Процеси поглинання і перенесення рідин у високоеластичних гігроскопічних матеріалах Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

13. Пановко Я.Г. Введения в теорию механических колебаний / Я.Г. Пановко. - М. : Изд-во "Наука", 1971. - 240 с.

14. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле : пер. с англ. / С.П. Тимошенко, Д.Х. Янг, У. Уивер. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1985. - 472 с.

15. Малащенко В.О. Дослщження перехщних процеав роботи приводiв транспорту-ючих i вантажошдйомних машин i3 канатною тягою / В.О. Малащенко, М.П. Мартинщв, В.В. Бариляк // Пщйомно-транспортна технжа : наук.-техн. та виробн. журнал. - Дншропетровськ, 2004. - № 4. - С. 41-48.

16. Вейц В.Л. Динамические расчеты приводов машин / В.Л. Вейц, А.Е. Качура, А.М. Мартыненко. - Л. : Изд-во "Машиностроение", 1971. - 353 с.

17. Писаренко Г.С. Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1988. - 736 с.

Мартынцив М.П., Гевко И.Б. Динамические расчеты винтовых транспортных механизмов

Рассмотрен винтовой транспортный механизм, как элемент сложной системы, которую представляет конвейер. Рассмотрена математическая модель конвейера и получено зависимости для определения амплитудно-частотных характеристик и основных параметров с учетом динамических нагрузок. Оценено напряженное состояние винтовых транспортных механизмов.

Ключевые слова: винтовой транспортный механизм, амплитудно-частотная характеристика, главные параметры, динамические нагрузки.

Martinciv M.P., Gevko I.B. Dynamic calculations of spiral transport mechanisms

A spiral transport mechanism is considered, as an element of the complex system which is presented by a conveyer. The mathematical model of conveyer is developed and dependences are got for determination of gain-frequency descriptions and basic parameters taking into account the dynamic loadings. The tense state of spiral transport mechanisms is appraised.

Keywords: spiral transport mechanisms, gain-frequency descriptions, basic parameters, dynamic loadings.

УДК 634.0.812 Проф. С.Ф. Гавенко, д-р техн. наук -

Укратська академш друкарства, м. Львiв

ПРОЦЕСИ ПОГЛИНАННЯ I ПЕРЕНЕСЕННЯ Р1ДИН У ВИСОКОЕЛАСТИЧНИХ Г1ГРОСКОП1ЧНИХ МАТЕР1АЛАХ

Встановлено юнування якюно рiзноманiтних дифузшних режимiв набухання полiмерних шток. Встановлено 1х зв'язок з умовами мехашчного навантаження мате-рiалу, а також з пружними, термодинамiчними i транспортними властивостями сис-теми "жшмерна атка - розчинник". Встановлено причини i мехашзм так званих аномалш кшетики сорбцп, експериментально спостережуваних тд час набухання еластомерiв i полiмерних гелiв у розчинниках.

Процеси деформування 1 дифузп в твердих тшах взаемопов'язаш. Впровадження дифундуючо1 речовини в тверде тшо породжуе в ньому внут-р1шш напруження, а неоднорщне поле напружень, викликане зовшшшми причинами, здатне впливати на дифузшну кшетику перенесення речовини. Таю явища називаються механодифузшними, а 1х теор1я заснована на синтез! мехашки деформ1вного твердого тша 1 теорп дифузп.

Найбшьш яскраво механодифузшш явища проявляються у високо-еластичних пол1мерних штчастих матер1алах - х1м1чно зшитих еластомер1в та

полiмерних гелях. Як вщомо, цi матерiали можуть зазнавати великих пруж-них деформацш. 1х унiкальна властивiсть полягае в тому, що вони здатнi пог-линати низькомолекулярнi розчинники, багаторазово (у десятки i сотнi разiв) збшьшуючись в об'емi. При цьому вони збер^ають свою форму i здатшсть до зворотних пружних деформацiй. Це явище називаеться обмеженим набухан-ням i пояснюеться молекулярною структурою цих матерiалiв - вони пред-ставляють собою просторову полiмерну сггку, що складаеться з гнучких мак-ромолекулярних ланцюпв, з'еднаних хiмiчними зв'язками.

Здатшсть полiмерних гелiв поглинати, а поим вивiльняти рiдини широко використовуеться в багатьох сучасних технолопях, наприклад: у бютех-нологп (сепарацiя протешв), в медицинi та фармакологи (лшарсью гел^, в сiльському господарствi (зволожувачi Грунту), в бюх1мп (гелевi мембрани, що слугують для роздiлення i аналiзу бiорозчинiв) тощо. Що стосуеться елас-томерiв, то цi матерiали часто експлуатуються у фiзично агресивних середо-вищах - органiчних розчинниках та 1х парах. Поглинання i дифузiя розчин-ника спричиняе набухання матерiалу, призводить до змiни його фiзико-меха-нiчних властивостей, породжуе в ньому внутрiшнi напруження i в тдсумку може спричинити руйнування виробу. До цього варто додати, що у фiзико-хi-мп полiмерiв процеси набухання - це один iз найважливiших "iнструментiв" дослiдження фiзико-хiмiчних властивостей i структури полiмерних сiток.

Цю роботу призначено для дослiдження фундаментальних закономiр-ностей пов'язаних процесiв деформування матерiалу i дифузи розчинникiв у високоеластичних, набухаючих полiмерних сiтчастих матерiалах - еластоме-рах та полiмерних гелях. Сформульовано загальну систему рiвнянь i фiзич-них спiввiдношень, що описуе зазначеш процеси при кшцевих деформацiях полiмерноl матрицi, яка отримана внаслщок об'еднання нелшшно! теорп пружносп, теорп дифузи i термодинамiки розчишв. Вона включае так! рiв-няння [1, 2]:

• ршняння перенесения розчинника

^Т + ИlVv = -У/; (1)

от

• ршняння балансу речовини пружно! матриц

^ + и^у = 0; (2)

дг

• рiвияиия мехашчио! р1вноваги

VI = 0; (3)

• фiзичне спiввiдношеиия для густиии дифузшного потоку розчиииика

/ = -фК (Ш), (4)

де: и1 - концентрацiя розчинника; и2 - концентрацiя речовини пружно! матрицу V - поле швидкостей руху пружно! матрицi; / - щшьнють дифузiйного потоку розчинника; К - позитивно визначений тензор другого рангу, що ха-рактеризуе проникшсть матерiалу i залежить вiд концентрацп розчинника i деформацiй матерiалу; Т - тензор напружень Кошц П - осмотичний тензор

3. Технология та устаткування лiсовиробничого комплексу

119

напружень; Ф\, Ф2 - об'емна частка розчинника i речовини пружно! матрицi вщповщно. Пружний матерiал i рiдина вважаються нестисливими. Осмотич-ний тензор напружень вдаграе роль хiмiчного потенщалу, а його дивергенщя е рушiйною силою дифузи.

Вид тензора напружень Т i осмотичного тензора напружень П зале-жить вщ конкретно! моделi полiмерних сiток. Запропоновано методи отри-мання конкретних фiзичних сшввщношень, що характеризуюсь термодина-мiчнi та мехашчш властивостi системи "полiмерна сiтка - розчинник" з юну-ючих теорш високоеластичностi.

Показано, що для опису процешв поглинання i дифузi! розчинниюв у матерiалах, пiдданих статичному навантаженню, систему рiвнянь (1) - (4) зручно представити у базис вщтково! конфiгурацi!, яку можна використову-вати довшьний напружено-деформований стан матерiалу, наприклад, почат -ковий деформований стан або юнцевий термодинамiчно рiвноважний стан. Отримана система рiвнянь дае змогу ефективно формулювати конкретнi зав-дання, що описують нерiвноважнi процеси поглинання та м^аци розчинни-кiв у високоеластичних, набухаючих матерiалах, пiдданих зовнiшньому ме-ханiчному навантаженню.

Побудовано лiнеаризовану систему рiвнянь, що описуе дифузiйнi процеси перенесення розчинниюв у деформованих матерiалах. При цьому де-формаци матерiалу, викликанi зовнiшнiм механiчним навантаженням, розгля-даються як кiнцевi, а малими вважаються тi деформацi!, як виникають внас-лiдок поглинання i дифузi! розчинника. Встановлено зв'язок констант лше-аризовано! теорi! з напружено-деформованим станом матерiалу i його пруж-ними й транспортними властивостями в цьому сташ. Подано оцiнку област застосовностi лiнеаризованiй теорi!.

Розглянуто основш типи крайових задач нелiнiйно! i лiнеаризовано! теорiй механодифузi!. Сформульовано i вивчено частковi математичнi модели що описують рiвноважнi та нерiвноважнi процеси деформування i набухання полiмерних сiтчастих матерiалiв у середовищi розчинника за рiзних видiв мехашчного навантаження: набухання ненавантаженого матерiалу (вшьне набухання); набухання плоского шару в умовах фжсованого одновю-ного i двовiсного розтягування; процес мiграцi! розчинника, викликаний не-однорiдним полем напружень, що виникають тд час розгинання цилшдрич-ного сегмента в плоский шар. Вивчено вплив зовшшнього мехашчного навантаження на дифузшний режим поглинання розчинника. Показано, що вид мехашчного навантаження матерiалу мае ютотний вплив на характер дифу-зшно! кiнетики поглинання розчинника. Зокрема, встановлено юнування якiсно рiзноманiтних дифузiйних режимiв набухання полiмерних сiток. Встановлено !х зв'язок з умовами мехашчного навантаження матерiалу, а також з пружними, термодинамiчними i транспортними властивостями системи "по-лiмерна сiтка - розчинник"; встановлено причини i мехашзм так званих ано-малiй юнетики сорбцi!, експериментально спостережуваних пiд час набухання еластомерiв i полiмерних гелiв у розчинниках.

Отримаш результати можуть бути використанi пiд час проектування B^o6iB на 0CH0Bi еластомерiв, призначених для роботи у фiзично агресивних середовищах, а також шд час створення i вдосконалення технологш, заснова-них на застосуваннi масообмшних процесiв у полiмерних гелях.

Л1тература

1. Никитенко Н.И. Сопряжение и обратные задачи тепломассопереноса / Н.И. Никитен-ко. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1988. - 240 с.

2. Лыков А.В. Теория сушки / А.В. Лыков. - М. : Изд-во "Энергия", 1968. - 472 с.

Гавенко С.Ф. Процессы поглощения и перенесения жидкостей в высокоэластических гигроскопических материалах

Установлено существование качественно разнообразных диффузионных режимов набухания полимерных сеток. Установлена их связь с условиями механической нагрузки материала, а также с упругими, термодинамическими и транспортными свойствами системы "полимерная сетка - растворитель". Установлены причины и механизм так называемых аномалий кинетики сорбции, экспериментально наблюдаемых во время набухания эластомеров и полимерных гелей в растворителях.

Havenko S.F. Absorption and transference processes of liquids in high-elasticity hygroscopic materials

Existence high-quality of the various diffusive modes of swelling of polymeric nets is set. Their connection is set with the terms of the mechanical loading of material, and also with resilient, thermodynamics and transport properties of the system a "polymeric net is a solvent". Reasons and mechanism of the so-called anomalies of kinetics of persorption are set, experimentally elastomers and polymeric gaels looked after during swelling in solvents.

УДК 674.047 Проф. 1.М. Озаркв, д-р техн. наук;

асптр. М.1. Данчук - НЛТУ Украши, м. Львiв

ОСОБЛИВОСТ1 СОНЯЧНИХ СИСТЕМ У ПРОМИСЛОВОСТ1 УКРА1НИ

Описано особливосп активних та пасивних сонячних систем. Розкрито характеры параметри, що впливають на ефектившсть конструктивних елеменпв сонячних теплових систем.

Вщомо [1, 2], що сонячне випромшювання може бути перетворене в корисну теплову енерпю за рахунок використання як активних, так 1 пасивних сонячних систем. До активних сонячних систем вщносять сонячш тер-м1чш колектори (перетворюють сонячне випромшювання в теплову енерпю) 1 гелюколектори сонячш батаре! (перетворюють енерпю Сонця в електро-енерпю). Пасивш гелюсистеми отримують з допомогою проектування будь вель та шдбирання вщповщних матер1ал1в таким чином, щоб максимально використати енерпю Сонця. Пасивш сонячш буд1вл1 - це будинки, як е еко-лопчно чистими примщеннями, що сприяють створенню енергетично! неза-лежност та енергетичному балансуванню системи.

Варто зазначити, що гелюсистеми дають змогу заощаджувати до 75 % традицшних вид1в палива. Системи сонячного теплопостачання е одними 1з найбшьших надшних та довгов1чних за умови, якщо вони будуть правильно розраховаш 1 якщо використовувати ефективне й якюне устатковання, а та-

3. Технолопя та устаткування лковиробничого комплексу

121