Регулирование процесса теплообмена в зоне контакта малонагруженных соединений

Как видно из результатов, представленных на рис. 1, для шпона бука, ольхи и осины соответственно и для стружки, полученной по варианту резание, сушка окр находится в пределах 45-52 дин/см, для дуба и лиственницы 65-67 дин/см, для березового шпона, взятого с различных предприятий окр=45-52 дин/см (рис. 2).

На рис. 3 представлены результаты полученных данных после снятия инакти-вированного наружного слоя (аналог строганной массивной древесины и древесных частиц для плит, полученных по технологии резание, сушка, дробление). Для ольхи, березы акр=60-62 дин/см, осины, бука, лиственницы окр=65-67 дин/см.

В целом можно заключить, что в зависимости от породы и технологии получения поверхности, предназначенной для склеивания, критическое поверхностное

натяжение может изменяться в пределах 45-67 дин/см, что необходимо учитывать при выборе параметров связующего. Однако работу по выбору оптимальных параметров связующего необходимо продолжить с учетом проницаемости древесины и ее других специфических свойств.

Библиографический список

1. Берлин А.А., Басов В.Е. Основы адгезии полимеров. - М.: Изд-во Химии, 1969. 250 с.

2. Gray V.K. // Forest Product Journal. 1962, V. 12. № 9. 452-se, 462.

3. Herzeq A. // For. Prod. Jour. 1965, V. 15. № 11. P. 499-505.

4. Chunq-Vun Hse // For. Prod. Jour. 1971, V. 21. № 1. P. 44-52.

УДК 536.512

РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА В ЗОНЕ КОНТАКТА МАЛОНАГРУЖЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ В. М. Попов, А. П. Новиков, О. Л. Ерин

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

etgvglta@mail.ru

При разработке современных тепло-напряженных технических систем возникает необходимость решать комплекс задач в направлении повышения их эффективности, снижения габаритных и массовых характеристик, обеспечения оптимальных тепловых режимов работы. Определенные трудности при тепловых расчетах таких систем имеют место при наличии составных элементов, когда большое

влияние на их тепловой режим оказывает контактное термосопротивление (КТС) в зоне раздела между деталями и узлами [1, 2]. Условия эксплуатации подобных систем часто требуют проводить технологические операции по снижению КТС или, наоборот, по его повышению.

Ранее [3, 4] на специально созданной экспериментальной установке проведен цикл опытных исследований по повыше-

нию КТС для контактной пары из латуни Л80 путем введения в зону контакта листового асбеста и проволочных сеток из различных металлов, толщины проволок и размера ячеек. Опытами установлено, что применение такого технологического приема достаточно перспективно, в частности, для надежной теплоизоляции отдельных деталей и узлов.

Данное сообщение является продолжением проведенных ранее исследований по регулированию процессов теплоперено-са в составных системах. Исследуется формирование КТС в зоне контакта пары

из латуни Л80 и сплава Д16Т с плоскошероховатыми поверхностями в зоне раздела при введении в нее прокладок из асбеста, слюды, фторопласта и стеклоткани при механической нагрузке до 1 МПа. Результаты проведенных опытов при температурах в зоне контакта Тк = 338К и

Тк = 403К представлены на графиках рис. 1-3. Здесь же приводятся профилограммы поверхностей контакта, снятые с помощью профилометра - профилографа «Калибр -ВЭИ».

МО

см

(л Л\ > к г Л

л / ч / /

\ < \ V / 1 \ \

/ и \ \ • и V

/ V \

» 1л г N \

л у V 1 Л л ,1 Л

и * и а 1 1, 'V \ 1 N У \

г Г' : А V ¡Л Л \

< 1 V 1

х 10000

х 2000

0.1 0,2 0,3 ОА 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Р. МПа ]0 )-—\-5

а б

Рис. 1. Зависимость КТС для контактной пары из латуни Л80 с плоскошероховатыми

поверхностями от нагрузки с листовыми прокладками в зоне контакта а - штриховая линия - непосредственный контакт; б - профилограммы поверхностей

контакта:

1 - асбест

01 0.2 0.3 ОЛ 0.5 0.6 07 0,8 0,9 Р. МПа

Рис. 2. Зависимость КТС для контактной пары из латуни Л80 с плоскошероховатыми

поверхностями от нагрузки с листовыми прокладками в зоне контакта: аналогично данным рис. 1. Тк = 403К . Штриховая линия - непосредственный контакт

Ш

—0 . .

_+- и - х /

+

--*Й-- --0- № —^н?

-V- - --—*в - - - V

0 01 02 0] ОI 05 06 07 0,8 0,9 Р. МПа

V -т

/ \ / Ц -г / л ¿¡г

/ V- V ф ч I V -У

А

> / р л

/ -4 1 \ г л

\

/ Ч / л \

г \ V г / ч

л \ /

/ \ / л

Г \ г \ 4 \ I- 4 /

1. А V /

х ЮООО

х ЮООО

1 2 3 4 5

а б

Рис. 3. Зависимость КТС для контактной пары из сплава Д16Т с плоскошероховатыми поверхностями от нагрузки с листовыми прокладками в зоне контакта (аналогично данным

рис. 2. Тк = 403К):

а - штриховая линия - непосредственный контакт, б - профилограммы поверхностей

контакта

Из анализа приведенных на рис. 1-3 опытных данных следует, что для всех введенных в зону контакта заполнителей термосопротивление возрастает по сравнению с КТС при непосредственном контакте поверхностей контактной пары. Величина термосопротивления контакта с заполнителем в основном определяется

теплопроводностью его материала. Следует также отметить, что характер зависимости кривых Rк = f (р) имеет

идентичный характер. Значительное влияние на полное сопротивление контакта с заполнителем играет теплопроводность металла контактной

пары. Повышение температуры в зоне контакта снижает термосопротивление, что объясняется увеличением

теплопроводности воздушных включений в зоне контакта металлических поверхностей с поверхностями вводимых

прокладок. Изучался также характер формирования термосопротивления в зоне контакта при введении многослойных прокладок из асбеста и слюды. На рис. 4 приведены полученные опытные данные.

п ЧпЩ^ "к'1и <Вт

1,9-1,7~~ 1.5-

Р"

1109

ЛЬ.

-2

О"

X-------^х

-5

.........•" • . ,

5

т 0,2 0,3 ол 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Е МПа

Рис. 4. Зависимость КТС для контактной пары из сплава Д16Т с плоскошероховатыми поверхностями (профилограммы на рис. 3) от нагрузки при Тк = 403^ для многослойных

прокладок:

1 - асбест (2 слоя), § = 0.86мм; 2 - асбест (3 слоя), § = 1,29мм; 3 - слюда (2слоя), § = 0,8мм; 4 - слюда (3 слоя), § = 1,2мм; 5 - шлаковая вата, § = 0,45мм; 6 - шлаковая вата, § « 1,8мм. Штриховая линия - непосредственный контакт

Из рис. 4 видно, что увеличение количества слоев прокладок заполнителей, как следовало ожидать, повышает полное термосопротивление.

Определенный практический интерес представляют порошковые заполнители контактной зоны, вводимые для повышения сопротивления тепловому потоку. В

зону раздела контактной пары из латуни вводились порошки оксида магния, оксида меди и оксида алюминия. Данные проведенных опытов представлены на графике рис. 5.

Кк'и 'Вт

....у

О

0,1 0,2 0,3 ол 0,5 0,6 07 08 0,9 Р. МПа Рис. 5. Зависимость КТС для контактной пары из латуни Л80 от нагрузки с порошками в зоне контакта с приведенным диаметром частиц d « 0,15мм (1-3) и числом 1050 частиц на 1 см2: 1 - оксид меди; 2 - оксид алюминия; 3 - оксид магния. Тк = 338К . 1' - 3'- диаметр частиц 0,25 мм. Штриховая линия - непосредственный контакт

Из анализа рис. 5. видно, что для сыпучих заполнителей зависимость Як = f (р) менее выражена, чем для ранее

рассмотренных листовых заполнителей. Визуально просматривается измельчение частиц под нагрузкой, что в известной степени нивелирует зависимость Як = f (р) . Введение сыпучих заполнителей более

эффективно при теплоизоляции составных систем, причем использование частиц порошков большего размера сопровождается повышением общего термосопротивления.

Отдельно исследовалось влияние количества частиц на единицу площади (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость КТС для контактной пары из латуни Л80 с порошками с d = 0,25мм и числом 300 частиц на 1см2: 1 - оксид меди; 2 - оксид алюминия; 3 - оксид магния. Тк = 338К . Штриховая линия - непосредственный контакт

Уменьшение числа частиц на единицу площади контакта ведет к повышению термосопротивления. Это можно объяснить тем, что за счет уменьшения количества частиц растет вклад от увеличения приведенной толщины воздушной прослойки и уменьшения площади непосредственного контакта между поверхностями контактной пары.

В заключение можно отметить, что предлагаемые технологические приемы направленного регулирования процесса теплопереноса через разъемные соединения расширяют диапазон инженерных решений по созданию надежной теплоизоляции в различных теплонапряженных системах с составными элементами.

Библиографический список

1. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А., Царев-ский С.Н. Контактное термическое сопротивление. - М.: Энергия, 1997. 328 с.

2. Мадхусудана К.В., Флетчер Л.С. Контактная теплопередача. Исследования последнего десятилетия // Аэрокосмическая техника, 1987. № 3. С. 103-120.

3. Попов В.М., Ерин О.Л., Кондратенко И.Ю. Теплообмен через металлические соединения с заполнителями в зоне контакта // Лесотехнический журнал. Н / ВГЛТА, 2011. № 4 (4). С. 43-46.

4. Попов В.М., Ерин О.Л., Кондратенко И.Ю. Теплообмен через соединения с заполнителями в зоне контакта // Вестник ВГТУ, 2011. Т. 7. № 6. С. 37-39.

УДК 544.16

ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА В ДРЕВЕСИНЕ

В. В. Постников, Н. С. Камалова

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

vvpost@icmail.ru

В модифицированном виде древесину широко используют в промышленности в качестве заменителя целого ряда конструкционных материалов [1]. Натуральная древесина представляет собой очень сложную по структуре гетерогенную систему. Как видно из приведенной на рис. 1 электронной фотографии, древесина представляет собой пористую структуру, стенки которой неоднородны по своему составу.

Рис. 1. Электронная фотография поперечного среза образца березы