разрушением стенок ячеек пенопласта, что является следствием уменьшения плотности и увеличения влагопереноса по толще материала .

Следует отметить, что рост водопоглощения в первые 7 сут испытания составляет 8,9 % .

Прочность на сжатие при 10 % линейной деформации через 5 сут УФ облучения составила 0,088 МПа, что на 12,3 % больше первоначального значения. Можно предположить, что это вызвано развитием упругих свойств полимера вследствие развивающихся процессов полимеризации. Прочность на растяжение падает и составляет в среднем 8,0 %. Наиболее отрицательно сказывается действие источника облучения на твердости пенополистирола вследствие повышения поверхностной эрозии материала. Так, твердость беспрессового пенополистирола, определенная по методу Шора, в результате испытания на УФ облучение к 84 сут уменьшилась на 81,5 % .

Результаты исследований экструдированного пенополистирола показали, что плотность при УФ облучении к 7 сут испытания уменьшается на 1,2 % и к 84 сут составляет 2,9 %. При испытании на фотостарение значительно повышается водопоглощение материала. Так, водопоглощение образцов к 84 сут исследования возрастает на 16,6 % .

Закономерность изменения прочностных характеристик экструдированного пенополистирола аналогична изменению беспрессового. Прочность на сжатие при 10 % линейной деформации при УФ облучении к 28 сут испытания составляет 0,394 МПа, что на 11,2 % больше своего первоначального значения. Твердость экструдированного пенополистирола снижается незначительно по сравнению с пенопластом, изготовленным по беспрессовой технологии. Так, падение твердости в результате ультрафиолетового воздействия составляет 5,1 % .

Таким образом, результаты исследования физико-механических свойств пенополистирола вследствие фотостарения показали, что плотность материала падает, а водопоглощение возрастает за счет разрушения стенок ячеек и увеличения инфильтрации пенопласта .

Прочность на сжатие при 10 % линейной деформации возрастает в первые 5–7 сут испытания, что вызвано развивающимся процессом полимеризации и увеличением степени сшития волокон в узлах полимера .

Твердость пенопласта уменьшается вследствие повышения поверхностной эрозии материала. Также наблюдается растрескивание поверхности полимера и изменение его окраски .

Библиографический список

1. Луковников, А.Ф. Фотохимические превращения полимеров. Стабильность полимерных материалов и изделий из них / А.Ф. Луковников .

М.: МДНТП, 1971. С. 13–19 .

2. Ярцев, В.П. Прогнозирование поведения строительных материалов при неблагоприятных условиях эксплуатации / В.П. Ярцев, О.А. Кузнецова. Тамбов: Изд-во Тамбов. гос. техн. ун-та, 2009. 124 с .

3. Метод Шора [Электронный ресурс]: http://ru.wikipedia.org .

УДК 677.024 А.С. Шлыков, И.В. Морозов*, Р.В. Быкадоров Ивановская государственная текстильная академия *Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ОБ ОБРЫВНОСТИ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ НА ТКАЦКОМ СТАНКЕ

В процессе работы ткацкого станка основные нити в рабочей зоне подвергаются различным разрушающим воздействиям – сил трения, переменной деформации растяжения, деформации изгиба. Под влиянием этих воздействий происходит разрушение нитей основы и возникает обрывность. Деформация растяжения способствует более интенсивному разрушению нити от истирания, а истирающие воздействия – усилению разрушения нити вследствие деформации растяжения [1] .

Как показало экспериментальное исследование [2], циклическая деформация основы и изменение её натяжения за время одной уточной прокидки являются величинами переменными, закономерность изменения которых определить аналитическими методами затруднительно. Например, деформация основы зависит от работы зевообразовательного механизма, условий прибоя уточной нити, отвода элемента ткани, подачи основы и др .

Натяжение основы определяется силой прибоя, закономерностью зевообразования, величиной заправочного натяжения, трением о направляющие устройства и другими факторами.

Комплексным показателем напряженности технологического процесса ткачества и важным показателем интенсивности разрушающих воздействий на нити основы является их работа J за время каждого оборота главного вала станка:

J = ( ( K0 0 ) N0, Дж, где K0 и 0 – соответственно, среднее значение натяжения и деформации основы за время образования элемента ткани; N0 – число основных нитей в заправке станка. Эксперимент проводился на ткацком станке АТПР-100-4, заправленном тканью полотняного переплетения с плотностью Py по утку 200 н/дм. Скорость главного вала станка составляла 320 об/мин .

Натяжение основы, регистрируемое тензодатчиком, записывалось с помощью тензометрической установки, а деформация – с помощью устройства, описанного в [2]. Для подсчёта K0 и 0 из-за сложности кривых сначала вырезали их контур на фотобумаге осциллографа, а затем взвешивали. В качестве тарировочного образца применялся вырезанный из той же бумаги квадрат 1010 мм. Площадь, мм2, в образце осциллограмм натяжения и деmk 100m формации: Sk ; S= .

m0 m0

–  –  –

С целью исследования разрушающих воздействий на нити основы на станке АТПР были установлены разработанные авторами устройства, позволяющие изменять условия работы нитей в процессе ткачества. Результаты эксперимента приведены в табл. Как видно из данных табл., вариант С наиболее эффективен для снижения обрывности основных нитей, он подлежит дальнейшему исследованию .

Библиографический список

1. Шутова, Н.Е. Обрывность нитей и устойчивость технологического процесса / Н.Е. Шутова, В.И. Филоненко. М.: Легпромбытиздат, 1989. 112 с .

2. Беседин, С.С. О деформации системы заправки ткацкого станка / С.С. Беседин, И.В. Морозов, Р.В. Быкадоров // Вестник научнопромышленного общества. М.: Алев-В, 2010. Вып. 14. 148 с .

УДК 677.024 В.А. Багров, Р.В. Быкадоров, И.В. Морозов* Ивановская государственная текстильная академия *Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

РАСШИРЕНИЕ АССОРТИМЕНТНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

СТАНКА СТБ Наличие на ткацких станках СТБ зевообразовательного механизма на 12 ремиз и многоцветного уточного прибора до 4-х цветов значительно расширяет ассортимент вырабатываемых тканей (см.: Степанов Г.В., Быкадоров Р.В. Станки СТБ: Устройство и наладка. М.: Легпромбытиздат, 1985. 254 с.) .

В нашей работе исследуется технология образования ткани с поперечными полосами, образованными путём пропуска уточин. За базовое пе

–  –  –

Как видно из табл., поперечные полосы представляют собой ткань с пониженной плотностью по утку Py1 по сравнению с базовой, плотность которой Py = 200 н/10 см .

–  –  –

На рис. даны изображения переплетения базовой ткани (а) и ткани нового переплетения с поперечными полосами (б). Слева от изображений переплетения показаны разрезы ткани по основным нитям. 1 и 2 – нити; 11, 21, 31 – пропуск уточин .

УДК 621.926 С.Ф. Смирнов, В.Е. Мизонов*, В.П. Жуков* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский государственный энергетический университет

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА МЕЛЮЩЕЙ И ИЗМЕЛЬЧАЕМОЙ

ЗАГРУЗКИ НА КИНЕТИКУ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

В измельчителях с мелющей средой на кинетику измельчения влияет количество мелющей загрузки и измельчаемого материала. Рассмотрим сечения вибромельницы (рис.) .

Количество мелющих тел в мельнице характеризуется степенью ее заполнения мелющими телами, которая находится из отношения:

= Vш / V, где Vш – объем мелющих тел; V – рабочий объем мельницы .

Чем меньше степень заполнения вибромельницы, тем больше величина свободного объема над мелющими телами, недоступного их действию. Рекомендуемая степень заполнения вибромельницы мелющими телами составляет 0,75–0,85 .

–  –  –

Соотношение между количеством мелющих тел и измельчаемым материалом характеризуется порзностью, которая оказывает значительное влияние на тонкость помола и производительность. В практических расчетах по измельчению используются экспериментально определенные значения c учетом нерегулярности упаковки при движении мелющих тел, их формы. Известно, что для вибромельниц экспериментально найденное значение =0.37.

Материальная загрузка мельницы характеризуется степенью заполнения мельницы материалом как отношение объема материала V м к межшаровому объему Vмш :

–  –  –

где y( x ) 1 ( x 1 )2 ; x x / r; h h / r ; r – радиус барабана мельницы (рис.). Соотношение (1) можно применить не только ко всей мельнице, но и к любой секции мельницы .

В рамках ячеечной модели измельчения (Mizonov V., Zhukov V., Bernotat S. Simulation of Grinding: New Approaches. Ivanovo: USPEU Press, 1997. 118 p.) вероятность нагружения частицы 1 x размером x для монофракционной шаровой загрузки и диаметром d0 вычисляется по формуле – 1 x = V2 x / V1kd0, где V1 – объем измельчаемого материала; V2 – объем мелющих тел; k – отношение доли поверхности измельчаемых частиц, участвующих в измельчении, к доли поверхности мелющих тел, участвующих в измельчении, следовательно, 1 x = 1Vш / Vм. Тогда объем материальной загрузки V м в мельнице определяется по выражению V м = V. Полагая, что для постоянной мелющей загрузки порозность

–  –  –

где M 0 – загрузка при полностью заполненном материалом межшаровом пространстве секции; M k – загрузка материалом k-й секции. С учетом этого селективная функция разрушения S x в ячеечной модели (указ соч.) измельчения принимает вид

–  –  –

Полученный характер влияния мелющей и измельчаемой загрузки мельницы на селективную функцию измельчения развивает полученные ранее результаты исследований (указ. соч.) селективной функции измельчения для линейного процесса. В рамках предложенной ячеечной модели можно формулировать и решать задачи оптимального выбора и управления загрузкой барабана в шаровых мельницах .

УДК 621.926 С.Г. Степанов, В.П. Жуков*, С.Ф. Смирнов Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский государственный энергетический университет

ВЛИЯНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА МАТЕРИАЛА

НА ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ В МЕЛЬНИЦАХ САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

В мельницах самоизмельчения измельчаемый материал одновременно является и мелющей загрузкой, в результате чего происходит самоизмельчение материала. В строительной индустрии такие аппараты применяют для сухого и мокрого помола сырья, двухстадийного помола твердой сырьевой шихты при производстве цемента [1]. Самоизмельчение также реализуется в барабанных грохот-дробилках или барабанных мельницах с диаметром барабана до 10 м [2] .

Разрушение материала в мельницах самоизмельчения происходит при взаимодействии крупных кусков с более мелкими частицами материальной загрузки. Крупные куски при этом могут разрушаться сами и измельчать более мелкие куски материала, а мелкие частицы разрушаются только путем их нагружения крупными кусками .

Крупные частицы при этом играют роль мелющей среды, гранулометрический состав которой меняется со временем. Это обусловливает нелинейность процесса самоизмельчения, при которой интенсивность разрушения зависит от гранулометрического состава измельчаемого материала .

Измельчение материала можно описать с помощью популяционнобалансовой модели [3], которая описывает эволюцию гранулометрического состава продуктов измельчения. Для этого используется ячеечная модель с применением селективной функции разрушения .

При самоизмельчении используется селективная функция самоизмельчения S c x, которую можно представить в виде произведения веро

–  –  –

где V c ( t ) – объем частиц, обладающих достаточной энергией для разрушения других частиц или саморазрушения; x0 и x max – минимальный и максимальный размеры этих частиц материальной загрузки; a ( x ) – доля

–  –  –

где e2 x – энергия частицы крупной фракции; V0c x – объем измельчаемой частицы .

Энергия, подводимая к измельчаемой частице, определяется следующим образом:

–  –  –

Математическая модель селективной функции S c x позволяет описывать изменение гранулометрического состава материала для ячеечных моделей при нелинейном процессе измельчения самоизмельчения с учетом влияния фракционного состава f ( x,t ) материала в мельнице .

Библиографический список

1. Строительные материалы: справ. / А.С. Болдин [и др.]; под ред .

А.С. Болдина, П.П. Золотова. М.: Стройиздат, 1989. 567 с .

2. Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы / под ред. О.С. Богданова. М.: Недра, 1983. 384 с .

3. Mizonov,V. Simulation of Grinding: New Approaches / V. Mizonov, V. Zhukov, S. Bernotat. Ivanovo: USPEU Press, 1997. 118 p .

4. Жуков, В.П. Селективная функция измельчения в измельчителях с распределенной мелющей средой / В.П. Жуков, С.Ф. Смирнов, А.Г. Красильников // Вестник ИГЭУ. 2006. Вып. 4. С. 6869 .

5. Жуков, В.П. Измельчение-классификация как процесс с распределенными параметрами: моделирование, расчет и оптимизация: дис.... д-ра техн. наук / В.П. Жуков. Иваново, 1993. 358 с .

6. Baumgardt, S. Beitrag zur Elinzelnkornschlagzerkleinerug sproder Stoffe / S. Baumgardt. Feinberg, 1976. A. 560. S. 29–106 .

УДК 621.928.2 В.А. Огурцов, С.Г. Степанов, Ал.В. Огурцов, А.А. Галиева Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

СТРАТЕГИЯ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ ГРОХОЧЕНИЯ

СЫПУЧИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Выбор критериев оптимизации зависит от конкретных условий эксплуатации промышленных грохотов и возможностей предприятия, производящего модернизацию производственного процесса. Критерии оптимизации определяют как технологические, конструктивные и другие параметры процесса, подлежащие оптимизации, так и диапазон их изменения .

Рассмотрим пример, когда в качестве критериев оптимизации выбираются максимальная эффективность процесса и минимальная засоренность продуктов грохочения при заданной производительности инерционного грохота. Оптимизации подлежат: амплитуда и частота вибрации грохота, угол наклона просеивающей поверхности, направление вращения вибратора (прямой или обратный ход). Оптимальные параметры формируются на сочетании трех конкурирующих процессов: транспортирование материала по грохоту, движение проходовых частиц к просеивающей поверхности, их проникновение сквозь ячейки сита. Если увеличивать угол наклона сита, то увеличивается скорость транспортирования сыпучего материала по грохоту, но уменьшается среднее время пребывания материала на просеивающей поверхности, что оказывает негативное воздействие на эффективность процесса. В тоже время уменьшается высота слоя и время движения проходовых частиц к просеивающей поверхности, что позитивно сказывается на качестве грохочения. Увеличение частоты колебаний сита грохота повышает интенсивность вибровоздействия сита на сыпучий слой и уменьшает время движения проходовых частиц к просеивающей поверхности, но при этом возрастает скорость перемещения материала по грохоту. Вероятность проникновения мелких частиц через отверстия сита имеет максимальное значение при некоторой частоте колебаний сита. Изменение амплитуды также неоднозначно сказывается на эффективности рассева. При увеличении амплитуды колебаний сита уменьшается время пребывания сыпучего материала на грохоте, но за счет увеличения скорости транспортирования уменьшается высота слоя [1]. Неоднозначные зависимости процессов транспортирования сыпучего материала по грохоту, движения мелких частиц к просеивающей поверхности, проникновения проходовых частиц через ячейки сита от динамических параметров грохочения позволяют выстроить алгоритм оптимизации угла наклона сита, амплитуды и частоты колебаний грохота (рис.) .

Расчет оптимальных параметров состоит из следующих этапов .

Первый этап заключается в сборе информации о конструктивных и технологических параметрах грохота.

В программу расчета вводятся:

1) объемная производительность грохота по питанию;

2) длина и ширина просеивающей поверхности;

3) размер отверстий и коэффициент живого сечения сита;

4) динамические параметры вировоздействия сита на сыпучий слой .

Второй этап – сбор эмпирической информации о свойствах сыпучего материала. В программу расчета вводятся:

1) характеристика крупности материала;

2) угол естественного угла откоса сыпучего материала, по которому определяется коэффициент трения частицы о сыпучий слой;

3) назначенное число проходовых фракций подситового продукта грохочения .

Третий этап – тестовые эксперименты по периодической классификации сыпучего материала. Для каждой фракции по опытным кинетикам грохочения при различных параметрах колебаний сита определяются стохастические коэффициенты сегрегации и макродиффузии. При этом используется ячеечная модель процесса периодического грохочения [2] .

Четвертый этап – определение расчетных параметров процесса:

1) средней скорости транспортирования материала по поверхности сита;

2) начальной высоты подачи сыпучего материала на просеивающую поверхность;

3) высоты разрыхленного слоя сыпучего материала на поверхности сита;

4) вероятность проникновения проходовых частиц различной крупности через отверстия сита .

Пятый этап. В программу, составленую в соответствии с обобщенной моделью процесса грохочения, вводятся:

1) параметры вировоздействия сита на сыпучий слой, изменяющиеся в диапазоне лабораторных исследований;

2) коэффициенты макродиффузии и сегрегации частиц проходовых фракций, соответствующие этим параметрам и размерам частиц проходовых фракций;

3) угол наклона просеивающей поверхности;

4) направление вращения вала вибропривода;

5) расчетные параметры, определенные на четвертом этапе;

6) определяются оптимальный режим и технологические параметры, которые обеспечивают максимальную эффективность процесса при заданной производительности грохота .

Следует отметить, что критерий максимальной эффективности процесса при заданной производительности грохота оказался наиболее востребованным в условиях промышленного производства сыпучих строительных материалов .

–  –  –

Предлагаемая методика оптимизации может использоваться на стадии проектирования грохотов с учетом целевой функции оптимизации. Метод позволяет также вести поиск новых конструкций классифицирующего оборудования, обеспечивающего наиболее эффективный режим грохочения .

Библиографический список

1. Огурцов, В.А. Стохастическая модель распределения проходовых частиц в слое сыпучего материала при виброгрохочении / В.А. Огурцов // Строительные материалы. 2007. № 11. С. 38–39 .

2. Огурцов, В.А. Моделирование кинетики виброгрохочения на основе теории цепей Маркова / В.А. Огурцов, С.В. Федосов, В.Е. Мизонов // Строительные материалы. 2008. № 5. С. 33–35 .

УДК 621.928.2 С.Г. Степанов, В.А. Огурцов, Ал.В. Огурцов, Е.Р. Горохова Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ

СЫПУЧЕЙ СРЕДЫ ПО ВИБРАЦИОННОМУ ГРОХОТУ

Грохочение сыпучих сред широко распространено в промышленности строительных материалов. Одним из основных процессов вибрационного грохочения является движение полидисперсного ансамбля частиц по вибрирующей просеивающей поверхности, которое обеспечивает периодические контакты частиц с этой поверхностью и прохождение или не прохождение частиц сквозь ее отверстия в зависимости от их размера и условий контакта. Цель статьи – установить закономерности такого движения .

Наиболее важной технологической характеристикой виброгрохота является эффективность пофракционного разделения сыпучей среды, которая напрямую связана с динамическими параметрами работы грохота: амплитудой и круговой частотой колебаний его просеивающей поверхности. Построение динамической модели движения частиц по грохоту, основанное на классическом представлении движения сыпучего слоя по вибрирующей поверхности движением одиночной частицы [1–4], позволяет рассчитывать среднюю скорость транспортирования, которая определит время пребывания частиц на грохоте и, в конечном счете, его эффективность .

Расчетная схема процесса показана на рис. 1 .

–  –  –

где v и v – проекции скорости относительного движения частицы, которая переходит в состояние свободного полета над ситом при условии, что A2sin(t+)gcos .

При достижении поверхности сита (=0) частица претерпевает удар о его поверхность.

Изменение ее скорости при ударе может быть описано соотношениями неупругого удара:

v+=-k v -; (7) v+= v- - f(k+1) v -, (8) где k – коэффициент восстановления скорости при ударе; f – коэффициент трения частицы о поверхность сита; индексы «-» и «+» соответствуют состояниям непосредственно до и после удара .

Наблюдения показывают, что в реальных условиях частица ударяется не о собственно поверхность сита, а о находящийся на ней слой частиц, после чего ее скорость практически становится равной нулю. С приемлемой для практических расчетов точностью можно положить, что v+= v+=0 при каждом ударе. Система уравнений (3–6) с нелинейными условиями (7–8) решается численным методом .

Рассмотрим результаты численных экспериментов с описанной моделью .

На рис. 2 показаны траектории движения частицы по горизонтальному ситу при вращении привода по часовой стрелке. Расчеты выполнены при круговой частоте колебаний грохота 100 с-1 и амплитуде 0,4 см. Вверху показаны траектории, наблюдаемые из неподвижной системы координат .

Движение частицы относительно поверхности сита имеет сложный характер, однако достаточно быстро формируются установившиеся циклы движения. Неподвижный наблюдатель видит осредненный дрейф частиц в ту сторону, куда вращается сито .

Именно это движение определяет осредненную скорость движения частиц по поверхности сита, которую легко получить, поделив полученное частицей смещение на время, за которое оно произошло, причем результат будет тем точнее, чем больше полных установившихся циклов принято во внимание .

–  –  –

На рис. 3 показано влияние частоты круговых колебаний сита грохота на среднюю скорость транспортирования сыпучего материала по просеивающей поверхности грохота при разных углах ее наклона к горизонту .

Амплитуда круговых колебаний составляла 4 мм .

Предложенная модель и ее программно-алгоритмическое обеспечение позволяют определять траектории относительного движения частиц над поверхностью виброгрохота при различных параметрах вибровоздействия сита на сыпучий материал, частоту соударений частиц и просеивающей поверхности .

–  –  –

Численные эксперименты в рамках предложенной модели создали основу для построения расчетного метода определения вероятности проникновения проходовых частиц через отверстия сита грохота .

Библиографический список

1. Вибрация в технике: справ.: в 6-ти т. Т. 4. Вибрационные процессы и машины / под ред. Э.Э. Лавендела. М.: Машиностроение, 1981. 509 с .

2. Огурцов, В.А. Расчетное исследование движения частиц по поверхности виброгрохота / В.А. Огурцов, В.Е. Мизонов, С.В. Федосов // Строительные материалы. 2008. № 6. С. 74–75 .

3. Огурцов, В.А. Моделирование движения частиц над поверхностью сита виброгрохота / В.А. Огурцов // Строительные материалы. 2008. № 8 .

С. 72–73 .

4. Огурцов, В.А. Моделирование движения частицы по продольно колеблющейся поверхности грохота / В.А. Огурцов, С.В. Федосов, В.Е. Мизонов // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 2. С. 23–24 .

УДК 621.643 .

Н.Н. Елин, Б.В. Жуков Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХРАЗВЕТВЛЁННЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

При проектировании разветвленных трубопроводных сетей критерием оптимальности является минимум затрат на их строительство при условии обеспечения подачи продукции всем потребителям с заданными расходами и свободными напорами .

Известно (см.: Абрамов Н.Н. Теория и методика расчета систем подачи и распределения воды. М.: Стройиздат, 1972. 288 с.), что затраты на строительство трубопровода описываются зависимостью K al b Dl, (1) где К – стоимость строительства; D и l – диаметр и длина трубопровода; a и b – коэффициенты, зависящие от условий строительства, например, от характеристик грунта .

Очевидно, что для всех участков одной сети эти коэффициенты можно принимать одинаковыми .

При проектировании трубопроводной сети должны быть заданы структура сети, длины участков, расходы ко всем потребителям (расходы на участках рассчитываются по первому закону Кирхгофа), напоры на выходе источника и у потребителей .

Задача – определить диаметры всех участков, при которых величина К будет минимальной .

Так как первое слагаемое в формуле (1) от диаметра не зависит, то в качестве целевой функции можно рассматривать так называемую материальную характеристику сети:

–  –  –

где Qi – расчетный расход продукции на i-м расчетном участке .

Дифференцируя это выражение по всем потерям напора на участках Hi Hi 1 Hi и приравнивая производные к нулю, после преобразований

–  –  –

Полученное оптимальное распределение располагаемого напора по участкам разветвленной сети дает возможность подобрать диаметры этих участков, соответствующие минимуму целевой функции (4) .

Предлагаемая методика реализована в программной среде MathCAD и может быть использована при выполнении курсовых по дисциплинам «Гидравлика систем водоснабжения и водоотведения», «Водоснабжение», а также дипломных проектов .

В качестве примера рассмотрим расчет сети, схема которой представлена на рис .

<

–  –  –

Располагаемые потери напора между источником и каждым потребителем составляют 10 м. Величины расходов, л/с. Результаты расчетов представлены в табл .

–  –  –

УДК 532.513 Е.Р. Кормашова, Е.В. Гарусов Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО

ТРЕНИЯ В ТРУБАХ МАЛОГО ДИАМЕТРА

–  –  –

В табл. представлены формулы, которые нашли широкое применение в практике или предлагаются к использованию соответствующими документами. Например, в [1, 2] для расчёта напорных и безнапорных трубопроводов из полимерных труб предлагается формула Добромыслова, а в табл. [4] для этих же труб – формула Шевелева и т. д .

Ранее [5] были представлены исследования, которые проводились в стальной и пластиковой трубах внутренним диаметром 16 мм. В данной статье представлены данные теоретических и экспериментальных исследований для новых полипропиленовых труб внутренним диаметром 16 и 13 мм, выдерживающих давление, соответственно, 0,1 и 0,2 МПа. Эксперименты проводились в следующих пределах: расход жидкости от 10,810-5 до 19,510 5 м3/с; скорость от 0,81 до 1,47 м/с; число Рейнольдса – от 8000 до 19000 .

–  –  –

По формуле Дарси-Вейсбаха определены экспериментальные значения коэффициента гидравлического трения, теоретические значения – по формулам (1)–(6) .

На рис. 1 и 2 представлены графики зависимости коэффициента гидравлического трения от числа Рейнольдса .

Анализ данных позволяет сделать вывод о том, что для полипропиленовых труб внутренним диаметром 16 и 13 мм ближе всего к экспериментальным значениям оказались значения коэффициента гидравлического трения, вычисленные по формулам (1)–(3). Самые большие расхождения с экспериментальными значениями имеет, вычисленный по формуле (6) .

Библиографический список

1. СП 40-102-2000. Проектирование и монтаж трубопроводных систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие положения / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2001 .

2. Добромыслов, А.Я. Таблицы для гидравлических расчётов напорных и безнапорных трубопроводов из полимерных материалов: пособие к СНиП и СП / А.Я. Добромыслов; под ред. В.С. Ромейко. М.: Изд-во ВНИИМП, 2000 .

3. Чугаев, Р.Р. Гидравлика / Р.Р. Чугаев. Л.: Энергоатомиздат, 1982 .

672 с .

4. Шевелев, Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: справ. пособие / Ф.А. Шевелев, А.Ф. Шевелев. М.: Стройиздат, 1995. 176 с .

5. Кормашова, Е.Р. К вопросу определения коэффициента гидравлического трения / Е.Р. Кормашова // Информационная среда вуза: XIV Междунар. науч.-техн. конф. Иваново: ИГАСУ, 2007 .

УДК 542.63 С.О. Кожевников, П.П. Гуюмджян Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СООТНОШЕНИЙ D/d И H/h

СМЕСИТЕЛЯ С ТРУБКАМИ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

НА КАЧЕСТВО СУСПЕНЗИИ

Перемешивание жидких сред – одна из самых распространённых операций в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель перемешивания – в интенсификации переноса тепла и массы и в приготовлении смесей с заданными свойствами (суспензий, эмульсий). Одна из самых распространённых операций это перемешивание суспензии, которое часто сопровождается передачей массы и химическими реакциями. Для суспендирования часто используются быстроходные мешалки, вызывающие в сосуде осевое течение [1–3]. Исследование влияния соотношений D/d и H/h при перемешивании суспензии проводилось в сосудах с D=150 и 245 мм и мешалках с трубками переменного сечения диаметром d= 80; 100 и 120 мм .

Влияние соотношения высоты установки мешалки на качество смеси определялосьлось в сосуде диаметром D=245 мм .

время осаждения, час

–  –  –

Высота установки мешалки варьировалась в пределах 24,5–122,5 мм, что соответствует H/h=1/101/2. В качестве твёрдой фазы использовалась известь, просеянная через сито с размером отверстий 0,1 мм. Концентрация извести составляла 20 %. Частота вращения мешалки 500 об/мин. Критерием качества перемешивания служило полное время оседания извести отобранной пробе. Из графиков (рис. 1 и 2) видно, что наибольшее время оседания частиц извести достигается при D/d=3 и 3,5, H/h=1/6 и 1/8 для сосуда без перегородок и с перегородками, соответственно .

Таким образом, при проектировании аппаратов с мешалками, оснащёнными трубками переменного сечения, для получения устойчивых суспензий необходимо придерживаться этих конструктивных значений .

Библиографический список

1. Перемешивание и аппараты с мешалками: пер. с польск. / Ф. Стренк; под ред. И.А. Щупляка. Л.: Химия, 1975. 384 с .

2. Кожевников, С.О. Обзор основных типов перемешивающих устройств для получения технологических жидкостей / С.О. Кожевников // Вестник научно-промышленного общества. Вып. 6. М.: АЛЕВ-В, 2003 .

С. 67–69 .

3. Соу, А. Гидродинамика многофазных систем / А. Соу. М.: Мир, 1971. 536 с .

УДК 532.5 С.О. Кожевников, П.П. Гуюмджян Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ КУМУЛЯТИВНОЙ СТРУИ

В АППАРАТЕ С ТРУБКАМИ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

Затопленные струйные оболочки и вихри можно эффективно использовать в различных химико-технологических процессах: смешения, эмульгирования, диспергирования жидких и твердых сред в потоке жидкости или газа, массообмена и т.д. [1–4] .

В перемешивающем аппарате, оснащенном вращающимися трубками переменного сечения [1], происходит захват жидкости широкой частью конфузора. Пройдя внутри конфузора, из-за его геометрических особенностей жидкость ускоряется и на выходе из трубки имеет более высокую скорость. В зависимости от соотношения входного и выходного диаметров конфузора скорость жидкости на выходе в 2–10 раз превышает ее скорость в аппарате .

При столкновении жидкости, вытекающей из сопла, с препятствием в виде набегающей с более медленной скоростью вращающейся среды формируется вихревая тороидальная зона развитой кавитации. При этом происходит периодический выброс жидкости в окружающее пространство и синфазное схлопывание образовавшихся каверн. Данный эффект нами использован для интенсификации процессов получения эмульсий и суспензий, а также для ускорения химических реакций. Схема удара струи о движущуюся навстречу потоку жидкость приведена на рис. 1 .

Решение задачи о встречных струях позволит объяснить явление кумуляции, при которой концентрирование энергии в определенных направлениях приводит к образованию тонкой и сильной струи, что положительно сказывается на диспергировании и смешении. Кроме этого, параметры кумулятивной струи можно связать со скоростью вращения мешалки и параметрами процесса смешения .

Рис. 1. Расчетная схема соударения струй:

– поверхность раздела струй (пелена); – ширина полосы между поверхностями

–  –  –

Приведенная модель построения профиля кумулятивной струи в аппарате с мешалкой, оснащенной трубками переменного сечения, позволит на этапе проектирования получать профиль струи и оптимизировать геометрические параметры трубок переменного сечения и аппарата .

Библиографический список

1. Гуюмджян П.П., Кожевников С.О. Определение основных параметров перемешивающих устройств с трубками переменного сечения // Вестник научно-промышленного общества. Вып. 8. М.: АЛЕВ-В, 2004. С. 27–32 .

2. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. М.: Наука, 1973. 416 с .

3. Бударин В.А. Метод расчета движения жидкости. Одесса: Астропринт, 2006. 138 с .

4. Шец Дж. Турбулентное течение. Процессы вдува и перемешивания:

пер. с англ. М.: Мир, 1984. 247 с .

УДК 691.0022 Е.В. Зиновьева, П.П. Гуюмджян Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ

ПАРАФИНА ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ

В данной работе приведены результаты экспериментальных исследований процесса диспергирования парафина в устройствах разных конструкций и принципов действия. В качестве диспергатора использована мешалка, разработанная на кафедре ПСМ, представляющая собой корпус, внутри которого установлен вертикальный вал с рабочими элементами разного исполнения (диск, пропеллер) .

Исследовано влияние скорости диспергирования на гранулометрический состав готовой продукции. В качестве модельного материала выбран парафин, практически недиспергируемый в водной среде.

Экспериментальные исследования проводились на диспергаторе со следующими параметрами:

- диаметр корпуса – 150 мм;

- диаметр мешалки – 100 мм .

Перед диспергированием в воде парафин и жидкая среда (вода) нагревались до температуры 75 °С. Объём воды – 1 л, масса парафина – 10 г .

На рис. 1 приведены кривые влияния типа мешалки на процесс диспергирования .

Для поддержания высокой эффективности процесса диспергирования среда должна иметь постоянную во времени температуру .

Анализ результатов показал:

1) возможно диспергировать парафин в воде при условии поддержания постоянной температуры в интервале 75–77 °С;

2) для диспергирования парафина в воде наиболее оптимальным является применение устройств с мешалкой конфузор-диффузор .

относительная масса

–  –  –

С этой целью проводился эксперимент по диспергированию парафина в воде при разных скоростях вращения с использованием различных перемешивающих устройств .

Сравнительные данные, полученные в ходе экспериментального исследования, показали, что для диспергирования парафина в воде наибольший эффект можно получить при использовании перемешивающего устройства в виде конфузора-диффузора .

Из приведенных экспериментальных результатов видно, что при использовании мешалки с конфузорами-диффузорами происходит интенсивное перемешивание жидкого парафина в воде с одновременным измельчением частиц парафина. Причем интенсивность перемешивания и, соответственно, размер дисперсных частиц зависят от числа оборотов ротора .

Таким образом, используя данную мешалку, возможно диспергировать парафин в воде, получить гранулы достаточно широкого диапазона размеров. Так, при скорости вращения 400 об/мин получаем гранулы диаметра 2 мм, при скорости 1200 об/мин – 0,4–0,3 мм .

Дальнейшее увеличение скорости мешалок приводит к слипанию мелких парафиновых шариков .

Кроме этого, используя мешалку типа конфузор-диффузор, возможно получать высокопористые материалы (рис. 3) .

–  –  –

УДК 66.084.8 В.С. Андрейчук, А.И. Сокольский Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

АНАЛИЗ ТЕОРИЙ ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССА

АКУСТИЧЕСКОЙ КОАГУЛЯЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ

Аэрозоли играют огромную роль в природе, технике, жизни человека .

Одно из важнейших свойств аэрозолей – способность коагулировать, т. е .

изменять численное количество дисперсной фазы за счет слипания частиц во время столкновений .

Коагуляцию можно разделить на два больших класса: естественную, происходящую исключительно под действием сил гравитации и теплового движения частиц, и коагуляцию, протекающую под воздействием внешних сил – электрических, инерционных. Одним из видов коагуляции, протекающей под воздействием внешних сил, является коагуляция ультразвуком .

Явление коагуляции аэрозолей ультразвуковыми волнами было обнаружено уже в начальной стадии исследований свойств ультразвука. Обычно это явление изучалось в наполненных аэрозолем закрытых стеклянных трубках, в которых создавали стоячие ультразвуковые волны [1]. Опыты показали, что при достаточной интенсивности колебаний аэрозоль коагулировал очень быстро – в течение нескольких минут или секунд, образуя на стенках трубки кольцеобразные осадки против пучностей волн. После этого в трубке остается аэрозоль с очень низкой концентрацией самых мелких частиц, содержащихся в исходном аэрозоле, и скорость коагуляции сильно падает или процесс останавливается вовсе. Дальнейшее воздействие ультразвуком становится не эффективным .

Теория ультразвуковой коагуляции в свое время была предметом оживленной дискуссии. Во всех реальных аэрозольных системах существуют частицы различного размера, т. е. они полидисперсны, а частицы различных размеров имеют различную увлекаемость колебаниями среды .

На основании этого Хидеман [2] считал основной причиной коагуляции то, что ультразвук увлекает мелкие частицы и они «прочесывают» некоторый объем, в котором находятся также и более крупные, а значит, практически неподвижные частицы. Относительное взаимное движение одних и других вызывается седиментацией, турбулентностью и т.д. Поглощающая поверхность представляет собой в данном случае цилиндр с длиной, равной удвоенной амплитуде колебаний мелких частиц, и с радиусом, равным сумме радиусов крупных и мелких частиц .

Несостоятельность этой теории видна уже из факта быстрой коагуляции аэрозолей при очень высокой частоте ультразвука (гиперзвуке), при которой все частицы практически не подвижны [2]. Эта теория также не

–  –  –

где VR – амплитуда скорости относительных колебаний среды и частицы;

– угол между направлением колебаний и линией центров .

Определение влияния гидродинамических сил на скорость коагуляции указанным выше путем в данном случае ненадежно, т.к. на близких расстояниях между частицами формула (1) не применима [2]. Все же укажем, что коэффициент, отнесенный к безразмерной величине

–  –  –

8kT в данном случае несколько больше, чем при коагуляции в электрическом поле. Заметной величины эффект достигает уже при 1=3 .

Экспериментальные данные по ультразвуковой коагуляции аэрозолей большей частью мало пригодны для сравнения с теоретическими, так как обычно они получались на довольно полидисперсных аэрозолях, размер и концентрация частиц точно не определялись и т. д. Вычислим значения 1

–  –  –

r .

R (3) 8kT Пользуясь номограммой для нахождения отношения VR0/U0, находим, что при r = 0,2; 0,5 и 1 1 равно, соответственно, 0,6; 4 и 16. Фактически значительное ускорение коагуляции ультразвуком в указанных условиях наблюдается [2] уже при r = 0,2, однако следует учесть то существенное обстоятельство, что в трубках, в которых создается ультразвуковое поле, происходит интенсивная циркуляция воздуха с значительным градиентом скорости течения, способствующим сближению частиц более эффективно, чем молекулярная диффузия [2] .

Таким образом, теория гидродинамического притяжения позволяет дать по крайней мере грубую оценку условий, необходимых для эффективности ультразвуковой коагуляции. Эта теория объясняет также, почему ультразвук так мало эффективен к высокодисперсным аэрозолям .

Понятно также быстрое возрастание константы ультразвуковой коагуляции по мере хода процесса, т.е. по мере укрупнения частиц. Неоднократно отмечавшаяся неэффективность ультразвука по отношению к аэрозолям с низкой счетной концентрацией [2] также понятна: вследствие большого среднего расстояния между частицами мала вероятность сближения их на расстояние, на котором начинают действовать гидродинамические силы.

Гидродинамическая теория объясняет, почему при ультразвуковой коагуляции дымов образуются плоские агрегаты, расположенные в плоскости, перпендикулярной к направлению колебаний [2]:

в данном случае также имеет место направленная коагуляция в этой плоскости ( = /2). Заметим, что крупные частицы вытянутой формы, которые не принимают участия в колебаниях, ориентируются в ультразвуковом поле своими вытянутыми осями перпендикулярно к направлению колебаний [2]. Мелкие же частицы, полностью увлекаемые колебаниями, располагаются своими длинными осями параллельно направлению колебаний, вероятно, благодаря ориентирующему действию градиента скорости в циркуляционном течении воздуха .

В приведенном выше расчете мы усреднили энергию звуковых колебаний по всему занимаемому аэрозолем объему. В действительности ультразвуковая коагуляция происходит в основном лишь вблизи пучностей волн, однако благодаря турбулентному перемешиванию, имеющему место при более или менее интенсивных ультразвуковых колебаниях, все частицы аэрозоля находятся в среднем в одинаковых условиях .

Хотя специальных опытов по сравнению скорости ультразвуковой коагуляции дымов и туманов не ставилось, однако очень большой разницы между ними в данном случае, по-видимому, нет. Так, в опытах, проведенных в лаборатории Хидеманна [2], быстрая коагуляция масляного тумана с r 0,4 достигалась при 104 Гц и = 2,5 Дж/м3, в опытах Сент-Клера [3] с дымом NH4Cl с r 0,2 при той же частоте заметное ускорение коагуляции достигалось при = 5 Дж/м3 .

Имеются указания, что крупные агрегаты (до 100 ) образуются лишь при очень большой интенсивности колебаний [1]. Турбулентность, развивающаяся в интенсивном звуковом поле, разрывает большие агрегаты на части. Прочность образующихся при ультразвуковой коагуляции агрегатов вообще не велика, они нередко рассыпаются при осаждении. Разрыв агрегатов на мелкие части является причиной неэффективности ультразвука по отношению к летучей золе [2]. Добавление к коагулируемому дыму или пыли водяных или масляных туманов приводит к склеиванию агрегатов и значительно повышает эффективность ультразвука [1] .

О влиянии частоты ультразвука на его эффективность можно сказать следующее. При данной степени увлечения частиц колебаниями среды т.е .

при данном отношении VR /U0, эффект зависит только от величины U20 (энергии звукового поля). Поэтому сперва по мере увеличения частоты эффект заметно возрастает (отметим, что воспринимаемые слухом звуковые волны совершенно неэффективны), но при достижении таких частот, при которых VR /U0 близко к 1, т. е. примерно 2r 0,002, дальнейшее увеличение частоты при той же энергии поля уже не дает ощутимого эффекта и поэтому практически нецелесообразно. Экспериментальные данные по влиянию частоты колебаний на их эффективность крайне скудны. Имеющиеся указания [2], что для большинства аэрозолей минимальная эффективная частота равна 4*103 Гц, а для табачного дыма – 7*103 Гц, трудно использовать, так как средний размер частиц в этих аэрозолях не указан .

Остается рассмотреть, какую роль играет при ультразвуковой коагуляции аэрозоля давление звука на частицы. Очень показательно в этом отношении следующее наблюдение [1]. При определенной, не слишком большой, интенсивности колебаний (при которой еще не сказывается перемешивание) концентрированный дым NH4Cl принимает еще до начала коагуляции «полосатый» вид, так как частицы концентрируются в пучностях волн. Разберем этот вопрос при помощи выражения 3 2 sin 4x 3 g r U 0 (4) F M для силы давления стоячей звуковой волны на частицы аэрозоля. Оценим порядок величины времени t0, необходимого, чтобы находящаяся в узле волны частица достигла под действием этой силы ближайшей пучности, т.е. прошла расстояние /4. Положим для упрощения sin(4x/) = 1, т.е .

–  –  –

Таким путем получим, очевидно, нижний предел для t0:

0,92 t0 gVR20 r 2. (6) 4Vmax Для рассмотренных выше условий (частота 104 Гц, = 3*10-2 м, =10 Дж/м3) найдем для r = 0,2; 0,5 и 1, соответственно, t0 = 3*106, 1,3*104 и 400 с. Между тем аэрозоли коагулируют в этих условиях за несколько десятков секунд. За это время частицы успели бы пройти лишь ничтожную часть пути до пучностей. Впрочем, здесь необходимо учесть следующие обстоятельства .

Согласно новым теоретическим работам, действительная величина ультразвукового давления, по-видимому, значительно больше выражаемого формулой (4) .

В ультразвуковом поле содержатся довольно мощные обертоны, а величина давления до известного предела возрастает с частотой колебаний .

Наконец, по мере коагуляции аэрозоля и укрупнения частиц скорость их движения к пучностям под действием ультразвукового давления резко увеличивается [2] .

Поэтому вполне возможно, что ультразвуковое давление значительно способствует коагуляции аэрозолей, подводя частицы к пучностям, где гидродинамические силы между частицами особенно велики, и создавая там высокие концентрации частиц. Вряд ли можно, однако, приписывать ультразвуковому давлению решающую роль при коагуляции, как это делает Сент-Клер [2] .

В частности, трудно объяснить с этой точки зрения, почему так сильно влияет на эффект ультразвука счетная концентрация аэрозоля. Нельзя также согласиться со взглядом П. Кубанского (Техническая физика. № 24 .

1044 (1954)) о существенной роли вызванных циркуляцией аэрозоля столкновений между частицами в узлах ультразвукового поля. Это может быть верно лишь по отношению к очень грубым частицам, например, уже образовавшимся в результате коагуляции крупным агрегатам, но не по отношению к первичным частицам аэрозоля .

Практическое использование ультразвука для осаждения промышленных аэрозолей долго задержалось вследствие отсутствия достаточно мощных технических генераторов ультразвуковых волн .

В настоящее время эта проблем разрешена путем создания ультразвуковых сирен и свистков [2]. Существуют промышленные установки для осаждения сернокислых туманов и других аэрозолей ультразвуком с производительностью 6*104 м3/ч. За время порядка 4 с, в течение которого туман движется в ультразвуковом поле, успевает скоагулировать до 90 % тумана; образовавшиеся крупные капли осаждаются затем в циклонах .

Однако при этом остается нескоагулировавшей небольшая высокодисперсная фракция тумана. Увеличение продолжительности обработки не дает большего эффекта. Как уже говорилось, ультразвук малоэффективен и по отношению к аэрозолям с малой счетной концентрацией .

Библиографический список

1. St Clair H. Ind. Eng. Chem. / пер. Б.А. Соморов. 41, 2434 (1949) .

2. Фукс Н.А. Механика аэрозолей М., 1955 .

УДК 544.6:544.354.5:544.03 М.Д. Чекунова, В.Н. Афанасьев*, Е.Ю. Тюнина* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Институт химии растворов РАН, г. Иваново

ИССЛЕДОВАНИЕ ИОН-МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМ

В РАСТВОРАХ ТЕТРАФТОРБОРАТА ТЕТРАЭТИЛАММОНИЯ

В ПРОПИЛЕНКАРБОНАТЕ

В последние годы появился и широко используется новый класс электрохимических приборов хранения энергии – ионисторы. Поскольку ионистор состоит из двух пористых угольных электродов, пропитанных электролитом, то основным путем повышения энергоемкости данного прибора можно считать разработку новых неводных органических электролитов с рабочим напряжением свыше 3В. Эксплуатационные характеристики ионистора определяются транспортными свойствами раствора электролита, то есть процессами переноса заряда и импульса, на которые оказывают существенное влияние ион-молекулярные формы .

Цель данной работы – изучение ионной ассоциации и ионной сольватации в растворах тетрафторбората тетраэтиламмония (Et4NBF4) в пропиленкарбонате (ПК), перспективных для использования в ионисторах. В работе использовалась соль Et4NBF4, синтезированная и очищенная по методике, описанной в [1]. Очистку пропиленкарбоната осуществляли согласно [2] .

Приготовление растворов и измерения проводили без контакта с атмосферой .

Растворы готовили весовым методом на весах Sartorius-ME215S (точность взвешивания 110-5 г) с учетом приведения веса к вакууму. Скорость распространения ультразвука в исследуемых растворах измеряли на специально сконструированном лазерном интерферометре переменной длины волны на частоте 6 МГц с погрешностью 0,001 %, плотность растворов – на вибрационном плотномере «Anton Paar DMA-602» с погрешностью измерения 0,02 кг/м3, электропроводность – в трехэлектродной ячейке на установке, включающей автоматический цифровой мост переменного тока Р-5083. Измерения проводили на 5 различных частотах в интервале 1–10 кГц с последующей экстраполяцией на бесконечную частоту. Относительная погрешность определения электропроводности составляла 0,1 % .

Числа сольватации Et4NBF4 в пропиленкарбонате были определены в интервале концентраций 0,4–0,9 моль/кг с использованием подхода, основанного на определении сжимаемости сольватных оболочек [3]. Числа сольватации тетрафторбората тетраэтиламмония в ПК имеют небольшие значения (0.620.67) и в пределах погрешности практически не меняются с ростом концентрации растворенного вещества. Незначительная сольватация данной соли подтверждается и тем, что эффективный радиус аниона и катиона в данном апротонном растворителе близок к кристаллографическому (0,2–0,3 нм). Полученные числа сольватации электролита в данном методе – это число молекул растворителя, силовое поле которых изменилось под действием ионов растворенного вещества. При увеличении содержания электролита в растворе доля молекул растворителя, подвергшихся влиянию его ионов, возрастает .

Кондуктометрические данные системы Et4NBF4 – ПК в области больших разбавлений были проанализированы с использованием модели ЛиУитона [4] в редакции Петубридже [5], учитывающей диэлектрическое насыщение растворителя при его взаимодействии с электролитом. Предельная электропроводность 0, константа ассоциации Ка и дистанционный параметр R определены с помощью программы «cond» [6] .

Полученные данные по константам ассоциации свидетельствует о том, что тетрафторборат тетраэтиламмония в пропиленкарбонате практически полностью диссоциирован, что связано с достаточно высоким значением диэлектрической проницаемости растворителя. На основе найденных значений 0 соли и данных по предельной молярной электропроводности иона тетраэтиламмония в пропиленкарбонате [7] были рассчитаны значения предельной молярной электропроводности тетрафторборат-иона, а также произведение Вальдена для ионов при температуре 25 С. Рассчитанный радиус Стокса иона тетраэтиламмония близок к кристаллографическому, что свидетельствует о незначительной сольватации данного иона в ПК. Эффективный радиус иона BF4- меньше кристаллографического, что может быть связано с изменением радиуса движущегося иона вследствие изменения структуры растворителя вблизи иона, приводящего к несовпадению значений микро- и макровязкости .

Таким образом, электростатические взаимодействия ион-ион и ионрастворитель в исследуемых растворах незначительны в результате небольшой напряженности электрического поля вокруг ионов Et4N+ и BF4- .

Библиографический список

1. Адиабатическая сжимаемость растворов тетрафторбората тетраэтиламмония в пропиленкарбонате / В.Н. Афанасьев [и др.] // Электрохимия .

2008. Т. 44. № 11. С. 1376–1380 .

2. Гордон, А. Спутник химика: [пер. с англ.] / А. Гордон, Р. Форд. М.:

Мир, 1976. 541 с .

3. Onory, G. Ionic hydration in sodium chloride solutions / G. Onory // J. Chem. Phys. 1988. V. 89. № 1. P. 510–516 .

4. Lee, W.H. Conductance of symmetrical, unsymmetrical and mixed electrolytes. 3. Examination of new model and analysis of data for symmetrical electrolytes / W.H. Lee, R.J. Wheaton // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2. 1979 .

V. 75. № 8. P. 1128–1145 .

5. Cафонова, Л.П. Программа обработки экспериментальных данных по электропроводности разбавленных растворов симметричных электролитов / Л.П. Cафонова, Б.К. Пацация. Иваново, 1991. 5 с. Деп. в ВИНИТИ 22.05.91, № 2081-В-91 .

6. Pethybridze, A.D. Precise conductometric studies on aqueous solutions on 2:2 electrolyte / A.D. Pethybridze, S.S. Taba // J. Chem. Soc. Faraday Trans .

Part 1. 1980 .

V. 76. № 2. P. 368–376 .

7. Карапетян, Ю.А. Физико-химические свойства электролитных неводных растворов / Ю.А. Карапетян, В.Н. Эйчис. М.: Химия, 1989. 256 с .

УДК 551.482 Г.Л. Кокурина, Н.И. Кокурин*, О.А. Соколова* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский государственный университет

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОДЫ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЩЁЛОЧНОСТИ

Определение химических показателей качества воды является трудной химико-аналитической задачей, обычно выполняемой в лабораторных условиях .

Под полевым методом понимают метод, который может быть применен непосредственно в полевых условиях при отсутствии водопровода, централизованного источника электроэнергии, стационарных и специально оборудованных лабораторных помещений .

Полевые методы являются портативными и обладают характерными особенностями. Эти методы относительно несложны, они отличаются экпресностью, к ним предъявляются менее жесткие требования по точности анализов. В их основу положен расчет сходимости результатов по двум параллельным определениям. Полевые методы можно рассматривать как несколько упрощенный вариант более сложных лабораторных методов. Их сравнивают с тест-методами и экспресс-методами анализа .

Как известно, тест-методы дают преимущественно качественную и полуколичественную информацию о химическом составе анализируемого объекта, а экспресс-методы характеризуются минимальным временем выполнения анализа .

Сближаясь с тест-методами и экспресс-методами по некоторым характеристикам, полевые методы имеют ряд преимуществ, что расширяет области их применения при оценке параметров окружающей среды .

Большинство полевых методов определения показателей качества воды являются химическими, поскольку позволяют определить содержание химических компонентов в составе воды на основе химико-аналитических реакций .

При оценке качества воды обычно определяют следующие параметры:

рН, кислотность, щелочность, жесткость, окисляемость, растворенный кислород и другие, а также наличие катионов щелочных, щелочноземельных и тяжелых металлов и ряда анионов .

В настоящей работе приведены результаты определений такого показателя качества воды, как щелочность (свободная и общая). Результаты определения щелочности в полевых условиях оказались сопоставимы с результатами, полученными в лабораторных условиях, что явилось доказательством достоверности и надежности данных и методик полевого анализа, предложенных в настоящем сообщении .

Известно, что при анализе воды в лабораторных условиях объем воды, отбираемый для титрования, составляет 100, 50, 25, 20, 10 мл. Для проведения титрования в полевых условиях объем воды, взятый на анализ в нашей работе, составлял 2 мл. Поэтому для оттитровывания пробы применяли капельный метод (вариант) титрования .

Обычное (объемное, классическое) титрование в полевых условиях провести затруднительно, а иногда невозможно, т.к. для этого необходима большая по объему посуда (бюретки, пипетки, колбы), требующая большого расхода рабочих растворов химических реактивов. Капельный метод титрования позволяет избежать этих сложностей и неудобств и проводить анализ небольших проб. Техника титрования сводится к добавлению титранта к анализируемой пробе по каплям. Введение титранта проводят с помощью капилляра, объем добавленной капли предварительно должен быть точно определен .

В соответствии с рекомендациями для проведения титрования в полевых условиях, титровали две пробы, в лабораторных условиях – три пробы. Для отработки техники и методики полевого метода анализа были взяты три образца воды отобранные из водопровода (№ 1), водоразборной колонки (№ 2) и реки Уводь в районе парка Степанова (№ 3) .

Определение щелочности (Щ). Щелочность воды обусловлена присутствием в воде гидроксидов (ОН -), карбонатов ( ) и бикарбонатов ).

Гидролиз карбонатов и бикарбонатов хорошо известен и описывается уравнениями:

;

.

В зависимости от природы иона, обусловливающего щелочность воды, различают конкретные виды щелочности: гидратную (ОН–), карбонатную (С и бикарбонатную (НС .

В практике химического анализа обычно определяют не конкретный вид щелочности, а свободную щелочность (СЩ) и общую щелочность (ОЩ) .

Свободная щелочность (СЩ) охватывает интервал рН от 4,5 до 8,2 .

Если для воды рН8,2, то СЩ=0. Экспериментально свободная щелочность (СЩ) определяется титрованием воды раствором НCl с индикатором фенолфталеином. В точке эквивалентности наблюдают переход окраски от малиновой к бесцветной. В процессе титрования протекают реакции

–  –  –

где С(НСl) – концентрация стандартного раствора НCl, моль/л; V(НCl) – объем стандартного раствора НCl, пошедший на титрование пробы, мл;

V(Н2О) – объем пробы воды, взятый на анализ, мл; 1000 – коэффициент для выражения результатов анализа на 1 л воды .

Пример расчета значений ОЩ для образца № 1 при объемах 50, 10 и 2 мл приведен ниже .

ОЩ= ;

ОЩ= ;

ОЩ= .

–  –  –

2,62 2,60 2,59 13,11 2,60 0,518 3 0,01 5,96 1,19 2,240 5,97 1,20 2,237 5,98 1,20 5,97 1,20 0,238 120 1,19 Библиографический список

1. Строганов Н.С., Бузинова Н.С. Практическое руководство по гидрохимии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983 .

2. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и микробиология воды. М.: Высш .

шк., 1983 .

3. Шишкина Л.А. Гидрохимия. Л.: Гидрометеоиздат, 1974 .

4. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод .

М.: Химия, 1984 .

УДК 627.7.625.7.08 С.В. Федосов, В.А. Масленников, Ю.П. Осадчий, А.В. Маркелов, Т.Ю. Осадчая* Ивановский государственный архитектурно-строительный университет *Ивановский государственный химико-технологический университет

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕЖФАЗНОЙ

ПОВЕРХНОСТИ СИСТЕМЫ «МАСЛО – ВОДА»

Поверхностные явления приводят к заметному изменению свойств фаз на межфазной границе [1]. Однако теория, которая позволяла бы получить выражения для поверхностных свойств с учетом факторов, регулирующих степень устойчивости и скорость образования эмульсий в системах «жидкость – жидкость» и «жидкость – газ», в настоящее время отсутствует .

Исследованы масляные эмульсии, которые образуются в виде мелких капель (d = 102–104 нм) на поверхности воды. Устойчивость эмульсий в основном определяется физико-химическими свойствами и относительным содержанием этих фаз, а также термодинамическими параметрами системы .

Рассмотрена межфазная граница в системе «жидкость – жидкость», где удельная свободная поверхностная энергия определяется в виде величины поверхностного натяжения. Величина равна обратимой работе, которая требуется для увеличения площади поверхности на единицу при

Р и Т = const. Так как обратимая работа при этих условиях равна свободной энергии образования поверхности g, то, согласно соотношению Гиббса – Гельмгольца:

g h T s h T, (1) T где T – абсолютная температура, К; h и s – энтальпия и энтропия образования поверхности в расчете на единицу площади .

Величины g, h и s являются поправкой к объемным величинам, вычисленным без учета эффектов, обусловленных наличием свободной поверхности. Поэтому для определения, s необходимо исходить не из величины g, а из разности g между этой величиной и той долей объемной свободной энергии тела, которую она заменяет .

Адсорбированные поверхностно-активные вещества (ПАВ) оказывают значительное влияние на стабилизацию жидких пленок. В системе «нефть – вода» концентрация ПАВ сильно влияет на свойства межфазной области.

Величина раствора при малых концентрациях ПАВ уменьшается прямо пропорционально концентрации c :

0 k c, (2) где – уменьшение поверхностного натяжения; 0 – поверхностное натяжение чистого растворителя; k – константа .

На межфазной области «масло – вода» толщина эмульсий составляет 20–50 нм. Размер коллоидных частиц, по данным процесса разделения ультрафильтрацией масляных эмульсий, составляет 2–10 нм 1 .

Примем, что скорость отрыва молекул от поверхности соответствует экспоненциальному закону kд A·exp (–Ea/ R·T), где k д – константа скорости десорбции; Еа – энергия, которая должна быть отобрана у решетки на поверхности для осуществления десорбции. Тогда величину 1 / k д можно отождествлять со средним временем жизни o ехр Еа / RT молекулы на поверхности. Оценка значения показывает, что время жизни молекул с частотой колебания (1012 с–1) и слабой связью с поверхностью при Еа = 25 кДж/моль составляет 10–8 с при комнатной температуре. С понижением температуры значение увеличивается и при 100 К 1 с .

Поверхностная активность G / c 2 при c 0 зависит от природы вещества. Из 2 следует, что состояние системы соответствует положительной адсорбции при / c 2 0, Г 0. В этом случае концентрация адсорбируемого вещества в поверхностном слое бывает больше, чем во всем объеме растворителя. Добавление таких веществ к растворителю снижает поверхностное натяжение. При условии / c 2 0, Г 0 происходит отрицательная адсорбция. В этом состоянии концентрация растворенного вещества в поверхностном слое бывает меньше, чем в объеме раствора. В этом случае в поверхностном слое и в объеме раствора концентрация ПАВ бывает одинакова и адсорбция не наблюдается .

Образование и стойкость масляных эмульсий зависит от природы ПАВ, содержащихся в масле: нафтенов, парафинов смол, асфальтенов. В системе «масло – вода» естественные ПАВ обладают малой растворимостью, для них ПАВ растворителя. Снижение значения масляных эмульсий, включающих естественные ПАВ, можно объяснить следующим образом. В присутствии ПАВ на поверхности раствора происходит накопление молекул ПАВ, которые слабее взаимодействуют друг с другом, чем с межфазной поверхностью. За счет такой связи между частицами межмолекулярное взаимодействие в поверхностном слое уменьшается, происходит понижение поверхностного натяжения .

Понижение растворов с ПАВ можно объяснить следующим образом. В растворах, содержащих ПАВ, степень притяжения растворенных молекул ПАВ к молекулам растворителя бывает меньше, чем степень взаимного притяжения самих молекул растворителя. В этом случае за счет соотношения молекулярных сил в системе, содержащей молекулы растворенного ПАВ, на поверхности раздела фаз происходит адсорбция ПАВ .

Явление адсорбции приводит к понижению свободной поверхностной энергии в системе, т. е. раствора уменьшается. При этом происходит положительная адсорбция. Степень заполнения поверхности адсорбатом зависит от ряда факторов. Адсорбционный слой в растворе уплотняется с увеличением концентрации ПАВ. В опытах с масляными эмульсиями в зависимости от концентрации ПАВ происходит понижение .

Библиографический список

1. Брок, Т.Д. Мембранная фильтрация: [пер. с англ.] / Т.Д. Брок. М.:

Мир, 1987. 464 с .

2. Дытнерский, Ю.И. Баромембранное разделение методом обратного осмоса / Ю.И. Дытнерский, Г.В. Поляков, Л.С. Лукавый // ТОХТ. 1992 .

№ 4. С. 628–641 .

УДК 628.34 Л.Ю. Петрова Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ОЧИСТКА ЦИНКОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ

Гальваническое отделение ООО “Электро” (г. Иваново) ежедневно сбрасывает в среднем 20 м3 сточных вод. Они образуются при промывке болтов, шпилек винтов и др. крепежных деталей водой, а также при сбросе отработанных электролитов. Промывные воды в основном загрязнены ионами цинка. Для обезвреживания сточных вод гальванического отделения на предприятии применяется реагентный метод очистки, основанный на обработке данных стоков 5 % раствором каустической соды. При этом ионы тяжелых металлов переводятся в малорастворимые соединения .

Очищенная вода после реагентной обработки сбрасывается в канализацию .

Содержание ионов цинка в очищенной воде выше норм, допускающих её сброс в водоемы. В процессе реагентной очистки образуется значительное количество шлама, его транспортировка и захоронение требуют затрат .

Предприятию была предложена и рассчитана аппаратурнотехнологическая схема очистки сточных вод. В соответствии с данной схемой весь поток гальваностоков разделяется на две группы: слабоконцентрированные промывные воды и высококонцентрированные стоки отработанных электролитов. Цинкосодержащие слабоконцентрированные сточные воды проходят три стадии очистки. Вначале сточные воды проходят очистку от взвешенных веществ в механических фильтрах, загруженных кварцевым песком. Механически очищенные стоки поступают на операцию Н-катионирования, а затем на операцию ОН-анионирования для извлечения из воды, соответственно, ионов тяжелых металлов и ионов слабых минеральных кислот. В качестве сорбента при Н-катионировании используют сильнокислотный катионит КУ-2-8, а при ОН-анионировании – сильноосновной анионит АВ-17-8. Регенерацию катионита осуществляют 5 %-м раствором соляной кислоты, а анионита – 4 %-м раствором гидрооксида натрия. Промывные воды после очистки и отработанный регенерационный раствор, содержащий цинк, возвращаются обратно в гальваническое отделение. Обезвреживания отработанных электролитов и регенерационных растворов от ОН-анионитных фильтров осуществляют реагентным методом на существующем на предприятии оборудовании Н-катионирование воды проводится в ионообменной установке непрерывного действия, состоящей из трех колонн: сорбционной, регенерационной и промывной .

Сорбционная колонна представляет собой аппарат с секционированным взвешенным слоем ионита с противоточным движением фаз [1]. Секционирование слоя осуществляется провальными тарелками типа КРИМЗ .

Для транспортировки ионита применяется пульсация .

Конструкция регенерационной колонны представляет собой аппарат цилиндрической формы, в которой организовано противоточное движение фаз. При противоточной схеме ионообменной регенерации достигается наиболее полное восстановление обменной ёмкости ионита. Конструкция промывной колонны аналогична конструкции регенерационной колонны .

ОН-анионирование воды проводят в аппаратах с неподвижным слоем ионита .

Данные аппараты достаточно эффективны и просты в обслуживании [2, 3] .

Таким образом, внедрение предложенной ионообменной установки для очистки сточных вод гальванического отделения позволит прекратить на предприятии сброс токсичных цинкосодержащих промывных вод и сократить забор свежей воды .

Библиографический список

1. Карпачева, С.М. Пульсационная аппаратура в химической технологии / С.М. Карпачева, Б.Е. Рябчиков. М.: Химия, 1983. 224 с .

2. Рябчиков, Б.Е. Оборудование для ионного обмена / Б.Е. Рябчиков, Е.И. Захаров. М.: ЦНИИТЭИ цветной металлургии, 1974. 63 с .

3. Смирнов, Н.Н. Расчет и моделирование ионообменных реакторов / Н.Н. Смирнов, А.И. Волжинский, В.А. Константинов. Л.: Химия, 1984. 224 с .

УДК 628.16 Е.Р. Кормашова, О.В. Муравьева Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

О ВЫБОРЕ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОКОВ

ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Проблема очистки водных объектов, а также промышленных стоков от нефтяных загрязнений, как показывает практика, стоит очень остро .

Аварии на нефтедобывающих предприятиях, недостатки в работе системы перекачки и транспортировки нефти, поступление промышленных стоков, загрязнённых нефтепродуктами в системы городской канализации, – всё это и многое другое наносит огромный ущерб окружающей среде .

–  –  –

Большое место среди сорбентов для очистки стоков от нефти занимают графитовые сорбенты. Терморасщеплённый графитовый сорбент СТРГ представляет собой порошок, полученный с помощью термообработки окисленного порошка графита. Он имеет развитую поверхность макропор, которая в основном удерживает жидкие углеводороды в количестве, в несколько десятков раз превосходящем массу самого сорбента .

Достоинства сорбента «СТРГ»:

- устойчив к кислотам и щелочам;

- гидрофобен;

- электропроводен;

- термостоек в воздушной среде до 400 °С и до 3000 °С – в безвоздушной;

- имеет низкую теплопроводность;

- на сорбент не влияют минерализация воды, волнение её поверхности, продолжительность удержания адсорбированного вещества;

- обладает высокой плавучестью (в процессе очистки воды сорбированные нефтепродукты повышают гидрофобность поверхности) .

В табл. 2 представлены коэффициенты адсорбции сорбента СТРГ в отношении различных веществ .

Терморасширенный графит ТРГ представляет собой пенообразную массу цвета карандашного грифеля и имеет следующие свойства:

- гидрофобен;

- химически инертен;

- электропроводен;

- экологически чист;

- извлекает нефтепродукты как в растворённом или устойчивом эмульгированном, так и в газообразном состоянии .

Плёнка нефти толщиной 3 мм адсорбируется на 99,5 % за 10 с .

–  –  –

Сорбент ТРГ – объёмный поглотитель углеводородов (в том числе нефтепродуктов), а, кроме того, широкого круга веществ. Поглотительная ёмкость сорбента для ряда горючих и ядовитых веществ (табл. 3) .

На выбор сорбента большое влияние имеет экономический фактор .

При экономическом сравнении учитывается стоимость сорбента, затраты на монтаж оборудования, срок эксплуатации загрузки, число регенераций и т.д. По методу совокупных дисконтированных затрат можно сделать окончательный вывод о применимости того или иного сорбента .

–  –  –

Библиографический список

1. Минаков, В.В. Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений / В.В. Минаков, С.М. Кривенко, Т.О. Никитина // Экология и промышленность России. 2002. Май. С. 7–9 .

2. Пономарев, В.Г. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов / В.Г. Пономарев, Э.Г. Иоккимис, И.Л. Монгайт. М.: Химия, 1985 .

УДК 502 (076) Т.В. Чеснокова Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

ЭКОЛОГИЧНОЕ ЖИЛЬЁ В УМЕРЕННОМ КЛИМАТЕ

Еще древние считали, что строить дом нужно в полном соответствии с природой и климатом. В настоящее время архитекторы и строители также считают, что жилье должно быть взаимосвязано с особенностями окружающей среды. Поэтому в каждом климатическом районе страны применяются свои меры для оздоровления окружающей среды и создания наиболее благоприятного экологического фона в пределах и за пределами человеческого жилья .

В каждом здании возможно создать комфортные условия лишь с учетом неблагоприятных факторов, характерных для данного района .

К сожалению, кроме климатических факторов, в процессе градостроительства приходиться учитывать и отрицательное воздействие некоторых моментов урбанизации (загрязнение почв, воды и воздуха токсичными веществами, шум, радиоактивное и шумовое загрязнение и т.д.) .

В зависимости от климатических условий существуют различные режимы эксплуатации жилища – открытый, полуоткрытый и закрытый. В центральных районах нашей страны лишь три месяца (в среднем) приходиться решать проблему охлаждения жилища, остальные девять месяцев стоит противоположная задача – как защитить жилье от низких температур и ветров .

Кроме того, следует учитывать общегодовой недостаток инсоляции зданий. Житель средних широт большую часть года проводит в закрытом помещении. Данные климатические условия можно нивелировать, используя различные архитектурно-планировочные решения, характерные для полуоткрытого режима эксплуатации .

Защита от низких температур и ветров может быть решена с помощью компактности в плане, толстых наружных стен, устройства двойных тамбуров, теплых чердаков и т.п .

Строительные конструкции должны обладать хорошими теплоизоляционными свойствами .

Обтекаемая форма здания снижает ветровые нагрузки. Компактное размещение и форма, близкая к кубической, шарообразной или овальной, обеспечивают минимальный объем помещений, подлежащих отоплению, значит, уменьшает энергозатраты на эксплуатацию здания .

К тому же, элементарные формы здания делают наименьшими поверхности отдачи тепла .

Защита от потерь тепла через окна может достигаться при помощи двойного или тройного остекления. Оконные проемы должны быть размещены не с наветренной стороны – необходима их преимущественная ориентация на южные стороны горизонта .

Для отвода сильных и преобладающих ветров создают ветрозащитную полосу, состоящую из двух рядов деревьев .

Зеленые насаждения используют и для защиты жилья от шума и загазованности автомагистралей. Для этих целей наиболее пригодны пыле- и газоустойчивые породы деревьев и кустарников .

Однако при их использовании следует учитывать само воздействие этих растений на организм человека (многие из них могут являться аллергенами) .

Более того, насаждения, размещенные плотными рядами, могут приводить к застою загрязнений в воздухе, поэтому рекомендуется ажурная посадка, играющая роль биологического фильтра .

Для оздоровления экологической обстановки в городах предлагается озеленение самих зданий. Озеленение зданий возможно устройством зеленых насаждений на покрытиях крыш, вертикального озеленения стен при помощи вьющихся растений, создания «зеленых» комнат или оранжерей в объеме здания, а также озеленением балконов, лоджий, террас и веранд .

Вертикальное озеленение – эффективное средство защиты стен от перегрева и дождя в летние месяцы, вместе с тем оно увеличивает площадь озеленения в зоне застройки, защищая от пыли и шума .

Таким образом, при создании экологичного жилья в умеренной зоне необходим учет всех основных параметров климата и городской среды .

УДК 57.043 В.С. Андрейчук, А.И. Сокольский Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

РАЗВИТИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИХ

НЕГАТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Среди основных чувств человека зрение и слух играют важнейшую роль. Благодаря им мы видим мир во всей его красе, он не безмолвен, а наполнен бесчисленными гаммами различных мелодий. Кроме того, в процессе эволюции человек научился передавать информацию посредствам звуков, письма, видеоизображений и т.д. По этой причине, лишись мы слуха или зрения, мы будем выключены из информационного пространства, что в настоящее время равносильно смерти .

Одна из важнейших причин нарушения слуха у человека – загрязнение окружающей среды шумами повышенной интенсивности. А при определенном уровне звука и соответствующей частоте колебаний звук может разрушать и другие органы человека, будь то скелет или сердечная мышца .

Но мы остановимся на более распространенном и менее «безобидном»

шумовом воздействии на организм .

В настоящее время достаточно хорошо изучены процессы доведения звуковых колебаний до чувствительных окончаний слуховых волокон нервной системы. В значительно меньшей степени исследованы процессы преобразования физических колебаний в звуковые образы или ощущения в нервной системе. Поэтому мы лишь кратко взглянем на строение органа слуха человека – ухо .

Орган слуха, преобразующий колебания газовой среды в электрические сигналы нервной системы человека, функционально состоит из трех частей – наружного, среднего и внутреннего уха .

Ушная раковина наружного уха направляет принимаемые акустические колебания в слуховой проход, который оканчивается барабанной перепонкой. В слуховом проходе, подобном звуковому резонатору, настроенному на частоты близкие к 3 кГц, происходит примерно трехкратное усиление звукового давления, воздействующего на барабанную перепонку .

Барабанная перепонка образует границу с областью среднего уха, где соединяется с костно-мышечным рычажным механизмом в виде молоточка и наковаленки. Мышечная ткань ножки наковаленки опирается на входной элемент внутреннего уха – мембрану овального окна внутреннего уха .

Рычажная система «молоточек-наковаленка» играет роль трансформатора колебаний барабанной перепонки, повышая звуковое давление на мембране овального окна для наибольшей отдачи энергии из воздушной среды среднего уха в область внутреннего уха, заполненного несжимаемой жидкостью – лимфой .

Завершение преобразования «энергия звуковой волны – механическая энергия – электрическая энергия нервных импульсов» осуществляется во внутреннем ухе. Чувствительным элементом внутреннего уха является основная мембрана. Она представляет собой узкую ленту из гибких связок .

Вдоль основной мембраны проходят слои окончаний нервных волокон так называемого органа Корти, объединенных далее в жгут, по которому электрические нервные импульсы поступают в нервную систему и далее к слуховым областям головного мозга .

Акустические колебания вызывают деполяризацию мембран волосковых клеток нервных окончаний органа Корти, в результате чего и возникают электрические импульсы. Особенность биологических клеток состоит в том, что деполяризация их мембран возможна лишь по достижении определенного порога воздействия, что в случае акустического воздействия определяет порог слышимости [1] .

Психофизическое восприятие звука начинает действовать, когда в сенсорных звуковых клетках аппарата Корти возникнут электрические импульсы; для человеческого уха на частоте 1000 Гц это происходит при минимальном уровне звукового давления 2*10-5 Па или интенсивности звука 10-12 Вт/м2. Эти значения были приняты в качестве стандартов порогов слышимости и используются для определения относительных единиц звуковых характеристик в виде уровней шума [2] .

Природа мудра и снабдила слух человека защитной системой от излишнего звукового воздействия. Такой защитной системой являются канал, соединяющий среднее ухо с носоглоткой, что позволяет скомпенсировать часть избыточного звукового давления, а также мышцы среднего уха, которые ограничивают перемещения молоточка и наковаленки и тем самым снижают интенсивность звука, поступающего во внутреннее ухо .

Однако не существует идеальных механизмов защиты. При возникновении шумов, превышающих 135–140 дБ (в зависимости от индивидуальных особенностей организма человека), элементы внутреннего уха вместо нормальных колебательных движений вперед-назад начинают перемещаться из стороны в сторону, что снижает перепад между давлением в улитке и проникающим из окружающей среды звуковым давлением. Такие шумы, даже если они действуют кратковременно, вызывают повреждения внутреннего уха, которые проявляются в лучшем случае кратковременным смещением порога слышимости. Восстановительный период может длиться от нескольких минут до нескольких дней в зависимости от степени повреждения .

Диагноз «потеря слуха, вызванная шумом» констатирует постоянную потерю слуха при длительном воздействии избыточных шумов. В таких случаях происходит отмирание реснитчатых эпителиальных клеток аппарата Корти. Шум производственного происхождения меняется в зависимости от типа и количества эксплуатируемых механизмов.

Оценку шумового загрязнения среды и его действия на человека целесообразно проводить, используя понятие эквивалентного уровня энергии шума Eэкв:

–  –  –

где tш – время действия шума; Eш(t) – изменение энергии шума во времени .

Эквивалентная энергия должна быть меньше максимально допустимой энергии, при которой появляются отрицательные последствия. Предполагается, что повреждение, вызванное воздействием переменного шума равно повреждению, вызванному постоянным шумом той же эквивалентной энергии. Отсюда можно сделать вывод: если время воздействия шума снижается в 2–3 раза, то максимальный уровень звуковой энергии можно увеличить во столько же раз [3] .

Акустические колебания, выходящие за пределы диапазона нормального звуковосприятия человека (20 Гц–20 кГц), могут также приводить к повреждению слуха. Так, ультразвуки, достаточно широко распространенные в промышленности, являются причиной повреждения слуха, хотя человеческое ухо на них не реагирует. Мощный ультразвук воздействует на нервные клетки головного мозга и спинной мозг, вызывает жжение в наружном слуховом проходе и ощущение тошноты .

Не менее опасно инфразвуковое воздействие. При достаточной интенсивности, инфразвуки могут воздействовать на вестибулярный аппарат, снижая слуховую восприимчивость и повышая усталость и раздражительность, приводя к нарушению координации движений .

Особую роль играют колебания с частотой 7 Гц. В результате их совпадения с собственной частотой -ритма головного мозга не только наблюдаются перечисленные выше нарушения слуха, но и могут возникать внутренние кровотечения .

Звуки с частотой 6–8 Гц могут вызывать нарушения сердечной деятельности и кровообращения [1] .

Современная техника развивается семимильными шагами: появляются все новые и новые аппараты и механизмы. Некоторые из них, причем весьма перспективные, используют ультразвук. Примером таких аппаратов служат машины для точной формовки изделий, сварки, обработки жидких и газовых сред с целью поддержания либо осаждения в них дисперсной фазы .

Начиная с 1980-х годов, когда в лабораторных условиях были изготовлены некоторые ультразвуковые приборы, ультразвуковая технология шагнула далеко вперед. Аппараты, использующие ультразвук, применяются в промышленности и медицине. Они завоевали популярность благодаря относительно малым габаритам и низкому энергопотреблению. Однако стоит отметить довольно низкий КПД – порядка 40 % .

Разработчики подобных аппаратов не уделяют особого внимания защите человека от воздействия звуковых колебаний, что, по нашему мнению, недопустимо. Поэтому, помимо всевозможных благ, которые приносят новые технологии в нашу жизнь, необходимо учитывать и вредоносное воздействие их на экологию и здоровье человека .

Библиографический список

1. Бабияк В.И. Клиническая оториноларингология. М., 1987 .

2. Ржевкин С.Н. Слух и речь в свете современных физических исследований. 2-е изд. М.; Л., 1936

Похожие работы:

«Munich Personal RePEc Archive Technologies for HR-managers: typology for person’s economic behavior, applications and mechanism design Anatoliy A. Shiyan Institute of Management, Vinnitsa National Technical University (Vinnitsa, Ukraine) 1. May 2011 Online at http://mpra.ub.uni-muenchen.de/32427/ MPRA...»

«Свод правил СП 25.13330.2012 СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах (утв. приказом Министерства регионального развития РФ от 29 декабря 2011 г. N 622) Soil bases and foundations on permafrost soils Дата введения 1 января 2013 г. Введение Настоящий свод правил является...»

«ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Диаграмма состояния железо углерод. Структура и СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ и ЧУГУНОВ ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1.1.1. Изучить диаграмму состояния железо-углерод.1.2. Изучить микроструктуры углеродистых сталей в равновесном (отожжен...»

«ГОСТ 16730-71 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ГОРОШЕК ЗЕЛЕНЫЙ СУШЕНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Издание официальное ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва скатерти салфетки Группа Н51 УДК 635.656 : 664.844 : 006.354 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ...»

«Программа Десятой летней межрегиональной школы физиков (ЛМШФ-10)* "Четыре города героя" 1 Этап. "Город-герой Волгоград, Волга" 17 – 22 июля 16 июля, в течении дня – Волгоград. Приезд и размещение участников ЛМШФгостиница "Каскад" по ул. Грамши собрание основной группы ЛМШФрегистрация. 1 день, 17 июля...»

«Администрация Томской области Департамент потребительского рынка ЗАГОТОВКА И ПЕРЕРАБОТКА ДИКОРАСТУЩИХ ГРИБОВ, ЯГОД И КЕДРОВЫХ ОРЕХОВ В ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ Сборник нормативной технической документации Томск УДК 630 ББК 41.8 Л641 Разраб...»

«ПОДГОРНЫЙ Никита Андреевич ПОЛУЧЕНИЕ НОВОЙ ПИЩЕВОЙ КОМПОЗИЦИИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ СИНБИОТИЧЕСКОГО НАПИТКА Специальность 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств АВТОРЕФЕ...»

«УДК 338.488.2 Алина Зуфаровна Хамидуллина, магистрант, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, Россия Межкультурное общение как средство развития гостиничных услуг города Стерлитамака Во все времена туризм является важнейшей фор...»

«Международная Федерация Библиотечных Ассоциаций и Учреждений (ИФЛА) Профессиональные доклады, №123 Руководство по мобильным библиотекам Пересмотрено рабочей группой Секции публичных библиотек ИФЛА, координатор Иэн Стрингер Фотография на обложке: Броская мобильная библиотека из Любляны (Словения). Она смотрится очень дружел...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" В.И. КОЧЕТОВ, С.И. ЛАЗАРЕВ, С.А. ВЯЗОВОВ, С.В. КОВАЛЕВ ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА Часть 2 Утверждено Учёным советом уни...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григор...»

«Инст рукция по монта жу водост оков Grand Line Водосточные системы Grand Line производятся в соотстветствии европейским технологиям. Элементы водостока позволяют максимально простого производить монтажа системы....»

«Образовательная программа послевузовского профессионального образования по специальности 05.13.05 "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления" разработана в соответствии с федеральными государственными требов...»

«КОЛЕСНИКОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ МОДЕЛИ, АЛГОРИТМЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МЕТАЛЛУРГИИ 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических нау...»

«АРХИТЕКТУРНЫЙ АНАЛИЗ КЛИМАТА РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ Министерство образования Российской Федерации ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРНЫЙ АНАЛИЗ КЛИМАТА РАЙОНА СТРОИТЕ...»

«Руководство по эксплуатации установке / техобслуживанию дискового затвора серии K Введение Описанные ниже сведения и инструкции важны для безупречной установки арматуры и безопасной эксплуатации. Перед установкой и вводом в эксплуатацию арматуры квалиф...»

«Зуева Анастасия Юрьевна МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОТОИНДУЦИРОВАННОЙ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОЙ КОНВЕКЦИИ В СЛОЕ ПРОЗРАЧНОЙ ЖИДКОСТИ НА ПОГЛОЩАЮЩЕЙ ПОДЛОЖКЕ Специальность 05.13.1...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МАТЕРИАЛЫ 7-Й...»

«ГОСТ 17516.1-90 УДК 621.3.04:006.354 Группа Е08 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ИЗДЕЛИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам Electrical articles. General requirement for environment mechanical stability ОКП 34 000 Дата введения для вновь ра...»

«В.В. Ф и 1атов Жя ж Н ;'Т ! ! Я * ЖЖжж ж -№ ^4Н ^ )№ ж.. -ж. История Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова: 1950е г о д ы ^ Кнмза третья Министерство образования и науки Росси...»






 
2018 www.new.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание документов»

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.