Молодой учёный. Issn молодой учёныйМеждународный научный журналВыходит еженедельно 46 (180) Редакционная коллегия bГлавный редактор
 Скачать 7.12 Mb.
|
|
59 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Sciences Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки Приложение 1 United States Patent Application 20110069579 Kind Code A1 March 24, 2011 FLUID MIXER WITH INTERNAL VORTEX Abstract The present disclosure generally relates to a fluid mixer, a system for mixing fluids utilizing the fluid mixer, and a method of mixing fluids using the fluid mixer or the system for mixing fluids, and more specifically, to a compact static mixing device with no moving parts and capable of mixing any fluid, such as air, nitrogen gas, water, oil, polluted water, and the like. A first pres- surized, incoming fluid is accelerated locally by a section reduction, is split into streams, and then is released into a second fluid found in a closed volume or an open volume after a period of stabilization. The directed and controlled first fluid slides along an insert up to directional and angled fins at a vortex creator where suction forces from a self-initiating vortex in an in- ternal cavity draws in at least part of the first fluid to fuel the vortex. The compactness and simplicity of the fluid mixer with in- ternal vortex can be used alone within a closed volume in a conduit, in a sprayer, or within a fixed geometry to direct the mixing vortex to specific dimensions. One or more fluid mixers can also be used in an open volume such as a reservoir, a tank, a pool, or any other fluid body to conduct mixing. The technology alone, as part of a multi-mixer system, or as a method of mixing using the fluid mixer with internal vortex is contemplated to be used in any field where mixing occurs. United States Patent Application 20100243953 Kind Code A1 September 30, 2010 Method of Dynamic Mixing of Fluids Abstract Methods are provided for achieving dynamic mixing of two or more fluid streams using a mixing device. The methods in- clude providing at least two integrated concentric contours that are configured to simultaneously direct fluid flow and trans- form the kinetic energy level of the first and second fluid streams, and directing fluid flow through the at least two integrated concentric contours such that, in two adjacent contours, the first and second fluid streams are input in opposite directions. As a result, the physical effects acting on each stream of each contour are combined, increasing the kinetic energy of the mix and transforming the mix from a first kinetic energy level to a second kinetic energy level, where the second kinetic energy level is greater than the first kinetic energy level. United States Patent Application 20100281766 Kind Code A1 November 11, 2010 Dynamic Mixing of Fluids Abstract Methods, systems, and devices for preparation and activation of liquids and gaseous fuels are disclosed. Method of vortex cooling of compressed gas stream and water removing from air are disclosed. United States Patent Application 20120102736 Kind Code A1 May 3, 2012 MICRO-INJECTOR AND METHOD OF ASSEMBLY AND MOUNTING THEREOF Abstract The invention relates to a compact device for producing a composite mixture made of two or more fluids, and for aerating and energizing the composite and injecting it into a volume, and more specifically a micro-fuel injector mixing water, air, or any other types of fluid before it is injected into a volume such as a combustion chamber of an engine made of stackable me- chanical elements, and the method of assembly and mounting thereof. 61 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Литература. Черкашин, АО. Защитное кодирование оптических дисков и цифровых внешних носителей информации // Молодой ученый. — 2017. — № 36. — с. 7–15. 2. Черкашин, АО. Дальнейшее развитие комплексных технологий защитного кодирования оптических дисков, цифровых внешних носителей информации и гибридных дисков // Молодой ученый. — 2017. — № 36. — с. 25–37. 3. Черкашин, АО. Защита процессорной техники на энергопроизводящих системах в условиях современных электростанций Молодой ученый. — 2017. — № Роль защитных оконных пленок в обеспечении благоприятных условий труда Лобовко Александр Владимирович, ведущий специалист Представительство American Standard Window Film на Крите (Греция) З акон РФ Об охране труда требует от любого работодателя обеспечения благоприятных условий труда для работников. В комплекс благоприятных условий труда входят, в частности, микроклимат, освещенность, защита от травматизма. Рассмотрим, как могут эти показатели быть обеспечены с помощью современных технологий нанесения защитных покрытий на оконное стекло. Защита от травматизма. На некоторых предприятиях потенциальная опасность производственного травматизма связана с возможностью разбития стекла и поражения работников и других лиц осколками стекла. Такая ситуация существует в организациях, связанных с работой с детьми, а также на производственных предприятиях. Установка защитных металлических сеток снижает освещенность, а также ухудшает условия психологического комфорта. Альтернативным решением проблемы является нанесение на оконные стекла защитных упрочняющих пленок. Достаточно использовать упрочняющие пленки толщиной 56…224 мкм. Такие плёнки рекомендуются к установке при необходимости защиты а) отпора- жения осколками стекла бот мелкого хулиганства. Эти стекла не защитят от проникновения в помещение, но для целей охраны труда этого и не требуется. Ударостойкость стекол при наличии защитной пленки становится вполне достаточной поданным испытаний [1] обычное стекло толщиной 4 мм, покрытое пленкой толщиной 112 мкм имеет ударную прочность 20,4 Дж, что равноценно ударо- прочности триплекса. Улучшение условий освещения Наилучшим для зрения работников считается естественное освещение, однако слишком яркий свет создает дискомфорт для глаза также может вызывать блики из-за отражения насте- клянных и полированных поверхностях. Все это понижает работоспособность. Для снижения яркости прямого и отраженного света до требуемой величины с одновременным сохранением достаточной прозрачности оконных проемов может применяться тонирующая оконная пленка, позволяющая уменьшить яркость света в пределах 20…80 % [2], что существенно облегчает работу с монитором, чтение и другие виды работ. Применение тонирующих пленок обеспечивает эффективную защиту работников от вредного воздействия ультрафиолетового излучения, отсекая его на 98–99 Проблема обеспечения микроклимата в помещениях часто является трудноразрешимой, особенно в условиях холодного климата и при недостаточном теплоснабжении. Согласно санитарным нормам, в производственных помещениях, где работа выполняется сидя (например, в офисах, в зимнее время должна поддерживаться температура воздуха 21–24 о С. Даже при условии обеспечения качественного отопления часть тепла обязательно теряется через ограждающие конструкции. По некоторым подсчетам [3] определено, что теплопотери через остекленные поверхности составляют 30–60 % от суммарных потерь. Согласно [4] коэффициент сопротивления окон теплопередаче должен быть не менее 0,6 м 2 ·К/Вт для первой климатической зоны и 0,75 м 2 ·К/Вт для второй климатической зоны [4, c. 12]. Данные нормы принимаются для площади остекления здания менее 25 %. Фактически в настоящее время площадь остекления типового офисного помещения составляет обычно до 30–35 %. Соответственно на 13–24 % (в зависимости от климатической зоны) возрастает и требуемое сопротивление окон теплопередаче. Таким образом, из-за утечек тепла через прозрачные поверхности увеличивают расходы на обогрев помещений зимой до 70 %, а на кондиционирование летом до 40 % Потери тепла через стекло на тепловое излучение (66 % от общих потерь) можно практически исключить с помощью энергосберегающих (низкоэмиссионных) покрытий, которые сейчас используются во многих странах мира. Для повышения энергосберегающей способности стекла необходимо повысить его способность отражать длинноволновое тепловое излучение (длина волны 5–25 мкм. Эта способность тем выше, чем меньше величина Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки эмисситента: например, эмисситент обыкновенного оконного стекла составляет 0,82–0,84, у низкоэмиссионных покрытий — Сравнительные характеристики окон разных типов приведены в табл. Таблица Сравнительные характеристики теплопотерь через окна разной конструкции Как видно из таблицы, теплопотери сильно различаются в зависимости от конструкции окна. Разница в те- плопотерях между наилучшим вариантом (двухкамерный стеклопакет с миллиметровой аргоновой прослойкой и твердым теплозащитным покрытием) и наихудшим обычный стеклопакет с миллиметровой воздушной прослойкой) составляет 2,25 раза. На первый взгляд кажется, что стеклопакет с твердым теплозащитным покрытием является оптимальным решением для сохранения тепла. Однако твердое покрытие имеет ряд существенных недостатков. Оно представляет собой полимер на основе оксида олова, который наносится на стекло вовремя его изготовления при высоких температурах [5]. При этом покрытие становится неотделимой частью стекла, следовательно, его нельзя удалить в случае необходимости. Кроме того, для применения стекол с твердым покрытием требуется полная и очень дорогостоящая замена существующего остекления. Сточки зрения охраны труда энергосберегающее стекло имеет очень серьезный недостаток — у него пониженная прозрачность, то есть его применение наносит ущерб освещенности помещения. Именно учитывая эти недостатки, предпочтительнее использовать энергозащитную пленку. По оценкам экспертов, с. 36–37] энергосберегающие пленки позволяют уменьшить потери тепла в 5 раз. Пленка для окон представляет собой тонкий полимерный композит, состоящий из нескольких слоев, на каждый из которых нанесен полупрозрачный слой металла толщиной 7–10 нм (реже — слой керамики) с помощью плазменного разряда в аргонной атмосфере. Металлические слои (обычно серебро, иногда алюминий, медь [3]) обладают большим (89–91 %) коэффициентом отражения инфракрасного (теплового) излучения. При этом покрытие имеет высокую (более 80 %) прозрачность, которая обеспечивается нанесением между слоями металлов слоев диэлектриков с высокой прозрачностью (диоксиды титана и олова, оксид и сульфид цинка и т. п. Такое строение обеспечивает прохождение видимого света с длиной волны 380–780 нм. Энергосберегающий эффект пленки при облучении с обеих сторон достигается симметричным расположением металлизированных и диэлектрических слоев (диэлектрик — металл — диэлектрик. Теплосберегающие свойства покрытия возрастают при увеличении числа слоев. Учитывая, что покрытия, содержащие серебро, не обладают достаточной устойчивостью к воздействию внешней среды, нужно либо располагать защитную пленку на стекле покрытием внутрь, либо использовать пленки, легированные другими металлами (медь, золото и др.). Стоимость энергосберегающей пленки в 3–4 раза меньше стоимости энергосберегающего стекла с твердым покрытием. При этом пленка обеспечивает, кроме энергосбережения, ряд других преимуществ покрытие является прозрачным только для электромагнитного излучения видимого диапазона, не пропуская другие виды излучения — оптическое, акустическое, радиочастотное. Таким образом, пленка выполняет дополнительную функцию шумозащиты и защиты от микроволнового излучения способность задерживать до 99 % ультрафиолетового излучения, что уменьшает износ бумажной документации, офисной мебели и драпировок. Это дает дополнительный экономический эффект от использования энергосберегающих пленок повышает ударную прочность стекла до показателя кг/см 2 [2], то есть в 3–4 раза выше, чему обычного стекла. Конечно, сильного удара стекло все равно не выдержит, но благодаря пленке оно становится безосколочным, уменьшая таким образом возможность производственного травматизма в летний период низкоэмиссионная пленка отражает тепловое излучение Солнца, способствуя поддержанию комфортной температуры в производственном помещении и снижая затраты на кондиционирование воздуха. Учитывая, что летом средняя плотность потока солнечной радиации по территории Украины составляет около 108 кВт/м 2 за месяца защитная пленка отклоняет околосолнечной энергии, можно подсчитать удельную экономию на кондиционировании воздуха. При стоимости 1 кВт электроэнергии 1,68 грн экономия на работе кондиционеров составит 99,8 грн/м 2 за месяц. Аналогичный расчет снижения затрат за счет применения энергосберегающих пленок можно произвести и для зимнего периода, так как именно вовремя отопительного периода достигается максимальная эффективность использования пленки. В зимнее время сокращение потерь тепловой энергии за счет оклеивания энергосберегающей пленкой, например, стандартного однокамерного стеклопакета, составляет около 6 кВт/м 2 за сутки, то есть 180 кВт/м 2 за месяц. С учетом стоимости тепловой энергии 0,942 грн/ кВт экономия на отоплении составит 169,56 грн с 1м 2 окна. Таким образом, из рассмотренных материалов видно, что наибольшими достоинствами обладают энергосберегающие пленки, которые одновременно служат и для экономии тепловой и электрической энергии, и для снижения травматизма, и для улучшения условий освещения. Следовательно, при разработке нормативных и методических документов в области охраны труда следует учитывать эти свойства защитных пленок и рекомендовать их к широкому использованию на предприятиях. Литература: 1. Защитные пленки. Стекла защитные в соответствии ГОСТу Р 51136–98, класс защиты А, А, А. (Электронный ресурс. URL: http://www. rend. ru/articles/item. aspx?id=–757489421. Дата обращения 29.10.2017. 2. Энергосберегающие пленки для окон (Электронный ресурс. URL: http://www. teplonis. com/продукция/энер- госберегающие_оконные_пленки/энергосберегающие_пленки_на_окна. Дата обращения 29.10.2017. 3. Захаров, АН, Ковшаров Н. Фи др. Свойства низкоэмиссионных покрытий на основе Ag и С, нанесенных на полимерную пленку методом магнетронного распыления // Перспективные материалы. 2012. № 2, с. 62–70 4. ДБН, В. 2.6–31:2016. Телова iзоляцiя будiвель. Киïв, 2017. — 30 с. Низкоэмиссионное стекло. (Электронный ресурс. URL: http://www. korqu. ru/index. php?option=com_ content&view=article&id=98: low-issue-glass&catid=46:2010–02–06–09–25–24 Дата обращения 29.10.2017. 6. Сборник энергосберегающих рекомендаций на промышленных предприятиях. Экспертный комитет НП Гильдия Энергоаудиторов». Московская область, 2011. — 58 с. Трещины в композите, армированном однонаправленными ортотропными волокнами при продольном сдвиге Мехтиев Рафаил Керим, кандидат физико-математических наук, доцент Азербайджанский технический университет (г. Баку) В статье рассматривается задача механики разрушения о взаимодействии ортотропных упругих включений, поверхность которых равномерно покрыта однородной пленкой, и прямолинейных зон предразру- шения со связями между берегами коллинеарных осям абсцисс и ординат в изотропной плоскости. Предложена модель зарождения трещин в композитах с двоякопериодической структурой, основанная на рассмотрении зоны трещинообразования. Принято, что зона трещинообразования представляет собой слой конечной длины, содержащей материал с частично нарушенными связями между отдельными структурными элементами. Строятся общие представления решений, описывающие класс задач с двоякопериодическим распределением напряжений вне круговых отверстий и прямолинейных трещин. Удовлетворяя граничным условиям на контурах круговых отверстий и берегах трещин, получена бесконечная алгебраическая система и явно сингулярное интегральное уравнение. Затем используя прямые методы, решение интегрального уравнения сведено к конечной алгебраической системе. Численная реализация изложенного способа приведена на IBM. Вычислены Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки коэффициенты интенсивности напряжений в зависимости от геометрических параметров рассматриваемой среды. Ключевые слова двоякопериодическая решетка, средние напряжения, граничные условия, продольный сдвиг, линейные алгебраические уравнения, сингулярные уравнения, ортотропные упругие включения, зона предразру- шения В ведение. Втехнике широкое распространение получили волокнистые композиционные материалы, армированные высокопрочными и высокомодульными непрерывными волокнами, в которых армирующие элементы несут основную нагрузку, тогда как матрица передаёт напряжения волокнам. Волокнистые композиционные материалы, как правило, анизотропны. Механические свойства композиционных материалов определяются не только свойствами самих волокон, но и их ориентацией, объёмным содержанием, способностью матрицы передавать волокнам приложенную нагрузку и др. Интерес к исследованию трещинообразования в композитах напрямую связан с проектированием новых высокопрочных материалов. В связи с этим разработка математических моделей трещин в композитах весьма актуальна. Актуальность таких исследований вызвана широким использованием в технике конструкций и изделий из композиционных материалов. Исследования по разработке математических моделей теоретически описываемого напряженно — деформируемого состояния армированного композита вблизи включения при сдвиге и трещин практически отсутствуют. Цель работы состоит в разработке новой математической модели трещин сдвига в композите. Постановка задачи. Пусть двоякопериодическая решетка с круговыми отверстиями, имеет радиус и центры в точках Круговые отверстия плоскости (связующего) заполнены волокнами (шайбами) из другого ортотропного упругого материала, поверхность которых равномерна покрыта однородной цилиндрической пленкой. Плоскость ослаблена двумя периодическими системами прямолинейных трещин (рис. 1). Плоскость подвергнута сдвигу усилиями (сдвиг на бесконечности. Берега трещин свободны от внешних нагрузок, а на композит действуют напряжения , (продольный сдвиг на бесконечности. По мере возрастания внешней нагрузки в такой среде вокруг отверстий образуются зоны повышенных напряжений, расположение которых имеет двоякопериодический характер. На основании симметрии краевых условий и геометрии области D, занятые средой напряжения, являются двоякопериодическими функциями с основным периодом и При деформации кусочно-однородного составного тела в случае идеального контакта смежные точки контуров на границе включение — покрытие, а также покрытие — плоскость будут иметь одинаковые перемещения и напряжения. Напряжения и смещение можно выразить через аналитическую функцию [16] где постоянная материала среды Краевые условия поставленной задачи запишем в виде (1) (2) (3) |