CC BY
19
7. Селиверстов В.Ю. Влияние газодинамического воздействия на распределение сульфидных включений в цилиндрической отливке из углеродистой стали, затвердевающей в кокиле [Текст] / В.Ю. Селиверстов, Т.В. Михайловская, Ю.В. Доценко, Ю.А. Мушенков // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2009. - №5. - С. 40 - 43.
8. Селiвьорстов В.Ю. Особливост структуроутворення лито! вуглецево! стал при газодинамiчному впливi [Текст] / В.Ю. Селiвьор-стов, В.6. Хричиков, В.З. Куцова, О.А. Носко, Ю.В. Доценко, П.Д. Кущ // Теорiя i практика металургй. - 2009. - № 5-6. - С. 80-85.
9. Селiвьорстов В.Ю. Дослщження газодинамiчного впливу на властивост лито! вуглецево! стал [Текст] / В.Ю. Селiвьорстов // Теорiя i практика металургй'. - 2007. - № 4-5. - С. 22 - 25.
10. Селiвьорстов В.Ю. Використання технологи газодинамiчного впливу на розплав при лига по витоплюваним моделям [Текст] / В.Ю. Селиверстов, П.Д. Кущ // Вюник Нацюнального техшчного ушверситету «ХП1». Збiрник наукових праць. Тематич-ний випуск: Новi рiшення в сучасних технолопях. - Харкiв: НТУ «ХП1» - 2010. - № 4 - С. 89 - 94.
11. Селiвьорстов В.Ю. Диверсифшащя режимiв здшснення технологи газодинамiчного впливу при виготовленш виливкiв способом ЛВМ [Текст] / В.Ю. Селиверстов, П.Д. Кущ // Вюник Нацюнального техшчного ушверситету «ХП1». Збiрник наукових праць. Тематичний випуск: Новi ршення в сучасних технолопях. - Харюв: НТУ «ХП1» - 2010. - № 17 - С. 108 - 113.
12. Мазорчук В.Ф. Кристаллизаия расплава с использованием плавающей прибыльной вставки из вторичных материалов: Дис. ... к - та техн. наук: 05.16.04. - Днепропетровск, 2009. - 125 с.
13. Плита мкрпг-400 теплоизоляционная // ОАО "Синельниковская теплоизоляция" [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://sintiz.com.ua/produkcia5.html, свободный. - Загл. с экрана.
14. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки [Текст] / Г.Ф. Баландин. - М.: Машиностроение, 1976. -328 с.
Приводиться результати багатофак-торного експерименту по визначенню опти-мальних параметрiв електромагттного поля з метою тдвищення мiцностi волокон вовни
Ключовi слова: мщтсть та дiелектричнi властивостi волокон вовни, електромагтт-не поле, багатофакторний експеримент
Приведены результаты многофакторного эксперимента по определению оптимальных параметров электромагнитного поля для повышения прочностных свойств волокон шерсти
Ключевые слова: прочностные и диэлектрические свойства шерсти, электромагнитное поле, многофакторный эксперимент
The results of multivariable experiment are resulted on determination of optimum parameters of the electromagnetic field for increasing of strength properties of wool's fibres
Key words: strength and dielectric properties of wool, electromagnetic field, multivariable experiment
УДК 621.316:.532.232
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ПОЛЯ КВЧ ДИАПАЗОНА НА СВОЙСТВА ШЕРСТИ
А. Н . Мороз
Кандидат технических наук, доцент* Контактный тел.: (057) 712-52-45 Е-mail: moroz-fekt@inbox.ru
А.И. Середа
Кандидат технических наук, доцент* Контактный тел.: (057) 712-50-56 *Кафедра автоматизированных электромеханических
систем
Национальный технический университет сельского хозяйства им. Петра Василенка ул. Артема, 44, г. Харьков, Украина, 61002
1. Введение слоя, что приводить к уменьшению ее первоначаль-
ной прочности, а также может стать причиной потери Первичная обработка шерсти включает ряд про- прочности шерсти при последующих обработках. В цессов, которые могут повредить ее чешуйчатый тоже время применение некоторых физических фак-
торов приводят к повышению прочностных качеств шерсти.
2. Анализ последних исследований и публикаций
Существуют следующие способы воздействия на волокна: электроразрядная нелинейная объемная кавитация, применение низкотемпературной плазмы, использование электромагнитных полей высокой и сверхвысокой частоты, использование неоднородных магнитных полей [1].
Одним из способов повышения качества шерсти, за счет повышения ее прочностных характеристик, является воздействие на нее электромагнитных полей сверхвысокой частоты [2].
3. Основные материалы исследований
При экспериментальных исследования волокна шерсти подвергались воздействию электромагнитного поля на резонансной частоте молекул цистина, которая согласно структуре молекул лежит в диапазоне длины волны 8...9 мм [3].
После воздействия проводились исследования изменения в белковых молекулах шерсти методом инфракрасной спектроскопии на IR-спектрометре типа "Specord M80" (Германия). Измерения проводились в двух диапазонах 3700.2700 см-1, где проявляется колебание связей О-Н (гидроксильных групп), С-Н (метильных и метиленовых групп), и 1700.1200 см-1, где регистрируются колебания С-О и С-N амидной и карбонильной групп. Пробы были изготовлены измельчением шерсти и прессованием ее в таблетках с безводным бромидом калия. Полученные спектральные кривые обрабатывались с помощью программного пакета "Spectral Data Lab" и нормировались на одинаковую площадь.
Для анализа брались 4 пробы полутонкой шерсти, две из которых контрольные: одна мытая, вторая немытая.
Две другие пробы, также одна мытая, а вторая - немытая, которые подвергалась воздействию электромагнитного поля КВЧ частоты в течении 10 минут на частоте 36 ГГц с объемной плотностью 600 мВт/см2, а вторая - была контрольной. На спектральных кривых (рис. 1), для подвернутой воздействию ЭМП шерсти, наблюдается низкочастотное смещение широкой полосы водородосвязанной гидроксильной группы, что свидетельствует о возникновении в шерсти дополнительных компонентов, образующих прочные водородные связи гидроксильными группами аминокислот белка.
Облученные образцы имеют значительное поглощение, где расположены колебания СН3, СН2 и СН групп, что характерно для эфиров жирных кислот. У мытой шерсти в этой области поглощение заметно ниже, кроме того, наблюдается интенсивный максимум свободной карбоксильной групп. Более низкая интенсивность полосы валентных колебаний СН2 группы в облученных образцах, по сравнению с контролем, объясняется деструкцией белковых молекул шерсти.
Рис. 1. Спектрограммы образцов шерсти, подвергнутых ЭМП КВЧ
На спектрограммах заметен сдвиг и изменение ширины полосы, соответствующей колебаниям связанной гидроксильной группы. Это является свидетельством об изменении вторичной и третичной структуры белковых молекул шерсти. Эти изменения приводят к разрыву старых и появлению новых водородных связей и, следовательно, к изменению связанности ги-дроксильных групп.
Для определения оптимальных параметров ЭМП, применяемого для повышения прочностных свойств шерсти, был проведен многофакторный эксперимент. Изменяемыми параметрами экспериментальных исследований были частота ЭМП, плотность потока мощности и время воздействия. Значение факторов в эксперименте приведены в табл. 1.
Таблица 1
Значение факторов в эксперименте
Интервал варьирования и уровень факторов Частота ЭМП, ГГц Плотность потока мощности, мВт/см2 Время воздействия, мин.
X, X, X3
Нулевой уровень X = 0 36 500 15
Интервал варьирования,^ 2 100 5
Верхний уровень X = +1 " 38 600 20
Нижний уровень X = - 1 34 400 10
Для проведения эксперимента были применены источники высокочастотных излучений для диапазона частоты 34.38 ГГц с выходной мощностью 5 Вт. В качестве отклика шерсти на воздействие ЭМП бралась
Р0
относительная разрывная нагрузка Р0 = [4], где Рр - абсолютная разрывная нагрузка в сантиньютонах
(сН), Т - линейная плотность (тонина) волокна шерсти в тексах (1Т=1г/км). Экспериментальные исследования проводили с полутонкой шерстью класса 60к с образцами по 5г. Относительная разрывная нагрузка определялась на штапельном динамометре ДШ-3М согласно стандарта [4]. Относительная разрывная нагрузка необлученной шерсти составила 4,73 сН/Т.
После проведения измерений и расчетов было получено уравнение регрессии для относительной разрывной нагрузки шерсти после ее облучения ЭМП:
Y = 8,97 - 0,75Х, + 0,95Х, - 2,25Х, + 0,25ХД, -
1 2 2 12 (1)
-0,5Х1Х2 + 0,25Х2Х3 - 0,3X2 - 0,36X2 - Х2
где Y - выходной параметр (относительная разрывная нагрузка);
Х1 - частота ЭМП;
Х2 - плотность потока мощности;
Х3 - время облучения шерсти.
Проверка значимости коэффициентов регрессии проводилась при уровне значимости а = 0,05 по критерию Стьюдента [5].
На основании проверки уравнения на адекватность по критерию Фишера [5] сделан вывод, что уравнение адекватно описывает реальный процесс, и, следовательно, позволяет оценить характер влияния каждого из факторов на функцию отклика.
Для нахождения оптимальных параметров ЭМП била решена система уравнений, полученных приравниванием к нулю значений компонентов градиента,
вычисленных по выражению:
^ "
-= Ь,+ 2ЬХ+У Ь,Х= 0, (2)
ЭХ, 1 11 1 £ 4 ■> w
где X1,Xj - кодированное значение фактора;
Ь,, Ь, Ь - коэффициенты уравнения регрессии.
Для выражения (2) получена следующая система уравнений:
— = -0,75 - 0,25Х, - 0,5Х3 - 0,6Х, = 0; ЭХ1 ^ 3 1
— = 0,95 + 0,25Х1 + 0,25Х3 - 0,72Х2 = 0; (3) ЭХ2
— = 2,25 - 0,5Х, + 0,25Х, - 2Х3 = 0.
ЭХ3 ' 11 ' 2 3
Решение системы уравнений (3) дает следующие значения факторов в оптимальной точке: Х1оп = 0; Х2оп = 1; Х3оп = -1, что соответствует таким значениям
натуральных параметров: частоте ЭМП - 36 ± 0,2 ГГц; плотность потока мощности 600±20 мВт/см2; время облучения шерсти 10±1,0 мин.
4. Выводы
1. Для улучшения прочности характеристик волокон шерсти необходима величина энергии в пределах 1кДж на 5г шерсти.
2. Разрыв связей в полипептидных цепях цистина волокон шерсти, с целью улучшения прочности характеристик, необходимо осуществлять ЭМ излучением в диапазоне частот 35,8...36,2 ГГц.
3. Для улучшения прочности свойств волокон шерсти плотность потока мощности источника излучения на частоте 35,8.36,2 ГГц должна составлять около 600мВт/см2 при экспозиции 10 мин.
4. Облучение шерсти высокочастотным излучением с оптимальными параметрами позволило получить увеличение прочностных показателей полутонкой шерсти до 65%.
Литература
1. Влияние модификации поверхности шерсти электроразрядной нелинейной объемной кавитацией на процесс крашения кислотными красителями [Электронный ресурс] / Ю.Г. Сарибекова, А.В. Ермолаева, С.А. Мясников // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2010. №1(16). С. 47.50. - Режим доступу до журналу www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Plitpu/2010_ 1/11.pdf.
2. Середа А.И., Свергун Ю.Ф., Черенков А.Д. Влияние полей на физико-химические свойства шерсти // Про-блеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК Украши. - Харгав: Вюник ХДТУСГ, - 2004. - Т.1, - №27.
- С.200-204.
3. Молекулярная биология клетки: Пер. с англ. в 2т./ Б. Альберте, Д. Брей, Д. Льюис и др. - М.: Мир, - 1987.
- Т.2. - 312с.
4. Первичная обработка шерсти: Учебник для средних специальных учебных заведений / Горбунова Л.С., Рогачев Н.В., Васильева Л.Г., Колдаев В.М. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, - 1981. - 352с.
5. Богданович А.И. Расчеты в планировании эксперимен-
тов. - Л. Изд. ЛТА, - 1978. - 80с.
