CC BY
58
СВЧ-ЭНЕРГИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ КИРПИЧА Морозов С.М.1, Корольков В.Г.2 Email: [email protected]
'Морозов Михаил Сергеевич — аспирант, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», г. Москва; 2Корольков Владимир Гаврилович — доцент, кафедра естественнонаучных, технических дисциплин и информационных технологий, Смоленский областной казачий институт промышленных технологий и бизнеса (филиал) Московский государственный университет технологий и управления им. Кирилла Григорьевича Разумовского
(Первый Казачий университет), г. Вязьма
Аннотация: статья посвящена процессу обжига строительного кирпича с помощью СВЧполя. Для выбора необходимых условий разработана лабораторная установка, состоящая из СВЧ генератора с выходной мощностью 0,65 КВт на частоте 2,45ГГц. Для реализации СВЧ нагрева был выбран кирпичный слой толщиной d=24 мм, электродинамический анализ которого показал, что наиболее равномерное распределение поля по толщине достигается для S =3. Кирпичный слой для экспериментов был выполнен из строительных кирпичей пластического формирования после длительной (более 10 дней) естественной сушки. Выполнены ориентировочные тепловые расчеты. Ключевые слова: теплопроводность, нагрев, сушка, обжиг, расплав, камера, стенд, генератор, мощность, амплитуда, напряженность, структура, неравномерность, измеритель.
THE MICROWAVE ENERGY IN THE MANUFACTURE OF BRICKS Morozov M.S.1, Korolkov V.G.2
'Morozov Michail Sergeevich - postgraduate student, NATIONAL RESEARCH CENTER "KURCHATOVINSTITUTE", MOSCOW;
2Korolkov Vladimir Gavrilovich - associate Professor, DEPARTMENT OF NATURAL SCIENCES, TECHNICAL SCIENCES AND INFORMATION TECHNOLOGIES, COSSACK SMOLENSK REGIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY AND BUSINESS (BRANCH) MOSCOW STATE UNIVERSITY OF TECHNOLOGIES AND MANAGEMENT NAMED AFTER KIRILL GRIGORIEVICH RAZUMOVSKY (FIRST COSSACK UNIVERSITY). VYAZMA
Abstract: the article is devoted to the firing process of brick construction with microwave fields. To select the necessary conditions developed laboratory setup consisting of a microwave generator with an output power of 0.65 KW at a frequency of 2.45 GHz. For the realization of microwave heating was chosen brick layer thickness of d=24 mm, electrodynamic analysis which showed that the most uniform field distribution along the thickness is attained for =3. Brick layer for the experiments was made of building bricks plastic formation after long-term (over '0 days), natural drying. Made approximate thermal calculations.
Keywords: conductivity, heating, drying, roasting, melt, camera, stand, generator, power, amplitude, intensity, structure, irregular meter.
УДК 662.62:537.868
Процесс обжига строительного кирпича можно условно разделить на три стадии: нагрев до температуры образования расплава, выдержка при этой температуре и охлаждение. Для каждой стадии необходимо так подобрать параметры технологических процессов, чтобы в кирпиче не возникали большие напряжения, приводящие к деформации и появление трещин на поверхности и в объеме кирпича. Обожженный кирпич представляет собой керамическую массу, которая содержит около 15% расплавленной и остывшей части, придающей кирпичу, прочность, влагонепроницаемость, низкую теплопроводность и другие потребительские свойства [1].
Рассмотрим первую стадию - нагрев, который осуществляется в СВЧ поле. Мощность тепловых потерь Pt, выделяющаяся в элементарном объеме кирпича, помещенного в СВЧ поле, пропорциональна квадрату напряженности электрического поля /Е/2, относительной диэлектрической проницаемости S и тангенсу угла диэлектрических потерь tgS :
Pt ~/Е/2 stgS
Напряженность электрического поля Е зависит не только от структуры поля в пустой СВЧ камере, но и от степени заполнения рабочего объема кирпичами и их электродинамических характеристик ( S ,
). Учитывая, что S и tgS также изменяются в процессе нагрева кирпичей под воздействием
СВЧ энергии, становится ясной сложность решения задачи определения температурного поля. Такая
50
задача до сих пор не решена. К настоящему времени процесс низкотемпературного нагрева достаточно хорошо изучен экспериментально и осуществляется реализация таких процессов (например, СВЧ сушка) на практике.
Если представить себе абсолютно равномерное распределение напряженности электрического поля по всему объему кирпича, изготовленного из однородной керамической массы, и одинаковые термодинамические условия для внутренних и поверхностных элементарных объемов, то в этом случае все элементарные объемы достигнут температуры расплава (1050°С) в одно и то же время. На практике же всегда будет ситуация, когда в процессе нагрева температуры расплава достигнут лишь некоторые локальные объемы. При измерении фазы (состояния) веществ можно ожидать резкого
изменения их электродинамических характеристик ( Б , ). Поэтому для осуществления процесса
СВЧ обжига кирпичей важно выяснить изменение характера нагрева в СВЧ поле при температурах возникновения расплава.
Представляет интерес исследование характера нагрева кирпичей в СВЧ поле при температурах возникновения расплава и влияния на этот процесс неравномерностью распределения СВЧ поля. Проще всего эта цель достигается с помощью экспериментальных методов.
Для этого необходима лабораторная установка, в рабочем объеме которой располагают кирпичи, создают СВЧ поле с оцениваемой равномерностью, и осуществляют нагрев до температур порядка 1000оС.
Лабораторная установка, структурная схема которой представлена на рисунке 1, состоит из СВЧ генератора (Г) с выходной мощностью 0,65 КВт на частоте 2,45ГГц. СВЧ камеры с патрубками для визуального наблюдения рабочего объема и ввода термопары, измерителя прошедшей СВЧ мощности (ИМ) МЗ-46.
Рис. 1. Схема лабораторной установки
Внутрь СВЧ камеры сечением 200х170 мм и длиной 1000 см могут помещаться объекты нагрева, образуя рабочие объемы, в которых реализуются намеченные процессы. Отметим некоторые электродинамические особенности распределения полей в СВЧ камере лабораторной установки. Электромагнитная волна, распространяясь от генератора и встречая заполненный рабочий объем, частично отражается, частично поглощается и частично проходит в измеритель, мощности.
Амплитуда отраженной волны не должна быть слишком большой, так как это может привести к выходу из строя магнетрона генератора. Практически это приводит к тому, что нельзя заполнять рабочий, объем образцами, состав перекрывающими поперечное сечение СВЧ камеры. Для контроля отраженной мощности, после того как будет заполнен рабочий объем и включен источник СВЧ энергии, необходим специальный стенд. В качестве такого стенда использовался автоматический измеритель КСВН и ослабитель Р2-56.
Поглощение энергии электромагнитной волны в рабочем объеме связано с превращением СВЧ энергии в тепловую. Распределение мощности потерь (тепловой мощности для бегущих волн в отсутствии отражений) всегда носит экспоненциальный характер с показателем, зависящим от структуры заполнения и электродинамических характеристик образцов, а при наличии отражения, связанных, например, с продольной конечностью рабочего объема, определяется двумя волнами со
спадающими амплитудами, распространяющимися в противоположных направлениях, и оценка продольной неравномерности СВЧ поля в этом случае затруднена.
Отражение от границ заполненного рабочего объема можно устранить согласующими клиньями, выполняемые из материала образцов. Но они поглотят часть СВЧ энергии и при относительно малой выходной мощности СВЧ генератора лабораторной установки, высокотемпературный нагрев может не реализоваться.
Для оценки поперечной неравномерности СВЧ поля рассмотрим наиболее простую модель в виде плоского диэлектрического слоя (рисунок 1). Применение структуры диэлектрического слоя для исследования влияния неравномерности СВЧ поля на процесс обжига кирпичей связано с тем, что при постоянном распределение модуля напряженности электрического поля (Е) всегда носит косинусоидальный
характер, а по толщине может быть почти равномерным (для Sd , зависящем d ), спадающим от центра к
краям слоя для (S > Sd ) или иметь значения на краях слоя большие, чем в центре (для S < S d ) [2, 3].
Реальное распределение (Е) при осуществлении высокотемпературного нагрева может отличаться от указанного, так как зависит от температуры, но эти измерения (особенно после удаления
кристаллической влаги) значительно меньше изменения tgS и, следовательно, оценка
неравномерности СВЧ поля по поперечной координате X может быть проведена удовлетворительно. Для реализации СВЧ нагрева был выбран кирпичный слой толщиной d=24 мм, электродинамический анализ которого показал, что наиболее равномерное распределение поля по толщине достигается для S =3. Если оценивать неравномерность СВЧ поля как квадрат отношения модулей максимальной и
минимальной напряженностей электрического поля то для участка кирпичного слоя шириной £ =100 мм, расположенного в центре волновода неравномерность составит величину равную 2, а для участка шириной 54 мм - составит 1,2. Поле с неравномерностью 1,2 можно считать практически однородным.
Учитывая относительно малую СВЧ мощность генератора и небольшое время непрерывной работы (порядка 30 мин), при проведении экспериментов по влияние неравномерности СВЧ поля на процесс нагрева кирпичного слоя, целесообразно участок исследования отделить от диэлектрического слоя тонкими теплоизоляционными прокладками, слабо искажающими структуру полей в рабочем объеме.
Наиболее подходящим материалом для этой цели может служить МФП-1100, теплопроводность которого =0,04 Вт/м/градус при рабочей температуре1200°С и S 1,15. Пластина МФП-1100 толщиной 10 мм обладает значительными теплоизоляционными свойствами и незначительно искажает структуру полей в рабочем объеме [4].
Кирпичный слой для экспериментов был выполнен из строительных кирпичей пластического формирования после длительной (более 10 дней) естественной сушки. Исследуемый участок кирпичного слоя закрывался специальной крышкой из МФП-1100 толщиной 10 мм, имеющей продольную и поперечную центральные узкие щели для осуществления визуального наблюдения теплового поля на поверхности исследуемого участка кирпичного слоя при температурах свечения кирпичей (свыше 600°С) [5]. Кирпичный слой был теплоизолирован МФП-1100 и каолиновой ватой, помещался в СВЧ камеру так, что с помощью термопары можно было контролировать температуру центра исследуемого участка, а с помощью стеклянной трубки осуществлять осмотр его поверхности через узкие щели в специальной крышке.
Выполненные ориентировочные тепловые расчеты показали, что при поглощении выбранным кирпичным слоем длиной 110 мм более половины проходящей СВЧ мощности генератора возможен нагрев центрального исследуемого участка, теплоизолированного дополнительными перегородками, шириной до 100 мм до температуры 1000°С за время порядка 1 час. Измерениями с помощью Р2-56 было показано, что при комнатной температуре выбранное заполнение рабочего времени обеспечивает поглощение более половины мощности СВЧ генератора.
Список литературы / References
1. Акшинский А.Д., Журавлев А.Н., Морозов С.М., Семенова Т.И. Устройство для непрерывной СВЧ-обработки сыпучих материалов. Патент на полезную модель RUS 87072 30.06.2009.
2. Морозов М.С., Морозов С.М., Реут В.А. Микроволновая установка сушки зерна. // Молодой ученый. № 30 (134), 2016.
3. Морозов М.С., Морозов С.М., Реут В.А. Автоматизированная система контроля влажности зерна. // Вестник науки и образования, 2017. № 3 (27). Том 1.
4. Реут В.А., Морозов С.М. Твердофазное избирательное окисление никелевых жаропрочных сплавов. // Наука и образование сегодня. № 1 (12), 2017.
5. Реут В.А., Грыжов Е.В., Корольков В.Г. Имитационная модель системы управления температурой в туннельных печах при производстве корундовых изделий. //Естественные и математические науки в современном мире. № 16. С. 60-66, 2014.
РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ В СРЕДЕ ANDROIDSTUDIO Допира Р.И.1, Попова Н.В.2 Email: [email protected]
'Допира Рита Ивановна — магистр технических наук, старший преподаватель; 2Попова Надежда Викторовна — магистр технических наук, старший преподаватель,
кафедра прикладной математики и информатики, факультет математики и информационных технологий, Карагандинский государственный университет им. академика Е.А. Букетова, г. Караганда, Республика Казахстан
Аннотация: в статье рассмотрены проблемы создания мобильных приложений в Казахстане. Проблемы и решения, с которыми работают разработчики мобильных приложений, отличаются от того, с чем приходится иметь дело веб-разработчикам, и по мере расширения индустрии появляются собственные форумы, группы и сообщества в социальных сетях, где они обсуждают вызовы, с которыми приходится сталкиваться и делятся передовым опытом. Авторы статьи проанализировали аналитику и тенденции развития мобильных разработок, сделали выводы. Было разработано приложение в среде AndroidStudio с адаптивным дизайном и скрытым меню при помощи языка Java. В настоящий момент мобильное приложение находится на стадии тестирования. Ключевые слова: AndroidStudio, activity, мобильные приложения, рынок мобильных приложений, визуальный интерфейс.
DEVELOPMENT OF APPLICATIONS IN THE ENVIRONMENT
ANDROIDSTUDIO Dopira R.I.1, Popova N.V.2
'Dopira Rita Ivanovna — master of science, Senior Lecturer;
2Popova Nadezhda Victorovna — master of science, Senior Lecturer, CHAIR OF APPLIED MATHEMATICS AND COMPUTER SCIENCE, FACULTY OF MATHEMATICS AND INFORMATION TECHNOLOGIES, E.A. BUKETOVKARAGANDA STATE UNIVERSITY, KARAGANDA, KAZAKHSTAN
Abstract: the article describes the problems of the creation of mobile applications in Kazakhstan. Problems and solutions we work with developers of mobile applications are different from what we have to deal with web developers, and with the expansion of the industry have its own forums, groups, and communities in social networks, where they discuss challenges faced, and share best practices. The authors analyzed the dimension and trends of mobile development, concluded. We developed the application using AndroidStudio with responsive design and a hidden menu using the Java language. Currently the mobile app is under testing. Keywords: AndroidStudio, activity, mobile apps, mobile applications market, visual interface.
УДК 004.758.5:37
Сегодня мобильный телефон становится источником самых разнообразных и необходимых ресурсов для работы, досуга и образования, чему способствует стремительное развитие индустрии мобильных приложений. В Казахстане также растет активность в сфере разработки соответствующего ПО [1]. Люди покупают товары и заказывают услуги, пользуясь смартфонами и планшетными компьютерами. В США и европейских странах 90% всех продаж совершается через интернет и львиную долю занимают покупки с использованием различных мобильных приложений. В Казахстане рынок мобильных приложений только начинает развиваться.
Проанализировав аналитику и тенденции развития рынка мобильных разработок, сделаны выводы [2]:
- более 50% пользователей телефонов используют скачанные приложения и заходят на сайты через мобильный телефон;
- статистика продаж смартфонов свидетельствует о том, что большая часть (около 60%) - это Android-устройства, оставшаяся часть приходится на iOS, Symbian и Windows Phone;
- динамика скачиваний приложений положительна, а, следовательно, наблюдается рост трафика и прибыли.
