Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
Электромагнитные волны в теории Максвелла
Get PDFThe description of a plane traveling electromagnetic wave existing in the physical literature by identical solutions of wave equations for the strengths of electric and magnetic fields is physically incorrect, since such solutions contradict the physical meaning of Maxwell’s equations and violate the energy conservation law. The paper gives a physically correct description of electromagnetic waves in the framework of Maxwell’s theory. New solutions of Maxwell’s wave equations for traveling electromagnetic wave are proposed, in which the strength of its electric and magnetic components change in time with shifts of a quarter of the period and a quarter of the wavelength along coordinate. The solutions describe a traveling electromagnetic wave, in which the energy of the electrical component is sequentially converted into the energy of the magnetic component and vice versa; the total energy density of the lossless wave remains constant in space at any time; the mutual orientation of the intensity vectors of the electric, magnetic fields and phase velocity changes from a left-handed three to a right-handed three every quarter of the wavelength; the energy flux density of the traveling wave is described by the Umov vector. It is shown that the formation of a standing electromagnetic wave does not require the loss of half a wave of one of the components of the wave reflected at the interface between the media. In a standing wave, the total energy density remains constant in time, but it is a function of coordinates: there are points in space where the total energy density of the wave at any time is zero – these are nodes, and there are points where it has a maximum value – these are antinodes. Due to the inhomogeneity of the distribution of the total energy density of the wave in space, a standing electromagnetic wave cannot be considered as a harmonic oscillator, but a lossless traveling electromagnetic wave can.Существующее в физической литературе описание плоской бегущей электромагнитной волны одинаковыми решениями волновых уравнений для напряженностей электрического и магнитного полей является физически некорректным, поскольку такие решения противоречат физическому смыслу уравнений Максвелла и нарушают закон сохранения энергии. В статье дано физически корректное описание электромагнитных волн в рамках теории Максвелла. Предложены новые решения волновых уравнений Максвелла для бегущей электромагнитной волны, в которых напряженности ее электрической и магнитной компонент изменяются во времени со сдвигами на четверть периода и на четверть длины волны по координате. Решения описывают бегущую электромагнитную волну, в которой последовательно происходит преобразование энергии электрической компоненты в энергию магнитной компоненты и обратно; плотность полной энергии волны без потерь остается постоянной в пространстве в любой момент времени; взаимная ориентация векторов напряженностей электрического, магнитного полей и фазовой скорости изменяется с левовинтовой тройки на правовинтовую тройку через каждую четверть длины волны; плотность потока энергии бегущей волны описывается вектором Умова. Показано, что для образования стоячей электромагнитной волны не требуется потеря полуволны одной из компонент отраженной на границе раздела сред волны. В стоячей волне плотность полной энергии остается постоянной по времени, но является функцией координат: в пространстве есть точки, в которых плотность полной энергии волны в любой момент времени равна нулю, – это узлы, и есть точки, в которых она имеет максимальное значение, – это пучности. Из-за неоднородности распределения плотности полной энергии волны в пространстве стоячая электромагнитная волна не может рассматриваться как гармонический осциллятор, а бегущая электромагнитная волна без потерь – может.
Об одной вариационной задаче, приводящей к бигармоническому уравнению, и о приближенном решении основной краевой задачи для этого уравнения
Get PDF. Many important questions in the theory of elasticity lead to a variational problem associated with a biharmonic equation and to the corresponding boundary value problems for such an equation. The paper considers the main boundary value problem for the biharmonic equation in the unit circle. This problem leads, for example, to the study of plate deflections in the case of kinematic boundary conditions, when the displacements and their derivatives depend on the circular coordinate. The exact solution of the considered boundary value problem is known. The desired biharmonic function can be represented explicitly in the unit circle by means of the Poisson integral. An approximate solution of this problem is sometimes foundusing difference schemes. To do this, a grid with cells of small diameter is thrown onto the circle, and at each grid node all partial derivatives of the problem are replaced by their finite-difference relations. As a result, a system of linear algebraic equations arises for unknown approximate values of the biharmonic function, from which they are uniquely found. The disadvantage of this method is that the above system is not always easy to solve. In addition, we get the solution not at any point of the circle, but only at the nodes of the grid. For real calculations and numerical analysis of solutions to applied problems, the authors have constructed its unified analytical approximate representation on the basis of the known exact solution of the boundary value problem while using logarithms. The approximate formula has a simple form and can be easily implemented numerically. Uniform error estimates make it possible to perform calculations with a given accuracy. All coefficients of the quadrature formula for the Poisson integral are non-negative, which greatly simplifies the study of the approximate solution. An analysis of the quadrature sum for stability is carried out. An example of solving a boundary value problem is considered. Многие важные вопросы теории упругости приводят к вариационной задаче, связанной с бигармоническим уравнением, и к соответствующим краевым задачам для такого уравнения. В статье рассматривается основная краевая задача для бигармонического уравнения в единичном круге. К этой задаче приводит, например, исследование прогибов пластины в случае кинематических граничных условий, когда перемещения и их производные зависят от круговой координаты. Точное решение рассматриваемой краевой задачи известно. Искомая бигармоническая функция может быть представлена в единичном круге в явном виде посредством интеграла Пуассона. Приближенное решение данной задачи находится иногда с помощью разностных схем. Для этого на круг набрасывается сетка с ячейками малого диаметра и в каждом узле сетки все частные производные задачи заменяются их конечно-разностными отношениями. В результате возникает система линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных приближенных значений бигармонической функции, из которой они однозначно находятся. Недостатком такого метода является то, что указанная выше система не всегда просто решается. Кроме того, мы получаем решение не в любой точке круга, а только в узлах сетки. Для реальных вычислений и численного анализа решений прикладных задач авторами на основе известного точного решения краевой задачи сконструировано его единое аналитическое приближенное представление с помощью логарифмов. Приближенная формула имеет простой вид и легко реализуется численно. Равномерные оценки погрешности позволяют проводить вычисления с заданной точностью. Все коэффициенты квадратурной формулы для интеграла Пуассона неотрицательны, что значительно упрощает исследование приближенного решения. Проведен анализ квадратурной суммы на устойчивость. Рассмотрен пример решения краевой задачи
Комплексное исследование развития индустриального домостроения
Get PDFPrefabricated construction is one of the most intensively developing areas of research in the field of construction and building technology in the world. The results of the scientometric analysis prefabricated construction are presents in this paper. The purpose of the scientometric analysis was to study the directions and effectiveness of research, to determine the leading countries, organizations, scientific journals, to define the level of prefabricated construction in the Republic of Belarus in the context of economically developed countries. The scientometric analysis was carried out in the analytical system SciVal with the use visualization tools, quantitative and qualitative scientometric metrics. Growth of the number of publications in the field of prefabricated construction and indicators of analyzed scientometrics metrics confirms the fact that prefabricated construction attracts more and more researchers all over the world and is a promising direction of scientific research. Determined that design and informational modeling, organization of construction and precast structures production, delivery of structures to the construction site and their assembly, including reliability, efficiency, environmental friendliness of prefabricated construction are main topics in the field of prefabricated construction. At the same time, topics in the field of research of technologies and organization production of reinforced concrete elements in plant, production management are given less attention, which requires further research in these areas. The results of the scientometric analysis allow us to identify trends, determine priority areas for further research and their connection with other fields of science, and can be a scientific basis for identifying data gaps in current research in the field of prefabricated construction.Индустриальное домостроение – одно из наиболее интенсивно развивающихся направлений исследований в области строительства и строительных технологий в мире. Для изучения направлений и результативности научных исследований, определения ведущих стран, учреждений, научных журналов и уровня развития индустриального домостроения в Республике Беларусь в разрезе экономически развитых государств выполнен наукометрический анализ на базе аналитической системы SciVal с использованием инструментов визуализации, количественных и качественных наукометрических метрик. Интенсивный рост количества публикаций в области индустриального домостроения и показателей анализируемых наукометрических метрик подтверждает тот факт, что индустриальное домостроение привлекает все большее количество исследователей во всем мире и является перспективным направлением для изучения. По результатам анализа определено, что основные тематики исследований в области индустриального домостроения – это проектирование и информационное моделирование, организация строительства и производства сборных конструкций, доставка конструкций на строительную площадку и их монтаж, в том числе надежность, экономичность, экологичность индустриального домостроения. Следует отметить, что изучению технологий и организации производства железобетонных изделий в заводских условиях и управления производством уделяется меньшее внимание, поэтому необходимы исследования в данных направлениях. Результаты проведенного наукометрического анализа позволяют выявить тенденции, определить приоритетные направления научных исследований и их связь с другими областями науки и могут являться базой для обнаружения пробелов в текущих исследованиях в области индустриального домостроения
Экономические основы развития логистики международных автомобильных перевозок грузов в Республике Беларусь в условиях пандемии коронавируса
Get PDFThe paper considers an issue of international logistics development in Belarus under world coronavirus COVID-19 pandemic. As a result of analytical reviewing of the up-to-date scientific literature on the problem under study, the expediency is stated for highlighting the logistics of international road freight transportation as an independent area of theoretical research and practical activity. Further development of international road freight transportation logistics in the Republic of Belarus requires a complex economic analysis of the present state and dynamics of the international road freight transportation market, which is the main purpose of the present publication. The paper contains the results of the analysis of the market for international and transit freight road transportation. Separately the paper points out the dynamics of transit goods transportation segment in this market in response to the reorientation of international freight flows. Interconnection is shown between the volume indices of international road freight transit through the territory of Belarus and the dynamics of goods import to the Russian Federation from the EU countries. For the first time a proposal is given to use the methodological tools of systemmatrix diagnostic analysis for investigation of the macroeconomic development process of international road freight transit logistics. The author’s set of initial parameters for the analysis has been formed, and its results are presented on the basis of the data of the State statistical reporting form for 2019–2020. A suggestion is given for joint usage of system-matrix diagnostic tools in combination with author’s methodology for assessing the effectiveness of transit (international) freight transportation while evaluating the competitiveness of economic entities in the industry. The most typical trends of the market development in the short term are stated, taking into account the more complicated market conditions.Рассмотрен вопрос развития международной логистики в Беларуси в условиях мировой пандемии коронавирусной инфекции COVID-19. При аналитическом обзоре современной научной литературы по исследуемой проблеме отмечена целесообразность выделения логистики международных автомобильных перевозок грузов в качестве самостоятельного направления теоретических исследований и практической деятельности. Дальнейшее развитие логистики международных грузовых перевозок в Республике Беларусь требует проведения комплексного экономического анализа текущего состояния и динамики рынка международных автомобильных перевозок грузов, реализация которого является целью настоящей публикации. В статье представлены результаты анализа рынка международных и транзитных грузовых автомобильных перевозок. Отдельно охарактеризована динамика сегмента транзитной транспортировки товаров на этом рынке в условиях переориентации международных грузовых потоков. Отмечена взаимосвязь между объемными показателями международного автомобильного транзита грузов через территорию Беларуси с динамикой импорта товаров в Российскую Федерацию из стран Европейского союза. Впервые предложено использование методического инструментария системно-матричного диагностического анализа для исследования макроэкономического процесса развития логистики международных автомобильных перевозок грузов. Сформирован авторский набор исходных параметров для проведения анализа, представлены его результаты на основе данных формы государственной статистической отчетности за 2019–2020 гг. Предложено совместное использование инструментария системно-матричного диагностического анализа в сочетании с авторской методикой оценки эффективности транзитных (международных) автомобильных грузоперевозок при оценке конкурентоспособности хозяйствующих субъектов отрасли. Отмечены наиболее характерные тенденции развития рынка в краткосрочной перспективе с учетом усложнившейся рыночной конъюнктуры
Оценка роли кадрового потенциала в повышении конкурентоспособности промышленных организаций при переходе на «Индустрию 4.0»
Get PDFIn the conditions of necessity of transition to Industry 4.0 the human resource potential is considered as an important source of competitive advantage. Only qualified personnel can make an organization competitive on the basis of market loyalty, product and service quality, differentiated products and technological innovation. Two directions for increasing the competitiveness of industrial enterprises have been identified. The first is the assessment of the system of indicators of human resource level during the transition to Industry 4.0. The second is to identify the most significant factors in assessing the level of human resources that affect the increase in the level of competitiveness of industrial organizations. The paper provides a detailed analysis of a number of economic indicators that characterize the integral indicator of the effectiveness of the human resources development and competitiveness of an industrial organization. The integral indicator has formed the basis of a model for assessing the competitiveness of industrial organizations through human resource development. The model consists of two parts: human resource development and the increase in the level of competitiveness of industrial organizations. The model is based on the following factors: the quality of human resources (staff composition of an industrial organization, the number of employees, their income level, education level, projects related to human resource development) and its development (total corporate income, share employee remuneration in the total organization income, R&D costs, the share of investment in R&D in the total organization income, sales and production). The developed model will allow organizations to adjust their human resource development strategies (recruitment and further development of human resources), and will also contribute to the transformation of corporate talent.Развитие кадрового потенциала является необходимым условием эффективной деятельности хозяйственного субъекта любого государства и особенно актуально для развивающихся экономик на современном этапе (стремление к переходу на более высокие технологические уклады). В условиях необходимости перехода на «Индустрию 4.0» кадровый потенциал рассматривается как важный источник конкурентного преимущества. Только квалифицированный персонал может сделать организацию конкурентоспособной на основе лояльности рынка, качества продукции и услуг, дифференцированных продуктов и технологических инноваций. Выявлены два направления повышения конкурентоспособности промышленных предприятий. Первое – оценка системы показателей уровня кадрового потенциала при переходе на «Индустрию 4.0». Второе – выявление наиболее существенных факторов оценки уровня кадрового потенциала, оказывающих влияние на повышение уровня конкурентоспособности промышленных организаций. В статье приведен подробный анализ ряда экономических индикаторов, характеризующих интегральный показатель эффективности развития кадрового потенциала и конкурентоспособности промышленной организации. Интегральный показатель лег в основу модели оценки конкурентоспособности промышленных организаций за счет развития кадрового потенциала. Модель состоит из двух частей: развитие кадрового потенциала и повышение уровня конкурентоспособности промышленных организаций. В основе модели – факторы, оказывающие влияние как на качество кадрового потенциала (кадровый состав промышленной организации, количество работников, уровень их дохода, уровень образования, проекты, связанные с развитием кадрового потенциала), так и на его развитие (общий корпоративный доход, доля вознаграждения сотрудников в общем доходе организации, затраты на НИОКР, доля инвестиций в НИОКР в общем доходе организации, объем продаж и производства). Разработанная модель позволит организациям корректировать свои стратегии развития кадрового потенциала (отбор персонала и дальнейшее развитие кадрового потенциала), а также будет способствовать трансформации корпоративных талантов
Оценка эффективности энергосберегающей системы организованной приточно-вытяжной вентиляции для многоэтажных зданий с низким уровнем тепловой защиты
Get PDFBy usage of the technical and economic calculation method developed by the authors for installations with recuperative-type heat exchangers, the operational modes of the centralized supply and exhaust system of organized ventilation, in which the supplying air is heated by the solar radiation heat and the heat of the air removed from the premises, have been investigated in the paper. The paper presents results of the thermal and economic efficiency assessment of such ventilation system for multi-storey buildings. A comparison of the thermal energy consumption for the needs of heating and ventilation through the use of the proposed ventilation system has been made for two variants of buildings – with the thermal protection level of enclosing structures that meets modern regulatory requirements (buildings with heat consumption up to 130 kW×h/(m2×year)), and for a building similar in terms of planning structure, but with enclosing structures, the insulation level of which corresponds to buildings built before 1993 (buildings with heat consumption up to 260 kW×h/(m2×year)). The temperature conditions have been determined under which it becomes necessary to turn on the operation of devices for additional (peak) heating of the supply air, when the thermal potential of solar radiation and secondary energy resources is insufficient to provide the calculated temperature of the supply air. For the ventilation system under consideration, it has been established that the thermal resistance of the building envelope influences the indicators of the thermodynamic and economic efficiency of the proposed solution. The climatic conditions under which the utilization of the exhaust air heat in the proposed ventilation system is technically justified and economically expedient have been determined. The results of the research С использованием разработанного авторами метода технико-экономического расчета установок с теплообменными аппаратами рекуперативного типа исследованы режимы эксплуатации централизованной приточно-вытяжной системы организованной вентиляции, в которой подогрев приточного воздуха осуществляется за счет теплоты солнечного излучения и теплоты удаляемого из помещений воздуха. Представлены результаты оценки тепловой и экономической эффективности такой системы вентиляции для многоэтажных зданий. Выполнено сравнение расходов тепловой энергии на нужды отопления и вентиляции за счет применения предлагаемой системы вентиляции для двух вариантов зданий – с уровнем тепловой защиты ограждающих конструкций, отвечающим современным нормативным требованиям (здания с теплопотреблением до 130 кВт×ч/(м2×год)), и для аналогичного по планировочной структуре здания, но с ограждающими конструкциями, уровень утепления которых соответствует зданиям постройки до 1993 г. (здания с теплопотреблением до 260 кВт×ч/(м2×год)). Определены температурные условия, при которых возникает необходимость включения в работу устройств дополнительного (пикового) подогрева приточного воздуха, когда тепловой потенциал солнечного излучения и вторичных энергетических ресурсов недостаточен для обеспечения расчетной температуры приточного воздуха. Для рассматриваемой системы вентиляции установлено наличие влияния термических сопротивлений ограждающих конструкций здания на показатели термодинамической и экономической эффективности предлагаемого решения. Определены климатические условия, при которых утилизация теплоты удаляемого воздуха в системе вентиляции технически оправдана и экономически целесообразна. Результаты выполненных исследований могут быть использованы при определении путей тепловой модернизации зданий с традиционными системами отопления и вентиляци
Проблемы разжижения грунтов в основаниях гидротехнических сооружений
Get PDFAn analysis of the probability and conditions for the occurrence of soil liquefaction at the base and in the vicinity of hydraulic structures is presented in the paper. As a rule, hydraulic structures are erected in the valleys of watercourses, the structure of the soil in which contributes to the occurrence of liquefaction processes. These soils are fine-grained, non-cohesive, usually consisting of fine- and medium-grained or silty sands, sandy loams, interspersed with layers of loams. Massifs under pressure hydraulic structures are quite water-saturated. Soil liquefaction occurs as a result of the destruction of structural bonds between particles in water-saturated dispersed soils under the action of stresses of various types. An external dynamic or static load applied to a water-saturated massif composed of weak, finely dispersed soils can lead to a complete or partial loss of soil bearing capacity and its transition to a fluid state. The magnitude of soil resistance to shear is determined by the degree of its water saturation; at a moisture content of about 20 %, the angle of repose of sandy soils is significantly reduced. The restoration of the strength properties of soils is prevented by the pore water pressure, the process of compaction (consolidation) of the soil mass occurs after the water is squeezed out of the pores, the flow time of which depends on the filtration properties of the massif. Liquefaction of soils leads to a disruption in the normal functioning of a hydraulic structure, the creation of emergency situations. The paper provides examples of accidents at hydraulic structures in Russia caused by liquefaction phenomena. It is noted that the main directions of protecting the structures of hydraulic structures from dangerous liquefaction are to prevent the possibility of liquefaction and the reduction of its harmful effects. In this regard, several methods are considered – compaction and strengthening of soils at the base of structures; filtering surcharge device using geotextiles and geogrids; creation of an effective drainage system.Представлен анализ вероятности и условий возникновения разжижения грунтов, залегающих в основании и окрестностях гидротехнических сооружений. Как правило, гидротехнические сооружения возводятся в долинах водотоков, структура грунтов в которых способствует возникновению процессов разжижения. Грунты эти мелкофракционные несвязные, состоящие обычно из мелко- и среднезернистых или пылеватых песков, супесей, перемежающихся слоями суглинков. Массивы под напорными гидротехническими сооружениями достаточно водонасыщенные. Разжижение грунтов происходит в результате разрушения структурных связей между частицами в водонасыщенных дисперсных грунтах под действием напряжений разного типа. Внешняя динамическая или статическая нагрузка, приложенная к водонасыщенному массиву, сложенному из слабых мелкодисперсных грунтов, может привести к полной или частичной потере грунтом несущей способности и переходу его в текучее состояние. Величина сопротивления грунта сдвигу определяется степенью его водонасыщенности; при влажности порядка 20 % угол естественного откоса песчаных грунтов существенно уменьшается. Восстановлению прочностных свойств грунтов препятствует поровое давление воды, процесс уплотнения (консолидации) массива грунта происходит после отжатия воды из пор, время протекания которого зависит от фильтрационных свойств массива. Разжижение грунтов приводит к нарушению нормального функционирования гидротехнического сооружения, созданию аварийных ситуаций. В статье представлены примеры возникновения аварий на гидротехнических сооружениях России, вызванных явлениями разжижения. Отмечено, что основные направления защиты конструкций гидротехнических сооружений от опасного разжижения – предотвращение возможности возникновения разжижения и уменьшение его вредных последствий. В этой связи рассмотрено несколько способов – уплотнение и упрочение грунтов в основании сооружений; устройство фильтрующей пригрузки с использованием геотекстиля и георешеток; создание эффективной дренажной (водоотводящей) системы
Повышение устойчивости функционирования измерительных органов тока микропроцессорных защит
Get PDFIn the measuring elements of the current of microprocessor protection, the controlled values are usually the effective values of the fundamental harmonic of the currents. They are determined by the orthogonal components of the input signals, which are formed by digital Fourier filters. Due to the inertia of these filters, the time for obtaining reliable effective values is one or more periods of the input current, which mainly determines the speed of the measuring element. When the frequency of the input signal deviates from the nominal value, its effective values become oscillatory. As a result of this, unstable functioning of the specified organ may occur at current values that are close to the operation and return areas. To increase the speed of the measuring body, it is proposed to determine the effective value of the current by multiplying its value obtained using the orthogonal Fourier components by a correction factor. To ensure the stable functioning of the current organ, it is recommended to filter the effective current value using a digital moving average filter. Evaluation of the effectiveness of the proposed solutions has been carried out by the method of computational experiment using thedynamic simulation environment MATLAB-Simulink. The proposed solutions provide an increase in the speed of the current measuring organs and their stable operation when the frequency deviates from the nominal. As a result of the research, it has been found that the proposed digital current measuring organ in comparison with an organ based on the Fourier algorithm has a speed of 1.4-2 times greater. In addition, it functions stably both under the condition when the tripping current is less than the fault current, and in the case when the indicated currents are comparable when the frequency deviates from the nominal by ±2 Hz. The proposed digital measuring body can be used in many microprocessor-based current protection of electric installations.В измерительных органах тока микропроцессорных защит контролируемыми величинами обычно являются действующие значения основной гармоники токов. Они определяются по ортогональным составляющим входных сигналов, которые формируются цифровыми фильтрами Фурье. Вследствие инерционности указанных фильтров время получения достоверных действующих значений составляет один и более периодов входного тока, что преимущественно определяет быстродействие измерительного органа. При отклонении частоты входного сигнала от номинальной его действующие значения приобретают колебательный характер. В результате этого может иметь место неустойчивое функционирование указанного органа при величинах тока, находящихся вблизи областей срабатывания и возврата. Для повышения быстродействия измерительного органа предложено определить действующее значение тока путем умножения его величины, полученной с использованием ортогональных составляющих Фурье, на корректирующий коэффициент. Для обеспечения устойчивого функционирования органа тока рекомендовано осуществлять фильтрацию действующего значения тока с помощью цифрового фильтра скользящего среднего. Оценка эффективности предложенных решений выполнялась методом вычислительного эксперимента с использованием среды динамического моделирования MATLAB-Simulink. Предложенные решения обеспечивают повышение быстродействия измерительных органов тока и их устойчивое функционирование при отклонении частоты от номинальной. В результате проведенных исследований установлено, что предложенный цифровой измерительный орган тока в сравнении с органом на основе алгоритма Фурье имеет быстродействие в 1,4–2 раза больше. Кроме того, он устойчиво функционирует как при условии, когда ток срабатывания меньше тока повреждения, так и в случае, когда указанные токи соизмеримы при отклонении частоты от номинальной на ±2 Гц. Предложенный цифровой измерительный орган может быть использован во многих микропроцессорных токовых защитах электроустановок
Термодинамические режимы рекуперативного теплообменника-утилизатора в приточно-вытяжной вентиляционной установке малой производительности
Get PDFThe increase in the thermal protection level of the existing buildings enclosing structures, due to the need to comply with the current norms of building heat engineering requirements, leads to increasing in the part of heat losses in the thermal balance of a building due to infiltration and exhaust ventilation operation. After exhaustion of the possibilities for the implementation of technical measures to reduce energy costs by changing in volumetric planning solutions and insulating building envelopes further decreasing heat consumption level should be associated with the use of the secondary and renewable resources potential. The paper presents the results of assessing the technical and economic feasibility of using the exhaust air thermal potential for heating the supply air in the forced supply-and-exhaust ventilation system of a building taking as a low-capacity unit as an example. For a counterflow air-to-air recuperative type heat utilizer finned with ribbed heat pipes in the form of a plurality of continuous sheets, the influence of changes in the physical properties of the exhaust air during the phase transition of the water vapor contained in it into a liquid state on the heat exchanger-utilizer performance and characteristics of its efficiency has been established. The conditions of heat exchange are determined (without condensate, with condensate in the part of the heat exchanger-utilizer, with condensate in the entire heat exchanger-utilizer and with the risk of icing) in the supply air temperature range from (–26) to (+8) °C for three variants of its operation with a balance of the nominal amount of exhaust and supply air and with two variants of imbalance. Variants with imbalances have been investigated in order to find possible combinations of supply and exhaust air temperatures, at which there would be no phase transition of water vapor in the exhaust air flow to the liquid state in the entire volume of the heat utilizer, which would eliminate the need for measures to collect and remove condensate and preventing it from freezing.Наращивание уровня тепловой защиты ограждающих конструкций существующих зданий, обусловленное необходимостью соблюдения требований действующих норм строительной теплотехники, приводит к увеличению доли тепловых потерь за счет инфильтрации и работы вытяжной вентиляции в тепловом балансе здания. После исчерпания возможностей реализации технических мероприятий для уменьшения энергозатрат за счет изменения объемно-планировочных решений и утепления ограждающих конструкций зданий дальнейшее снижение уровня теплопотребления должно быть связано с применением потенциала вторичных и возобновляемых ресурсов. В статье приведены результаты оценки технико-экономической целесообразности использования теплового потенциала удаляемого воздуха для нагрева приточного воздуха в системе принудительной приточно-вытяжной вентиляции здания на примере установки малой производительности. Для противоточного воздухо-воздушного теплоутилизатора рекуперативного типа с оребрением тепловых трубок в виде множества сплошных листов установлено влияние изменений физических свойств удаляемого воздуха при фазовом переходе водяного пара, содержащегося в нем, в жидкое состояние на тепловую производительность теплоутилизатора и характеристики его эффективности. Определены условия теплообмена (без выпадения конденсата, с выпадением конденсата в части теплоутилизатора, с выпадением конденсата во всем теплоутилизаторе и с опасностью обледенения) в диапазоне температур приточного воздуха (–26)–(+8) ºС для трех вариантов его работы – при балансе номинального количества удаляемого и приточного воздуха и при двух вариантах дисбаланса. Варианты с дисбалансами исследованы в целях поиска возможных сочетаний температур приточного и удаляемого воздуха, при которых во всем объеме теплоутилизатора не происходило бы фазового перехода водяного пара в потоке удаляемого воздуха в жидкое состояние, что исключило бы необходимость проведения мероприятий по сбору и отводу конденсата и предотвращению его замерзания
Оптимизация состава нанофибробетона по вязкости разрушения модификацией матрицы
Get PDFConcrete is a quasi-brittle building material that has low tensile strength. The process of its destruction under loading is inhomogeneous, due to the nature of the concrete structure mass, consisting of components with different physical and mechanical properties. Gradual deformation and destruction can be characterized as a process of formation and development of microcracks. The presence of different-sized components in concrete makes it possible to consider its structure as a multi-level system. In this system, each level is a matrix with its own structural inclusions, which play both a structure-forming role and the role of stress concentrators under the action of mechanical loads. The critical stress intensity factor is a good indicator of the crack resistance (fracture toughness) of a material. Nanoconcrete, from the point of view of a multilevel system, is a concrete composite with crack propagation inhibitors at the level of the cementing substance (carbon nanotubes are consi-dered as inhibitors). The presence of fiber fibers at subsequent scale levels allows us to consider concrete as a composite with multi-level dispersed reinforcement (nanofiber concrete). The paper discusses the change of concrete fracture toughness indicator (crack resistance) with dispersed reinforcement of the matrix at different structural levels. The presented for normal separation of notched cubes under eccentric compression with the determination of the stress intensity factor for concrete modified with carbon nanotubes acting as crack propagation inhibitors at the level of cementing substance (nanoconcrete), as well as for nanofiber concrete with dispersed reinforcement at the level of fine-grained concrete. Based on experimental studies by non-equilibrium methods of fracture mechanics, compositions of nanofiber-reinforced concrete of maximum crack resistance (fracture toughness) with different fiber concentrations and several types of matrices modified with nanocarbon additives are proposed in the paper.Бетон – квазихрупкий строительный материал, который имеет низкую прочность при растяжении. Процесс его разрушения при нагружении носит неоднородный характер, обусловленный сущностью структуры бетонной массы, состоящей из компонентов с различными физико-механическими свойствами. Постепенное деформирование и разрушение можно охарактеризовать как процесс образования и развития микротрещин. Наличие в бетоне разных по размеру компонентов позволяет рассматривать его строение как многоуровневую систему. В этой системе каждый уровень представляет собой матрицу со своими структурными включениями, которые играют как структурообразующую роль, так и роль концентраторов напряжений при действии механических нагрузок. Критический коэффициент интенсивности напряжений является хорошим показателем трещиностойкости (вязкости разрушения) материала. Нанобетон, с точки зрения многоуровневой системы, представляет собой бетонный композит с ингибиторами распространения трещин на уровне цементирующего вещества (в качестве ингибиторов рассматриваются углеродные нанотрубки). Присутствие фибровых волокон на последующих масштабных уровнях позволяет рассматривать бетон как композит с многоуровневым дисперсным армированием (нанофибробетон). В статье рассмотрено изменение показателя вязкости разрушения (трещиностойкости) бетона при дисперсном армировании матрицы на разных структурных уровнях. Приведены результаты испытаний на нормальный отрыв образцов-кубов с надрезами при внецентренном сжатии с определением коэффициента интенсивности напряжений для бетона, модифицированного углеродными нанотрубками, выступающими в качестве ингибиторов распространения трещин на уровне цементирующего вещества (нанобетон), а также для нанофибробетонов с дисперсным армированием на уровне мелкозернистого бетона. На основании экспериментальных исследований неравновесными методами механики разрушения предложены композиции нанофибробетона максимальной трещиностойкости (вязкости разрушения) с различной концентрацией фибры и несколькими типами матриц, модифицированных наноуглеродными добавками