Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series / Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук
Not a member yet
551 research outputs found
Sort by
Исследование нестационарного теплообмена в комбинированных пакетах водотермостойкой защитной одежды пожарных
Get PDFThe results of research of non-stationary heat exchange in combined packages intended for creation of special water- and heat-resistant protective clothing of firefighters from dangerous and harmful factors during emergency rescue and other urgent works, with participation of non-toxic substances, acid solutions, alkalis, oil and petroleum products, liquid toxic substances, as well as during operation in water with temperature from 0 to 70 °С are presented. The stability of clothing material packs has been investigated as a transient heat exchange process in a multilayer plate with ideal thermal contact at the joints of the layers. The unlimited plate is heated on both sides under different heat exchange conditions according to Newton’s Law, with constant action of the heat source on one of the surfaces of the hot liquid contacting through the waterproof thin surface. Second surface of the plate interacts with external medium, temperature of which varies according to linear law. At solving the equation of non-stationary thermal conductivity with nonlinear transport coefficients, linearization methods are used based on the approximation of nonlinear coefficients, such that nonlinear equations become approximately linear. The entire heat transfer process is divided into a plurality of small-time intervals within which the transfer coefficients are constant. The zonal method of investigation of non-stationary thermal conductivity in clothing packages establishes equations for calculation of temperature, densities of thermal flows, distribution of temperature across thickness of clothing packages. It has been shown that under accepted calculation simplifications, parameter values are well consistent with the experiment. The composition of the clothing package is proposed, which meets the technical requirements of TУ BY 101114857.082-2015 “Personal Protective Kits”.Представлены результаты исследования нестационарного теплообмена в комбинированных пакетах, предназначенных для создания специальной водотермостойкой защитной одежды пожарных от опасных и вредных факторов при проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ с участием нетоксичных веществ, растворов кислот, щелочей, нефти и нефтепродуктов, жидких токсичных веществ, а также при работе в воде с температурой от 0 до 70 °С. Устойчивость пакетов материалов одежды исследовалась как нестационарный процесс теплообмена в многослойной пластине с идеальным тепловым контактом на стыках слоев. Неограниченная пластина нагревается с обеих сторон при различных условиях теплообмена по закону Ньютона, с постоянным воздействием теплового источника на одну из поверхностей, контактирующей с горячей жидкостью через водонепроницаемую тонкую поверхность. Вторая поверхность пластины взаимодействует с внешней средой, температура которой изменяется по линейному закону. При решении уравнения нестационарной теплопроводности с нелинейными коэффициентами переноса использовались методы линеаризации, основанные на аппроксимации нелинейных коэффициентов, такими, при которых нелинейные уравнения становятся приблизительно линейными. Весь процесс теплопереноса разбивается на множество малых временных интервалов в пределах, которых коэффициенты переноса постоянны. Зональным методом исследования нестационарной теплопроводности в пакетах одежды установлены уравнения для расчета температуры, плотностей тепловых потоков, распределения температуры по толщине пакетов одежды. Показано, что при принятых упрощениях расчета значения параметров хорошо согласуются с экспериментом. Установлен состав пакета одежды, соответствующий техническим требованиям ТУ BY 101114857.082-2015 «Комплекты индивидуальной защиты»
Сергей Михайлович Костромицкий (К 65-летию со дня рождения)
Get PDF.26 ноября исполнилось 65 лет члену-корреспонденту Национальной академии наук, доктору технических наук, профессору, ученому в области радиофизики Сергею Михайловичу Костромицкому
Учет влияния останова реактора ВВЭР-1200 для перегрузки при расчете активностей продуктов деления
Get PDFCurrent work is aimed at the analysis of the fission products decay influence during fuel reloading, when calculating the accumulated fission products activity for the VVER-1200 reactor fuel campaign. The Bateman problem solution based technique was used for calculations, within the framework of the two fissile nuclides approximation. The fission products producing process for the VVER-1200 reactor stationary campaign is considered, taking into account the reactor shutdown periods for refueling and without taking them into account (instant reload approximation). It was shown, that the instant reload approximation for fission products activity calculations gives the similar accurate result, as calculations with taking into account the shutdown periods. The results can be used to significantly simplify the calculations of fission product activity accumulation in nuclear power reactors.Целью исследования являлся анализ влияния распада продуктов деления во время перегрузки топлива, при определении наработанной активности продуктов деления в течение топливной кампании реактора ВВЭР-1200. Для расчетов применялась методика на основе аналитического решения задачи Бейтмана в рамках приближения двух делящихся нуклидов. Рассмотрен процесс наработки продуктов деления для стационарной кампании реактора ВВЭР-1200 с учетом периодов останова реактора для перегрузки топлива и без их учета (приближение мгновенной перегрузки). Было установлено, что расчет удельных активностей продуктов деления в моменты останова реактора для перегрузки в приближении мгновенной перегрузки по точности практически не уступает расчетам, учитывающим распад продуктов деления за период перегрузки. Полученные результаты могут быть использованы для существенного упрощения расчетов наработки активностей продуктов деления в ядерных энергетических реакторах
Многослойные токопроводящие пленки полупроводниковых приборов и интегральных микросхем
Get PDFThe stress-migration phenomenon in films of alloy Al–Si which is observed at a current of high density (an order 105 А/mm2) is investigated. By results of researches the technical decision which allows quality raise of obtained film structures is offered. Its essence consists in formation in films the traps for migrating atoms of aluminium at course of a current of high density at the expense of formation the passive layer of TiN on the metal layer surface, for example, Al–1,5 %Si. In the presence of advanced relief of a surface of modern integrated circuits, for example with sub-micron sizes of the topology elements, the thickness and structure of metal current-carrying films on relief steps differs from what are located on planar sites. It leads to occurrence of essential gradients of mechanical pressure which are stress-migration motive power. As it is known, that temperature factor of linear expansion of aluminium is approximately 20 times, than SiO2, that causes active generation of dot defects in a layer of the alloy on the base of aluminium which is much more plastic than SiO2. Under the influence of a gradient of residual pressure, dot defects, existed in films, for example vacancies, come to movement mainly on border of metal - dielectric and in due course under the influence of a current of high density lead to formation of group defects in an alloy film, in particular emptiness, hills etc. Since stress-migration processes on these sites occur most intensively, as a result there is a rupture of films mainly on steps of a topological relief. Results of the research have passed approbation and can be used at manufacturing of silicon semi-conductor devices and integrated microcircuits.Исследовано явление стресс-миграции в пленках сплава Al–Si, которое проявляется при протекании тока высокой плотности (порядка 105 А/мм2). По результатам исследований предлагается техническое решение, которое позволяет повысить качество получаемых пленочных структур. Его сущность заключается в формировании в пленках ловушек для мигрирующих атомов алюминия при протекании тока высокой плотности за счет формирования пассивирующего слоя TiN на поверхности слоя, например Al–1,5 %Si. При наличии развитого рельефа поверхности современных интегральных микросхем, например с субмикронными размерами элементов топологии, толщина и структура металлических токопроводящих пленок на ступеньках рельефа отличается от расположенных на планарных участках. Это приводит к появлению существенных градиентов механических напряжений, которые являются движущей силой стресс-миграции. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия примерно в 20 раз больше, чем диоксида кремния, что обуславливает активную генерацию точечных дефектов в слое сплава на основе алюминия, который намного пластичнее диоксида кремния. Под действием градиента остаточных напряжений существующие в пленках точечные дефекты, например, вакансии, приходят в движение преимущественно по границе раздела металл-диэлектрик и со временем под влиянием тока высокой плотности приводят к образованию групповых дефектов в пленке сплава, в частности пустот, бугорков и др. Так как процессы стресс-миграции на этих участках происходят наиболее интенсивно, то в результате происходит разрыв пленок преимущественно на ступеньках топологического рельефа. Результаты исследования прошли апробацию и могут быть использованы при изготовлении кремниевых полупроводниковых приборов и интегральных микросхем
Пространственно-временное разнесение сигналов в системах с широкополосным множественным доступом и кодовым разделением каналов
Get PDFTransmit diversity under transmission of signals from the base station to mobile station using the code-division multiple-access (CDMA) system allows us obtaining the performance gains close to the mobile station receiver diversity without complexity of the mobile station receiver antenna array. The multipath diversity can be achieved using the pre-RAKE precoding at the transmitter that could be employed and there is no need to install the RAKE receiver at the mobile station. We investigate several transmitter diversity techniques employed by wideband CDMA (W-CDMA) systems. We also study a possibility to combine transmitter diversity and precoding that achieves the gain of maximum ratio combining of all space and frequency diversity branches jointly with long-term prediction algorithm. It was demonstrated that the performance of the space-time pre-RAKE method approaches the performance of the maximum ratio combining for all space and frequency diversity branches. It is shown that all closed loop methods depend on the long range prediction to approximate the ideal performance in the fast fading environment.Разнесение сигналов, передаваемых от базовой станции (центра управления полетом) к мобильной станции или летательному аппарату, например беспилотнику, используя систему с множественным доступом и кодовым разделением каналов, предоставляет возможность получать такую же вероятность ошибки на бит, как и в случае разнесенного приема сигналов без усложнения структуры антенной решетки приемной антенны летательного аппарата. Предварительное кодирование совместно с предварительной фильтрацией передаваемых сигналов с учетом знания информации о параметрах канала связи c многолучевым излучением передаваемого сигнала, порождающим замирания, выполняемое передающим устройством базовой станции, может применяться для обеспечения многолучевого распространения передаваемого сигнала без необходимости использования многоканального приемного устройства для разнесенных сигналов бортовой аппаратурой летательного аппарата. Мы изучаем возможность реализации нескольких методов разнесения сигналов, передаваемых от центра управления полетом к летательному аппарату, используя систему с широкополосным множественным доступом и кодовым разделением каналов. Мы также исследуем оптимальный метод для сочетания разнесения передаваемых сигналов и предварительного кодирования, который дает возможность получить вероятность ошибки на бит очень близкую к оптимальной вероятности ошибки на бит при оптимальном сложении разнесенных сигналов по всем пространственным и частотным каналам разнесенного приема. Мы используем алгоритм долгосрочного прогнозирования параметров канала связи с целью адаптации рассматриваемых методов к условиям быстрого изменения во времени параметров канала связи с замираниями при многолучевом излучении передаваемых сигналов
Теплообмен в вихревой зоне циклонно-слоевой камеры топочного устройства с кипящим слоем
Get PDFAn experimental investigation of the heat-transfer coefficient to a spherical probe in a cyclone-bed chamber with fluidized bed in the “cold” and “hot” regimes has been carried out. The heat-transfer coefficient was determined by the regular thermal regime. The dependences of the heat-transfer coefficient in the vortex-bed furnace on the various parameters: the diameter of the outlet hole, the air flow rate, the share of the bottom blast and the location of the probe were determined. It is revealed that in the “cold” regime the heat-transfer coefficient has practically constant value in the radial direction, it almost does not depend on the diameter of the outlet hole and the share of the bottom blast and depends significantly on the position of the probe along the height of the furnace and the air flow rate. The effect of flow swirling on the heat-transfer coefficient in a cyclone-bed chamber with fluidized bed is determined. When the fuel burns (“hot” regime), the heat-transfer coefficient is not constant in the radial direction and accept the maximum values in the central area of the chamber. At the same time, the part of conductive-convective component in the total heat-transfer coefficient to the spherical probe, depending on its radial position, is estimated at 40–70 %. The results can be used in the design and creation of modern high-efficiency furnaces for burning local solid biofuels.Выполнено экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи к сферическому зонду в циклонно-слоевой камере с кипящим слоем в «холодном» и «горячем» режимах. Коэффициент теплоотдачи определялся методом регулярного теплового режима. Установлена зависимость коэффициента теплоотдачи в циклонно-слоевой топке от различных параметров: диаметра пережима, расхода воздуха, доли донного дутья и расположения зонда. Выявлено, что в «холодном» режиме коэффициент теплоотдачи имеет практически постоянное значение в радиальном направлении, почти не зависит от диаметра пережима и доли донного дутья и существенно зависит от расположения зонда по высоте топки и расхода воздуха. Установлено влияние закрутки потока на коэффициент теплоотдачи в циклонно-слоевой камере с кипящим слоем. При горении топлива («горячий» режим) коэффициент теплоотдачи непостоянен в радиальном направлении и принимает максимальные значения в центральной области камеры. При этом доля кондуктивно-конвективной составляющей в суммарном коэффициенте теплоотдачи к шаровому зонду в зависимости от его радиального положения оценивается в 40–70 %. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и создании современных высокоэффективных топочных устройств для сжигания местных твердых биотоплив
Реакторы с микротвэлами: гидродинамика проницаемых каналов насыпной сборки
Get PDFThe prospect of use of fuel in the form of micro particles (balls with a diameter about a millimeter formed by the fissile material and a protective cover to hold the radioactive fission products) in nuclear reactors is disclosed. It’s marked that flow ability, large specific surface of heat removal, extraordinary high resistance of micro fuel particles allow to design innovative safe reactors for various purpose: transportable, breeders, high-temperature, high neutron flux etc. It’s suggested to complete the active zone by bulk heat releasing assemblies. In them the advantages of spherical micro fuel particles and a coolant side supply to the bed through permeable distribution and branch channels are harmoniously combined in these assembles. It is presented the scheme of bulk assemblies and carried out the analysis of modeling of dynamics of a stream in permeable channels. It is shown that the mathematical description of liquid movement in such channels has ambiguity and discrepancy. To eliminate modeling shortcomings a new kinematic image of current in the permeable channels was offered. It was proposed instead of the existing one representing a jet to which particles of coolant were continuously joined or separated on the permeable wall. In the new interpretation the flow in the permeable channel is considered as turn of the stream at its simultaneous expansion or narrowing depending on there is outflow or inflow. On the base of this image the equation for determination of coolant pressure changing in the permeable channel is obtained; reaction of a stream for changing of flow rate increment is established, the tangent component of a velocity on a permeable wall is founded. Thereby the disadvantages of describing of coolant moving in the bulk assembles channels are eliminated. Permeable channels are used not only in nuclear reactors, but also in many other technological devices: catalytic reactors, heat exchangers, filters, collector and distributing systems. The obtained results can be used for designing other devices with permeable channels.Раскрыта перспектива использования в ядерных реакторах топлива в виде микротвэлов – шариков из делящегося материала диаметром порядка миллиметра, покрытых защитной оболочкой для удержания радиоактивных продуктов деления. Отмечено, что сыпучесть, большая удельная поверхность теплосъема, необычайно высокая стойкость микротвэлов позволяют на их базе проектировать инновационные безопасные реакторы различного целевого назначения (транспортабельные, бридеры, высокотемпературные, высокопоточные и т. д.). Предложена комплектация активной зоны реактора с насыпными тепловыделяющими сборками. В них гармонично сочетаются достоинства микротвэлов с преимуществами бокового подвода теплоносителя к топливному слою с помощью проницаемых распределительного и отводного каналов. Представлена схема насыпной сборки и проведен анализ моделирования динамики потока в проницаемых каналах. Показано, что существующее математическое описание движения теплоносителя в них отличается неоднозначностью и противоречивостью. Для устранения недостатков в моделировании построен новый кинематический образ течения в проницаемом канале взамен существующего, представляющего собой струю, к которой на проницаемой стенке непрерывно присоединяются или отделяются от нее частицы теплоносителя. Движение в проницаемом канале в новой трактовке рассматривается как поворот потока при одновременном его расширении или сужении в зависимости от того, происходит в канале отток или приток. На основании такого представления получено уравнение изменения давления теплоносителя в проницаемом канале, определена реакция потока на приращение расхода, описана величина касательной составляющей вектора скорости на проницаемой стенке, тем самым устранены недостатки описания движения теплоносителя в каналах насыпной сборки. Полученные результаты могут также использоваться при проектировании других технических устройств, содержащих проницаемые каналы
Механические и электромагнитные свойства экранов на основе иглопробивного материала с проводящими и диэлектрическими покрытиями
Get PDFThe results of the development of electromagnetic radiation shields with flexibility and minor weight and size parameters are presented. Needle-punched material was chosen as the basis for the shields of electromagnetic radiation, which was coated with conductive or dielectric coatings. It has been proved that when applied to a needle-punched material of thin (up to 5 mm) conductive or dielectric coatings, the ultimate strength increases to 5–10 kgf/mm2 and the surface resistance decreases to 0.05 MOhm/sq, while the weight and size parameters of the shields do not change significantly. It was shown that the frequency dependencies of the reflection and transmission coefficients correlate for coatings of various types. A sample of an electromagnetic radiation shields based on a needle-punched coated material consisting of powdered shungite has a reflection coefficient measured in the short circuit mode is about –22.8 dB in the 2–4 GHz frequency range, which allows to use this material to ensure electromagnetic compatibility, information security and personnel protection from electromagnetic radiation.Представлены результаты разработки экранов электромагнитного излучения, обладающих гибкостью и незначительными массогабаритными параметрами. В качестве основы экранов электромагнитного излучения был выбран иглопробивной материал, на который наносились проводящие или диэлектрические покрытия. Установлено, что при нанесении на иглопробивной материал проводящих или диэлектрических покрытий (до 5 мм) увеличивается предел прочности до 5–10 кгс/мм2 и уменьшается поверхностное электрическое сопротивление до 0,05 МОм/квадрат, при этом массогабаритные параметры экранов существенно не изменяются. Показано, что частотные зависимости коэффициентов отражения и передачи коррелируют для покрытий различных видов. Образец экрана электромагнитного излучения на основе иглопробивного материала с покрытием, содержащего порошкообразный шунгит, обладает коэффициентом отражения, измеренным в режиме короткого замыкания порядка –22,8 дБ в диапазоне частот 2–4 ГГц, что позволяет использовать данный материал для обеспечения электромагнитной совместимости, защищенности информации и защиты персонала от электромагнитного излучения
Влияние скорости нагрева цементируемых конструкционных сталей на рост аустенитного зерна в процессе высокотемпературной выдержки
Get PDFThe influence of the heating mode of samples of constructional cemented steels 20ХН3А, 20ХГНР and 15ХГН2ТА on the value of austenite grain after high-temperature isothermal aging at 1000 °С is studied. It is shown that the heating of steels at a rate of 1.2–3.0 °C / min in the phase-transformation interval stabilizes the grain structure of the steels and leads to a slowing down of the kinetics of the growth of austenite grains during prolonged high-temperature aging, which makes it possible to increase the temperature of the chemical-thermal treatment of steels. It is concluded that the stabilization of the grain structure of steels is associated with the formation of segregation of impurity atoms and particles at grain boundaries with high-angle disorientation during slow heating, which prevents migration of grain boundaries in the process of prolonged high-temperature aging. A high-temperature chemical-thermal treatment of a batch of billets from steel 20ХН3А under experimental conditions with stepwise heating in the phase-transformation interval provided a qualitative fine-grained structure of the cemented layer.Исследовано влияние режима нагрева образцов конструкционных цементируемых сталей 20ХН3А, 20ХГНР и 15ХГН2ТА на величину аустенитного зерна после высокотемпературной изотермической выдержки при 1000 °С. Показано, что нагрев сталей со скоростью 1,2–3,0 °С/мин в интервале фазового α→γ превращения стабилизирует зеренную структуру сталей и приводит к замедлению кинетики роста аустенитного зерна при длительной высокотемпературной выдержке, что позволяет повысить температуру химико-термической обработки сталей. Сделано заключение, что стабилизация зеренной структуры сталей связана с образованием при медленном нагреве сегрегаций примесных атомов и частиц на границах зерен с высокоугловой разориентацией, что препятствует миграции границ зерен в процессе длительной высокотемпературной выдержки. Проведена высокотемпературная химико-термическая обработка партии заготовок из стали 20ХН3А по экспериментальному режиму со ступенчатым нагревом в интервале фазового α→γ превращения, обеспечившему получение качественной мелкозернистой структуры цементированного слоя
Влияние электроэрозионной обработки поверхности твердосплавных пластин на их фазовый состав и пайку режущих элементов из нитридной керамики
Get PDFThe effect of electroerosive treatment of the surface of carbide plates from superhard nitride ceramics on their phase composition and vacuum soldering of cutting elements is studied. Studies of the surface quality and elemental composition have been carried out. The surface of the plates for soldering is processed by the method of electroerosive cutting with brass wire in water, as well as by the method of electroerosive direct burn-through using copper and graphite electrodes in kerosene. The microstructure and elemental composition of the surfaces of hard-alloy plates were investigated by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy before and after their processing. The analysis of the obtained data indicates that the best results at electro-erosion treatment of the hard-alloyed plate and the strongest bonding of brazed materials are achieved using a copper electrode and brass wire, since this ensures maximum wetting of the plate surface with solder based on Cu–Ti–Sn and the absence of pores. The hard-alloy cutter plate and ceramic cutting element were joined by high-temperature brazing in vacuum. Tests of hard-alloy plates with brazed cutting elements showed that the roughness of the machined surface of workpieces made of ХВГ steel with hardness of HRC 47–62 and ШХ15 steel with hardness of HRC 57–58 corresponded to 6–8 purity class at cutting speed of 155–170 m/min. The wear of the cutter along the trailing edge of 0.4 mm served as a criterion for evaluation of the cutting properties of superhard materials according to the results of durability tests.Изучено влияние электроэрозионной обработки поверхности твердосплавных пластин на их фазовый состав и вакуумную пайку режущих элементов из сверхтвердой нитридной керамики. Проведены исследования качества поверхности и элементного состава твердосплавных пластин для пайки режущих элементов из сверхтвердых материалов. Поверхность пластин для напайки обработана методом электроэрозионной резки латунной проволокой в воде, а также методом электроэрозионного прямого прожога с использованием медного и графитового электродов в керосине. Микроструктура и элементный состав поверхностей твердосплавных пластин были исследованы методами электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии до и после их обработки. Анализ полученных данных свидетельствует, что наилучшие результаты при электроэрозионной обработке твердосплавной пластины и наиболее прочное сцепление спаиваемых материалов достигаются при использовании медного электрода и латунной проволоки, так как при этом обеспечиваются максимальное смачивание поверхности пластины припоем на основе Cu–Ti–Sn и отсутствие пор. Соединение твердосплавной резцовой пластины и керамического режущего элемента производилось методом высокотемпературной пайки в вакууме. Испытания пластин с напайными режущими элементами показали, что шероховатость обработанной поверхности заготовок из стали ХВГ с твердостью HRC 47–62 и из стали ШХ15 с твердостью HRC 57–58 соответствовала 6–8-му классам чистоты при скорости резания 155–170 м/мин. Критерием для оценки режущих свойств сверхтвердых материалов по результатам стойкостных испытаний служил износ резца по задней грани 0,4 мм