Научная статья на тему 'Установка для оценки теплозащитных свойств одежды с учетом влияния факторов внешней среды'

Установка для оценки теплозащитных свойств одежды с учетом влияния факторов внешней среды Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
212
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
теплозащитная одежда / установка / тепловое сопротивление / heat shielding clothes / thermal resistance / device

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Манасян Наира Князевна, Минасян Зограб Александрович

В статье предлагается установка для оценки теплозащитных свойств одежды под воздействием внешних факторов. Получены значения теплового сопротивления пакета одежды для переходного периода года.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Манасян Наира Князевна, Минасян Зограб Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A device for estimating the heat-shielding properties of clothes according the influence of environmental factors

In the present article there is introduced the set for valuation thermal-protecting properties of cloths under the influence of outside factors.There are obtained the parameters of heat resistance cloths package for the seasoning changes.

Текст научной работы на тему «Установка для оценки теплозащитных свойств одежды с учетом влияния факторов внешней среды»

Section 4. Materials Science

Section 4. Materials Science

Manasyan Naira Knyazevna, National Politechnic University of Armenia Gyumri Branch postgraduate student, the Faculty of Technology and Branch Economics

The section of Textile Engineering E-mail: nairamanasyan@gmail.com Minasyan Zohrab Aleksadrovitch, National Politechnic University of Armenia Gyumri Branch Doctor of Technical Sciences, the Faculty of Technology and Branch Economics

The section of Textile Engineering

A device for estimating the heat-shielding properties of clothes according the influence of environmental factors

Abstract: In the present article there is introduced the set for valuation thermal-protecting properties of cloths under the influence of outside factors.There are obtained the parameters of heat resistance cloths package for the seasoning changes.

Keywords: heat shielding clothes, thermal resistance, device

Манасян Наира Князевна,

Гюмрийский филиал Национального Политехнического Университета Армении. аспирант, факультет - Тегнологии и экономика отрасли кафедра - Текстильная инженерия

E-mail: nairamanasyan@gmail.com Минасян Зограб Александрович, Гюмрийский филиал Национального Политехнического Университета Армении.

к. т.н., доцент, факультет - Тегнологии и экономика отрасли

кафедра - Текстильная инженерия

Установка для оценки теплозащитных свойств одежды с учетом влияния факторов внешней среды

Аннотация: В статье предлагается установка для оценки теплозащитных свойств одежды под воздействием внешних факторов. Получены значения теплового сопротивления пакета одежды для переходного периода года. Ключевые слова: теплозащитная одежда, установка, тепловое сопротивление.

Проектирование одежды для защиты от низких температур должно проводиться с учетом не только теплофизических характеристик пакета ее материалов, но и воздействия факторов внешней среды в соответствии с реальными условиями эксплуатации одежды.

Для оценки теплозащитных свойств одежды под воздействием факторов внешней среды на кафедре “Текстильная инженерия” была спроектирована и создана экспериментальная установка [1, 2], схема которой с соответствующими разрезами показана на рисунке.

Установка работает следующим образом [2, 2-4]. Воздух всасывается центробежным вентилятором (8) и через круглую трубу (2) из стального металлического листа и круглое колено (5) поступает в круглую трубу (6), в которой установлен испаритель (43) холодильной установки. Обтекая змеевик испарителя, воздух охлаждается до требуемой отрицательной температуры за счет низкой температуры хладоагента (фреона), циркулирующего внутри змеевика испарителя. Охлаждение хладоагента происходит таким образом. Насыщенный пар хладоагента всасывается компрессором (40) и подвергается адиабатному

34

A device for estimating the heat-shielding properties of clothes according the influence of environmental factors

сжатию. Из компрессора сжатый пар хладоагента поступает в конденсатор (41), где при постоянном давлении вследствие отвода теплоты охлаждающей водой полностью конденсируется при постоянной температуре. Для дальнейшего снижения температуры хладоагента он проходит через регулирующий дроссельный вентиль (42), в котором хладоагент дросселируется с понижением давления и температуры. После дросселирования образовавшаяся парожидкостная смесь (влажный пар) с низкой темпера-

турой поступает в змеевик испарителя. В испарителе при постоянной температуре и постоянном давлении происходит отбор теплоты от подаваемого в установку воздуха, за счет чего хладоагент начинает кипеть и превращается в пар. Образовавшийся пар вновь засасывается компрессором и цикл повторяется. После холодильной установки охлажденная воздушная среда через колено (7) поступает во входной патрубок центробежного вентилятора и далее нагнетается экспериментальную установку.

Рис. Схема экспериментальной установки для оценки теплозащитных свойств одежды

Рабочее колесо центробежного вентилятора (8) приводится во вращение от вала электродвигателя, мощностью 1,1 кВт (45), соединенного с валом колеса при помощи упруго — втулочной муфты, находящейся под крышкой (44). Экспериментальная установка с помощью упоров (9), (12) и (17) устанавливается

на рабочем столе (10) параллельно горизонтальной плоскости стола. Крепление упоров к экспериментальной установке и рабочему столу производится при помощи винтов. Для удобства проведения экспериментов к рабочему столу при помощи сварочных швов подсоединены четыре стойки (11). Соосность

35

Section 4. Materials Science

валов электродвигателя и рабочего колеса центробежного вентилятора обеспечивается с помощью кинематической пары гайка (46) — винт (47) и гайка (48).

Для регулирования скорости подачи воздушной среды в установку служит регулятор скорости. Регулятор скорости установлен на круглой трубе (2) и состоит из фиксатора (3), вращающегося на оси (1), соединенной с круглой пластиной (49), которая может частично или полностью перекрывать внутреннее сечение трубы (2), регулируя подачу воздушной среды. На фиксаторе закреплен шарик (50), который при вращении фиксатора, входит в углубления, просверленные на шкале (4), фиксируя определенное положение пластины относительно трубы (2). Фиксатор можно установить под углом от 0° до 90 ° с шагом в 10 °

Экспериментальная установка состоит из трех участков: входного (13), успокоительного (16) и экспериментального (19). Для дополнительного регулирования подачи воздуха используется дополнительный регулятор скорости, представляющий собой металлическую пластину (15) прямоугольной формы, к которой приварены две оси, одна из которых входит в корпус входного участка (13) установки, а вторая, пройдя через корпус, соединяется с фиксирующей рукояткой (14). Вращением рукоятки можно установить пластину (15) под углами от 0 до 90 ° с шагом в 10 °, регулируя подачу воздуха.

Необходимость дополнительного регулятора скорости заключается в том, что трубу (6) с установленной в ней холодильной установкой, можно заменить обыкновенной трубой в холодном периоде года, когда наружная температура воздуха колеблется от -15°С до — 25°С и необходимость в холодильной установке отсутствует. В этом случае трубу (2) с регулетором скорости также можно заменить на обыкновенную.

Успокоительный участок (16) установки служит для стабилизации воздушного потока, поступающего в экспериментальный участок (19). Скорость воздуха определяется по его расходу, фиксируемого газовым счетчиком (18).

Увлажнение воздушной среды в экспериментальном участке (19) осуществляется при помощи распыляемой форсунками (33) воды. Вода заливается в бачок (38) и закрывается пластмассовой крышкой

(37) . При помощи питательного насоса (39) вода подается к форсункам (33). Расход распыляемой воды определяется по шкале (36), установленной на бачке

(38) . Влажность воздушной среды измеряется психрометром (35).

Главным составляющим элементом установки является полый манекен (30), наполненный водой, на который надевается верхняя одежда для оценки теплозащитных свойств под воздействием факторов внешней среды.

В зависимости от способа оценки теплозащитных свойств пакета одежды в манекен наполняется вода с температурой 36,6°С и проводится ее охлаждение или же в манекене поддерживается постоянная температура воды 36,6°С с помощью термостата (31^32), представляющего собой термометр (32) с электрическим нагревателем (31). Если температура воды в манекене понижается от отметки 36,6°С, то автоматически включается электричесикий нагреватель, который доводит температуру воды до отметки 36,6°С. Для равномерного нагрева всей поверхности манекена внутри него от электродвигателя (34) на вале (29) вращается мешалка (28). Манекен ставится на диск (21), который может вращаться на оси (27) в горизонтальной плоскости и фиксироваться в 8-ми положениях, обеспечивая обдув различных участков теплозащитной одежды увлажненным воздушным потоком. Ось (27) вращается на подшипниках, установленных внутри корпуса (26) на его ребрах (23). На корпусе (26) диска закреплен указатель (20), который служит для отсчета положений диска с помощью шкалы, имеющейся на верхней поверхности диска (21). Для удаления распыленной воды из экспериментального участка к нижней поверхности рабочего стола (20) закрепляется поддон (22), в который через отверстия в столе стекает вода. Для удаления воды из поддона служит сливная пробка (24).

Оценку теплозащитных свойств одежды на разработанной установке проводили на верхней одежде, предназначенной для эксплуатации в переходном периоде года, и состоящей из нательного белья, свитера и пуховика. Нательное белье состоит из двух слое: первого, толщиной 3,2 мм из 80% найлона и 20% вискозы и второго слоя (майки), толщиной 0,5 мм из 100% хлопка. Свитер, толщиной 0,6 мм состоит из 90% вискозы и 10% эластана. Пуховик состоит из трех слоев: подкладки из ацетата, толщиной 0,5 мм, прокладки из синтепона, толщиной 9 мм и плащевой ткани, толщиной 0,9 мм.

Экспериментальные исследования на разработанной установке были проведены при следующих исходных данных: температура внешней среды — 10°С , скорость воздушного потока (ветра) — ив = 0;2,1703 м / с, средняя относительная влажность

36

A device for estimating the heat-shielding properties of clothes according the influence of environmental factors

материалов отдельных слоев одежды ю = 0и22,5%, удельная теплоемкость воды c = 4,1868 ■ 103 Дж / (кг ■ К), масса воды внутри в манекене тв = 19,0 кг, полная теплоемкость воды 2 манекене сп = c ■ тв = 4,1868 ■ ■103 19 = 795492 Дж / К, площадь внутренней поверхности манекена S = 0,385 м2, параметр ядра манекена ф = сп / S = 795492 / 0,385 = 206621,3 Дж / (м2 ■ К), начальная температура воды в манекене — 36,6°С.

Оценка теплозащитных свойств одежды проводится по методу регулярного теплового режима охлаждения воды в манекене. На манекен надевается указанный пакет материалов верхней одежды. Фиксируются два

момента времени т1 и т2, для которых определяется разность температуры АТ1 и АТ2 между охлаждающейся в манекен воды и окружающей манекен внешней средой и рассчитывается темп охлаждения по следующей формуле m = (ln AT - ln ДТ2)/(т2 -rl), с - 1 [3, 518-519]. По темпу охлаждения рассчитывается основной показатель теплозащитных свойств одежды — ее суммарное тепловое сопротивление теплопередаче через систему материалов по формуле = 1/тФ [4, 55-56].

Результаты экспериментальных исследований сведены в таблицу.

Таблица 1. - Результаты экспериментальных исследований теплозащитных свойств верхней одежды

t = 10°С, = 0м / с, о = 0%

Время т,с Температура воды в манекене te, °С Темп охлаждения m, с - 1 Суммарное тепловое сопротивление RcyM ,(м2 •К) /Вт

0 36,60 0,00001133 0,427

600 36,41

1200 36,23

1800 36,05

2400 35,88

3000 35,70

t = 10°С, ив = 5 м / с, ю = 0%

0 36,60 0,00001721 0,281

600 36,32

1200 36,05

1800 35,78

2400 35,51

3000 35,25

t = 10°С, ие = 0м/с, ю = 22,5%

0 36,60 0,00001527 0,317

600 36,35

1200 36,11

1800 35,87

2400 35,63

3000 35,40

t = 10°С, ив = 5м/с, ю = 22,5%

0 36,60 0,0000256 0,189

600 36,18

1200 35,78

1800 35,39

2400 35,60

3000 34,62

По работе можно сделать следующие выводы.

1. Предложенная установка позволяет повысить точность оценки теплозащитных свойств одежды за счет учета влияние температуры, скорости движения и влажности внешней среды.

2. Увлажнение материалов пакета теплозащитной одежды за счет атмосферных осадков приводит

к падению его суммарного теплового сопротивления вследствие вытескения воздушной среды из пор материалов пакета водяным паром.

3. Повышение скорости движения внешней среды также приводит к снижению теплозащитых свойств одежды вследствие разрушения слоя воздуха, прилегающего к внешней поверхности одежды.

37

Section 4. Materials Science

Список литературы

1. Манасян Н. К., Минасян З. А. Новый метод оценки теплозащитных свойств одежды//ГИУА (Политехник) Вестник, Сборник научных статей, часть II, Ереван, 2012, стр. 619-623.

2. Патент РА № 2745 A Система испытания теплозащитных свойств одежды/З. Минасян, Н. Манасян. - Ереван, 2013.

3. Цветков, Ф. Ф. Тепломассообмен: учеб. пособие/Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 550 с.

4. Кедров Л. В. Теплозащитные свойства обуви. -М.: Легкая индустрия, 1979. - 168 с.

Shamilov Valeh Mammad, SOCAR Department of " Nanotechnology ” E-mail: valeh.shamilov@socar.az

The prospects of application of Al and Cu nanostructured sodium carboxymethylcellulose for oil production

Abstract: The article deals with the issue of significant changing of rheological characteristics of sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC) aqueous solution according to modified metal nanoparticles’ nature and concentration and these are taken into accont during the implementation in oil recovery. For this purpose, it was obtained nanostructured Na-CMC polymer by means of application the metal nanoparticles and investigated the creating mechanism of its molecular structure using modern analytical techniques. It has been recorded that results of analytical studies with qreat importance are interesting and perspective.

Keywords: sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC), nanoparticles, IR spectroscopy, reology.

Валех Мамед оглы Шамилов Государственная Нефтяная Компания Азербайджанской Республики E-mail: valeh.shamilov@socar.az

Перспективы применения в нефтегазодобыче натрийкарбоксиметилцеллюлозы с наноструктурными Al и Cu

Аннотация: В статье приводятся результаты исследований по влиянию природы наночастиц Al и Cu и их концентраций на ИК-спектроскопические свойства и реологические показатели модифицированных водных растворов (Na-КМЦ). С использованием металлических наночастиц получены наноструктурные Na-КМЦ полимеры и проанализированы соответствующие изменения в молекулярной структуре растворов.

Ключевые слова: натрийкарбоксиметилцеллюлоза (Na-КМЦ), наночастицы, ИК-спектроскопия, реология.

В нефтегазодобыче, особенно, при эксплуатации продуктивных пластов с низкой пластовой температурой и высокоминерализованной пластовой водой для доизвлечения остаточной нефти, для предотвращения солеотложений и пескопроявлений широко пользуются технологиями на основе водных растворов карбоксилметилцеллюлозы. Результаты использования КМЦ в России указывают на довольно значительную их эффективность [1].

В департаменте «Нанотехнологии» ГНКАР проводились исследования по устранению песчаной пробки с использованием модифицированного Cu

(50-70 нм) наночастицами 1%-го водного раствора Na-КМЦ [2].

Промысловоиспытательные работы разработанной технологии были проведены на добывающих скважинах № 1361-горизонт II КС и № 1373-горизонт V КС месторождения Бузовны НГДУ “Г. З. Та-гиева” ГНКАР.

В период проведения указанных испытательных работ за счет псевдонабухания на забое скважин создались благоприятные условия для выноса поступивших частиц песка на поверхность. При движении жидкости в лифтовых трубах межфазное поверхностное натяже-

38

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.