В монографии анализируются экспериментальные и теоретические сведения о тепловых свойствах горных пород, породообразующих минералов, оксидов, стекол и их расплавов. Рассматриваются различные механизмы теплопереноса в горных породах в широком интервале температур, обсуждается влияние процессов дегазации, плавления, высокотемпературных фазовых переходов и химических реакций на теплопроводность. Наиболее подробно анализируется радиационная теплопередача и возможный вклад в теплопроводность ультраосновных пород переноса энергии «по донорам».
Монография представляет интерес для геофизиков и геологов, изучающих физическое состояние вещества литосферы и ее глубокое строение.
В работе изучены особенности теплопереноса от металлической поверхности в жидкий азот через слой изоляции (например, полиимидного слоя) и границу её раздела с жидким азотом. Определены экспериментально и обоснованы теоретически оптимальные условия, отвечающие максимальному теплопереносу. Особенность процесса теплопереноса в системе «жидкий азот – слой изоляции – твердое тело» заключается в возможности пленочного кипения азота и низкой теплопроводности изоляторов на основе полимеров. Задача является практически значимой в криогенной технике, в частности, для оптимизации условий применения сверхпроводников в практических изделиях: токоограничивающих устройствах, кабелях, трансформаторах, двигателях и магнитах. Результаты работы могут оказаться полезны в других криогенных системах, где необходимо обеспечение эффективного охлаждения металлической поверхности жидким азотом.
В книге излагаются основы теплопереноса и гидромеханики дисперсных систем, выделенных автором в особый класс сквозных потоков. Эти системы рассматриваются, главным образом для случая «газ твердые частицы», с единых позиций и во всем диапазоне концентраций от небольших величин (потоки газовзвеси) до предельно больших значений (движущийся плотный слой). Анализируются межкомпонентные явления и внешние процессы, возникающие на границах подобных текучих систем.
Приведенные в книге зависимости и расчетные рекомендации могут служить основой для разработки ряда теплообменных устройств, технологических аппаратов и систем эффективного теплоотвода в реакторах.
Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями и разработкой теплообменных и транспортных систем с дисперсными материалами. Книга также может быть использована преподавателями, аспирантами и студентами старших курсов ряда высших учебных заведении.
Рассмотрены теоретические основы построения, математического описания и инженерного расчёта основных химике-технологических процессов, а также принципы устройства и функционирования технологической аппаратуры для их осуществления. Изложены подходы к анализу общих технологических приемов, использующих перенос импульса, теплоты, вещества. Наряду с традиционно включаемыми в учебники главами (гидромеханические процессы; теплоперенос; массообменные процессы - абсорбция, ректификация, сушка и т. п.) приводится ряд новых глав (гранулирование, сопряженные и совмещенные процессы и др.).
Основная особенность учебника: превалирование общих подходов с детальным анализом типовых проблем при ограниченности числа объектов рассмотрения и сохранении направленности на общий курс дисциплины “Процессы и аппараты химической технологии”.
Предназначен для студентов химико-технологических вузов. Может быть полезен аспирантам, научным работникам, инженерам, исследующим, проектирующим и эксплуатирующим аппараты химической технологии, а также работникам смежных областей знаний и отраслей промышленности.
Настоящее исследование посвящено инженерно-геокриологической оценке теплового воздействия добычи минерального сырья на деградацию многолетнемерзлых пород в пределах арктической криолитозоны России. Работа сосредоточена на Юньягинском угольном разрезе и прилегающих подземных шахтах Печорского угольного бассейна, включая Воргашорскую, Воркутинскую и Заполярную шахты. Эти объекты размещены в районах с повсеместным распространением многолетнемёрзлых грунтов и подвержены возрастающему антропогенному тепловому воздействию, связанному с открытой и подземной добычей угля. В исследовании рассматривается, каким образом устойчивые тепловые нагрузки от производственной инфраструктуры, отвалов и вентиляционных выбросов способствуют увеличению глубины сезонного протаивания, перераспределению влаги и снижению прочностных характеристик мерзлых грунтов. Особое внимание уделено пространственной неоднородности температурных аномалий и их зависимости от технологических факторов, таких как интенсивность отработки, параметры вентиляции и температура шахтных вод. В работе использован комплексный подход, включающий натурный температурный мониторинг, бурение инженерно-геологических скважин, лабораторные испытания образцов мерзлых грунтов и численное моделирование процессов теплопереноса для оценки степени и темпов деградации многолетнемерзлых пород под тепловым воздействием. Научная новизна исследования заключается в количественной характеристике тепловых полей, формируемых в условиях промышленной эксплуатации месторождений на фоне многолетних многолетнемерзлых пород, а также в установлении пороговых условий, при которых процесс деградации существенно ускоряется. Моделирование и натурные наблюдения показали, что при плотности тепловой нагрузки, превышающей 100 Вт/м², протаивание многолетнемерзлой породы достигает глубины 3-4 метра за пять лет. В зоне влияния угледобычи глубина сезонного протаивания увеличивается вдвое по сравнению с фоновыми участками и достигает 2,8 м. Отдельные очаги полной деградации многолетнемерзлых пород зафиксированы в районах размещения отвалов и сброса шахтных вод, где температура грунта превышала 0 °C, а содержание влаги достигало более 35 %. Полученные результаты подтверждают необходимость внедрения инженерных мер термозащиты - теплоизолированных платформ, пассивных термосифонов и автоматизированных систем мониторинга - для снижения рисков потери устойчивости инфраструктуры и обеспечения экологически безопасного освоения Арктики.
В учебнике представлены основы теории и техники сушки пищевых продуктов. Даны главы, включающие гигростатику и формы связи влаги с материалом. Рассмотрены также статика, кинетика процесса сушки в виде аналитических решений, дифференциальных уравнений массопереноса, а также эмпирических уравнений, полученных с использованием методов теории и подобия. Приведены конкретные примеры расчетов процессов конвективной и кондуктивной сушки пищевых продуктов в агрегатах периодического и непрерывного действия. Дан расчет вспомогательного оборудования.
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров и магистров 260100 «Продукты питания из растительного сырья» и 260200 «Продукты питания животного происхождения».
исследование посвящено разработке численного метода решения обратной задачи теплопроводности с неполными исходными данными, связанной с теплопереносом в объекте, внутри которого отсутствуют источники тепла, а его поверхность подвергается внешнему тепловому воздействию, одинаковому в каждой ее точке. Математическая модель обратной задачи представлена одномерным параболическим уравнением с начальными условиями и одним граничным условием, сфор- мированным на основе информации, которая отражает характер результатов измерения температуры на поверхности объекта. В работе предложена вычислительная конечно-разностная схема решения обратной задачи, построенная с использованием регуляризирующих подходов, обеспечивающих устойчивость вычислительной схемы. Параметром регуляризации в предлагаемом алгоритме являются шаги дискретизации. Разработанная схема послужила основой для проведения вычислительных экспериментов. В экспериментах проводился сравнительный анализ численных решений обратной задачи с тестовыми функциями, сформированными на основе имитационного моделирования, получены оценки погрешности построенных численных решений. Результаты расчетов подтверждают принципиальную возможность численного решения обратных задач при неполных данных и иллюстрируют достаточную надежность предложенной схемы.
Посвящена исследованию процессов массо- и теплопереноса к поверхности реагирующих частиц, капель и пузырей, движущихся в жидкости или газе. Развиты эффективные приближенные аналитические методы решения соответствующих стационарных и нестационарных краевых задач при больших и малых числах Пекле.
Исследована зависимость массопереноса от формы частицы, гидродинамики потока и кинетики химической реакции. Изучены вопросы теплопереноса с массопереносом в уносимых потоках частиц, капель и пузырей. Рассмотрены задачи о нестационарной диффузии к реагирующей поверхности и потоке. Приведены также простые инженерные формулы, пригодные для непосредственного практического использования.
Рассчитана на научных работников, аспирантов и инженеров, занимающихся исследованием процессов тепло- и массопереноса в химической технологии, энергетике, метеорологии, биологии и т.д. Может использоваться как учебное пособие для студентов соответствующих специальностей.
Пособие содержит систематическое изложение материала по вопросам моделирования физических и экологических систем, который может быть использован при преподавании дисциплины «Программирование. Математическое моделирование физических и экологических систем» для студентов направления 14.03.02 «Ядерные физика и технологии». Рассмотрены основы моделирования систем, классификация моделей, системный подход как инструмент моделирования больших систем; основные операторы программирования и правила разработки оконных приложений (язык C#); примеры построения моделей некоторых физических и экологических систем с кратким описанием численных методов и заданиями для контроля освоения студентами изложенного материала.
Предназначено для студентов и аспирантов технических направлений подготовки.
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.