Статьи

Данная работа посвящена теоретическому анализу теплофизических процессов в импульсном ксеноновом разряде при добавлении в состав плазмообразующей среды другого инертного газа. На основе разработанной математической модели рассчитаны температурные зависимости теплопроводности смесей ксенона с неоном, криптоном и аргоном в различных процентных соотношениях. Показано влияние теплопроводности смеси газов на температуру, оптическое пропускание и кристаллизацию кварцевой оболочки газоразрядной лампы.

На основе результатов расчетных и экспериментальных исследований показана перспективность использования сплава цезия с рубидием в качестве плазмообразующей среды в серийных импульсных источниках ИК-излучения. Установлено, что при 25 % весовом содержании рубидия в сплаве с цезием давление паров и теплопроводность плазмы близки к указанным характеристикам серийной импульсной лампы, наполненной амальгамой цезия. Полученные результаты позволили повысить пиковую мощность излучения и создать экологически чистый импульсный источник ИК-излучения.

Исследуется задача о распространении тепла от нестационарного точечного источника, расположенного внутри или снаружи плоскослоистой теплопроводящей среды. Нестационарная задача приводится к задаче о гармоническом точечном источнике тепла, для которой обобщается метод отражения. Развитый метод отражений для точечного гармонического источника обобщается на случай произвольной системы источников и применяется для решения задач нестационарной теплопроводности плоскослоистых сред с осесимметричными источниками тепла сложной формы.

Формулируется и доказывается метод отражений для точечного заряда, расположенного рядом с плоскослоистой средой, расположенной на диэлектрическом полупространстве. Метод обобщается на случай произвольной системы зарядов и применяется для решения математически аналогичных задач электростатики и стационарной теплопроводности плоскослоистых сред. Рассматривается приложение метода к задачам нахождения распределений электростатического потенциала в окрестности вытянутого металлического эллипсоида и металлического тела вращения сложной формы, расположенных вблизи плоскослоистой структуры, состоящей из одной диэлектрической пленки, расположенной на диэлектрическом полупространстве. Показывается, как применить результаты, полученные для электростатических задач, к аналогичным задачам нахождения распределения температур равномерно нагретых тел той же геометрии, расположенных вблизи теплопроводящей плоскослоистой структуры, расположенной на теплопроводящем полупространстве.

Актуальным в гражданском и промышленном строительстве является уменьшение материалоемкости строительных конструкций и снижение теплопроводности строительных материалов при сохранении достаточной прочности.
Целью работы является исследование плотности, теплопроводности и прочности теплоизоляционных материалов и мелкозернистых бетонов на цементном вяжущем с применением вспененных силикатов. Для получения пористых заполнителей использовались вермикулит Татарского месторождения (Красноярский край), перлиты Хасынского (Магаданская область) и Мухор-Талинского (Республика Бурятия) месторождений, трепел Потанинского месторождения (Челябинская область).
Результаты. Установлено, что прочность материалов на цементном вяжущем с использованием вспененных силикатов определяется прочностью цементного камня, заполнителя и прочностью контактной зоны цементного камня с заполнителем. Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов на основе вспененных гранул природного дисперсного сырья (вермикулит, перлит, трепел) на цементной связке (23,5 % об.) находится в границах 0,112–0,181 Вт/(м·K), что в 1,5–1,6 раза больше по сравнению с коэффициентом теплопроводности насыпанного слоя гранул.
Предел прочности при сжатии полученных материалов составляет 2,0–4,0 МПа. Прочность при сжатии легких мелкозернистых бетонов при дополнительном введении кварцевого песка до 32 % об. с использованием пластификатора возрастает до 8,5 МПа в композициях с вермикулитом и до 9,4 МПа в композициях с перлитом Мухор-Талинского месторождения.
В зависимости от содержания кварцевого песка плотность бетонов со вспененным вермикулитом меняется от 1100 до 1400 кг/м3, а со вспененным перлитом – от 1300 до 1600 кг/м3. При этом коэффициенты теплопроводности для бетонов с минимальными плотностями соответствуют значениям 0,193 Вт/(м·K) в композиции с вермикулитом и 0,286 Вт/(м·K) в композиции с перлитом. При максимальных плотностях мелкозернистых бетонов коэффициенты теплопроводности увеличиваются до значений 0,277 и 0,411 Вт/(м·K) соответственно.

Актуальность. На сегодняшний день все более важным становится использование экологически чистых материалов. Возведение энергосберегающих зданий с ограждающими конструкциями из утепленного профилированного бруса является одним из наиболее перспективных направлений в малоэтажном строительстве.
К материалам, оказывающим минимальное негативное воздействие на окружающую среду в течение всего периода эксплуатации, относятся новые строительные утеплители, созданные на основе торфовермикулитовых гранул.
Цель работы – исследование основных теплофизических характеристик деревянных наружных стен из профилированного бруса, в которых в качестве утеплителя используется торфовермикулитовый материал, коэффициент теплопроводности которого может изменяться в диапазоне от 0,05 до 0,06 Вт/(м·K). Для этого было проведено численное моделирование тепломассопереноса в деревянных ограждающих конструкциях, выполненных из утепленного бруса с тремя различными вариантами коннекторов.
В результате моделирования стационарных процессов теплопроводности в брусовых конструкциях получены данные по пространственному распределению температур и потоков тепла. Показано, что использование фанерных коннекторов практически не влияет на распределение температуры по толщине деревянных стен с торфовермикулитовой изоляцией. Увеличение теплопроводности изоляции (в пределах типичного диапазона значений для торфовермикулитового материала) не оказывает заметного влияния на перепад температур вдоль оси коннектора или за пределами зоны его температурного влияния.
Выводы. Установлено, что толщина торфовермикулитового слоя утеплителя должна составлять не менее 0,176 м, чтобы обеспечить соблюдение основных требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций в климатических условиях г. Томска. Наибольшие теплопотери при минимальной толщине утеплителя будут в стене из профилированного утепленного бруса с Т-образным креплением коннекторов. Высокопрочный брус с дополнительной центральной ламелью обладает наилучшими теплозащитными характеристиками при минимально возможной толщине утеплителя. 

Предложены выражения для функций, аппроксимирующих экспериментальные данные по температурным зависимостям теплопроводностей и удельных сопротивлений 17 металлов из главных подгрупп Ia-Va Периодической системы Д.И. Менделеева. Они позволяют не только рассчитать указанные свойства металлов, но и спрогнозировать, в частности, пик теплопроводности кальция в окрестности абсолютного нуля. Математическая модель не описывает нелинейное поведение удельного электросопротивления бария, поэтому для его описания предложена отдельная функция. Показано, что закон Видемана-Франца-Лоренца не выполняется даже приближенно при температурах ниже температуры Дебая для каждого металла. На интервале от температуры Дебая до температуры плавления металла он выполняется при равенстве безразмерного числа Лоренца приблизительно единице. Ключевые слова: теплопроводность, удельное электросопротивление, аппроксимация, металл, главная подгруппа.