CC BY
20
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИИ
УДК 674.03:621.034
Г.Д. Гаспарян
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ НА ГРАНИЦАХ ЭЛЕМЕНТОВ КОРЫ И ДРЕВЕСИНЫ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОКОРКЕ
Для исследования ультразвуковой окорки лесоматериалов и оптимизации параметров окорки необходимо провести исследования поведения ультразвуковых волн на границах между частями коры и древесиной. Автор отмечает, что поведение ультразвуковых волн существенно отличается, когда они попадают на границу луба и древесины, соединенных камбиальным слоем.
Условно обозначим слой луба средой А, а древесину - В. Представим, что между средами А и В находится среда Б толщиной б, как показано на рисунке (для того чтобы объяснить поведение отраженной и проходящей волн на поверхностях, падающая и преломленная волны изображены под углом). Если толщина б значительна, то есть толщина контактного перехода между средами А и В значительна, получается, что ультразвуковые волны падают на границу с двойной поверхностью.
На поверхности между А и В часть падающего луча отражается в среду А, а часть попадает в среду Б. Проходя через Б, луч снова отражается и передается в следующую среду. После этого луч проходит в среде В. Описанный процесс протекает последовательно. В результате между А и В непрерывно возникают отраженные волны, движущиеся в обоих направлениях. К тому же существует вероятность интерференции между прошедшими и отраженными волнами, что определяется разностью фаз. Прохождение падающей ультразвуковой волны через границу А и В зависит от толщины б прослойки.
Поведение волны на границах между элементами коры и древесиной: среда А - лубяной слой; среда Б - камбиальный слой; среда В - древесина
Ситуация 1
Если толщина среды Б между средами А и Б кратна половине длины волны:
где п = 1, 2, 3 и т.д., то в прослойке б происходит максимальная передача ультразвуковой энергии (а= 1). Если толщина б значительно меньше длины волны б<<Л, то и в этом случае при одинаковых волновых сопротивлениях граничащих сред прохождение волны будет максимальным ^ = 1, аг = 0). Толщина среды Б никак не повлияет на передачу ультразвуковой энергии.
(1)
Ситуация 2
С другой стороны, если толщина среды Б составляет нечетное кратное четверти длины волны в материале прослойки, передача ультразвуковой энергии будет минимальной а = 0, максимальное отражение аг = 1):
(2п - 1)Х
й = ------------—, (2)
4
где п = 1, 2, 3... и т.д.
Следовательно, для оптимального прохождения толщина среды Б должна составлять либо X/2, либо п ■ X/ 2.
Когда коэффициент отражения равен нулю (аг = 0), передача ультразвуковой энергии максимальна, то есть а= 1. Для этого случая волновое сопротивление среды в граничной области или среде Б между двумя средами ^1 и Z2 - волновые сопротивления этих сред) вычисляется следующим образом:
Z 0 _ V Z1 ' Z 2 • (3)
Итак, когда граничная область имеет большую по размерам площадь, характер поведения отраженной и проходящей волн зависит от толщины камбиального слоя. Следовательно, очень важно выбрать подходящий ультразвуковой инструмент для обеспечения соответствующей длины волны для максимальной эффективности его воздействия на слои коры.
Литература
1. Балдев, Р. Применение ультразвука / Р. Балдев, В. Раджендран, П. Паланичами. - М.: Техносфера, 2006. - 576 с.
2. Хмелёв, В.Н. Применение ультразвуковых колебаний для интенсификации технологических процессов: сб. тез. / В.Н. Хмелёв, Р.В. Барсуков, С.Н. Цыганок. - Красноярск: Изд-во КГТУ, 1999. - С. 192-193.
3. Bergmann, L. Ultasonics / L Bergmann. - New York, 1988.
4. Blitz, J. Fundamentals of Ultrasonics / J. Blitz. - London: Butterworth, 1967.
УДК 620.9.001.2 (470.55) А.А. Кухтурский
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРУНТОВОГО АККУМУЛЯТОРА ТЕПЛОТЫ ЕМКОСТНОГО ТИПА
При использовании нетрадиционных источников энергии (солнца, ветра, малых и микроГЭС) часто возникает проблема аккумулирования энергии. Вызвано это несоответствием временных и количественных показателей поступления энергии от нетрадиционных источников и необходимостью ее потребления. Автор считает, что указанное различие между поступлением и потреблением энергии можно уменьшить, используя различные виды аккумуляторов.
В настоящее время известно большое количество аккумулирующих устройств емкостного типа, фазового перехода вещества, основанных на выделении и поглощении теплоты при обратимых физических и химических реакциях и т.д.
Наиболее просты в изготовлении и эксплуатации аккумуляторы емкостного типа, в которых используется теплоемкость нагреваемого (охлаждаемого) аккумулирующего материала без изменения его агрегатного состояния (камень, галька, вода, водные растворы солей и т.д) [1; 3].
Одним из подобных аккумуляторов является цилиндрический аккумулятор емкостного типа. В качестве теплоносителя используется вода. Расположение аккумулятора вертикальное, позволяющее занимать небольшую площадь в отличие от аккумуляторов, расположенных горизонтально.
Его теплоаккумулирующая способность определяется по зависимости:
