CC BY
24
2/2010
ВЕСТНИК
МГСУ
ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПОСЫЛОК ПО ПРЕОБРАЗОВАНИЮ БЫСТРОГО ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ СТРУКТУР БЕТОНА
В.А. Погорелов
ИГАСУ
Представлен общий анализ диссипативных структур, а также впервые дан расчёт реактора установки синергобетонирования с общей оценкой в вопросах формирования цепных реакций в условиях внешнего магнитного поля с обоснованием их расчётов и аномальной дисперсии.
The general analysis of dissipative structures is presented; and calculation of sinergocon-creting reactor plant with general estimation of formation of chain reactions in the conditions of exterior magnetic field according to their calculations and anomalous dispersion is also described in the article for the first time.
1. Основные критерии второго закона термодинамики в вопросах энтропии синергетики:
1.1. Расчёт реактора экспериментальной установки синергобетонирования «СРВ - 1,0/6,0»
В так называемой «термодинамике необратимых процессов» или «неравновесно! термодинамике» получить выражение для величины прироста энтропии, которая характеризует необратимость этих явлений, - в первую очередь связано с технологичностьк факта самого процесса и роли вырабатываемого продукта. На основании изложенного в 2002 году на Ковровском заводе ОАО «ДСК» в соответствии патента [1], автором бьи разработан и осуществлен силами коллектива завода синергорелятивистский ускоритель типа «СРВ- 1,0/6,0» производительностью 6,0 м3 в час [2].
Синергореактор (см. рис.1) соединил в единое целое элементы зарекомендовавшего оборудования [1] для обработки бетона на основании расчёта:
Ог = 219 им
гг = 109,5 .и*
= 103.75 м*
D„ = 367.5««
= 74.74 Mfil
Рис. 1. Синергореактор съёмно - установочного типа: 1-внешняя металлическая труба; 2-внутренняя металлическая труба; 3-электрод; 4-штанга текстолитовая.
ВЕСТНИК МГСУ
2/2010
Определяем геометрический коэффициент формы электрода, при этом внеся корректировку в расчётную форму (3.2) [3], в соответствии конструкции реактора гср
к __ — ■
C-lnVln^ 0,183750м. ln°'258000M.ln°'183750M С Г2 0,183750м 0,109500м
L • ln-
1,154535м • ln
0,258000м 0,109500м
0,159155 • ln 1,404082 • ln1,678082 0,159155 • 0,339384 • 0,517651
0,027961
ln2,356164
= 0,102494
0,857035
0,857035
Производим расчёт электронно - релятивистской обработки бетонной смеси: - определяем потребляемую мощность реактора для разогрева бетонной смеси, по экспериментально- расчётной формуле
u=kn
=1,3
'0,1' л1
¡1 2 min \ с
b М.ЭЛ 'S6.CM /'S1
n1° = 1,3
°,1°2494-°,1м 3-(1106/2)2
10 =
°,1°2494-°,1m 3-(55,°)2 В-м 2 (°,°°3°25м2 -10,2227700M-M3
1° =
37,515366 В v °,°3°924 Ом-м
13=15771Bt=15,771KBT
- определяем скорость электрона для возбуждения атома в момент работы электромагнитного поля бетонной смеси, по формуле
л/2шееи д/2'9,109534-10"31 -1,602189-10 ~19 Кл-15,771-103 Вт-м/с
v=
9,109534-10 ~31 кг-1-103 Вт
д/460,361646-1016 м/с 21,456040 108 м/с
= 2,355339-108 м/с
9,109534 9,109534
Данные: Ьмэ = 55мм , межэлектродного расстояния, а также дШсм =10,222770Ом-м . сопротивление бетонной смеси, - получены экспериментальным путём.
r
2
m
e
2. Формирование цепных реакций в условиях внешнего магнитного поля: 2.1. Расчёт цепных реакций
В создании современного учения о цепных реакциях основная роль принадлежит работам лауреату Нобелевской премии по химии 1956 г Семёнову H.H., [4, с.175]. Такие реакции, которые протекают с выделением тепла, называют экзотермическими. Не если в процессе реакции выделяется тепло и оно не успевает отводится на стенки бетоносмесителя в котором происходит реакция, то температура реагирующих веществ-реагентов- увеличивается. Повысившая температура, как правило, должна ускорит! реакцию, а это, в свою очередь, - приводит к ещё большему выделению тепла и нагрев) газа. В объёме, в котором находятся реагенты (в нашем случае цемент) катастрофически нарастает тепловая лавина. Это и есть самопроизвольный тепловой взрывной выброс, который и произошёл в нашем случае в реакторе в синергобетонной установи «СРВ-1,0/6,0» по причине отсутствия в бетоносмесителе перемешивающего устройств^ «лопаток», в соответствии запроектированной её конструкции с учётом возможностей барбатационной вибрации на выгруз бетонной смеси.
2/2010 ВЕСТНИК _ 2/20™_МГСУ
Опытами П.П.Семёнова было с несомненностью доказано существование удивительного природного явления, - резкого перехода от практически полной инертности вещества к бурной реакции, причем ничтожно малом изменении характеризующих вещество параметров, таких, как плотность.
В нашем случае именно это явление позволяет получать энергию в данном реакторе и создавать явление разветвлённой цепной реакции.
В момент проведения испытаний реактора было обнаружено ещё одно явление, -реакция зависела от размеров сосуда в котором она протекала.
Так, к примеру, в данном случае, если паровой выброс произошёл в бетоносмесителе ёмкостью в 1,0м3 бетонной массы, то проводимые эксперименты с лабораторной электроустановкой по форсированному разогреву бетонной смеси «ЛЭУ/ФРБС-0,1» ёмкостью с V=0,1^0,15м3, - паровой выброс происходил традиционным по поверхности кипящего слоя бетона, но с явным проявлением на её поверхности, так называемыми «ячейками Бенара» [5].
Иными словами Семёновым H.H. было установлено, что цепи могут разветвляться, так как в процессе реакции возникает большая концентрация активных частиц-радикалов, которые, собственно и порождают, ведут реакцию.
Цепные реакции являются весьма распространёнными при формировании цементного камня в бетонной смеси.
Они отличаются от обычных взаимосвязанностью элементарных актов, когда каждый осуществляемый в системе акт генерирует один или несколько других элементарных актов. Так, для разветвленной цепной реакции е-a>1, скорость таких реакций выражается уравнением, [6, с.125]
у ™ / \ Т 1Í СООП1А8.
V =
е-а-
VeMeф1 Л 2,35533940 м/с-1 .(1021891,694523 ^-и,кл-1 Л ■a-1v ' (0,864657-0,291045-1) v '
0,685510-108 м/с f 2,222758-10~19 кл (0,685510-0,387323)-108 м/с
-0,748346
1,6021891694523-10 -19 Дж
-0,748346
0,265514 I-108 м/с=[-1-|-108 м/с = 2,818481-10« м/с ;
0,748346 ) у-0,354801у
где: фт = ^ф + пц + 1,871408 =1,694523с , - число актов взаимодействия одной
микро- (кластерной) частицы цементной смеси, происходящих в 1с, то есть частоты (ф=1) соответствующих процессов находящихся в среде электромагнитного поля;
пц =1,871408 , - коэффициент аномальной дисперсии, где
, , 1,054588-10~34Дж-с-1,007701с
£=£ „„ = па =
ср 1,380662-10~23 Дж-8,617124-10~5 К-0,432238-10~6 -0,239кал
1,062709 „аглггп
=-=0,864657 , - среднее число активных центров ;
1,229053
90 =-1-=8,617124-10К - температура соответствующая 1эВ ;
0,116048 105 К
те К-9,109534-10"31 кг-Дж-2,997925-108 м/с 27,309700 ___
а = а тах =-5—=-:---——:-—=—:-=0,291045
тах 2КТтах 2-1,380662-10-23Дж-333Д5К-0,102к, -с-м 93,833363
где: Ттах = К+1тах = 273,15К+60° С=333,15К ;
Далее, уточняем расчёт показателя преломления световых волн от частоты прохождения электронных разрядов при у=2,355339-108 м/с .
ш0 -V 9,109534 10-31 кг• 2,355339-108 м/с _ 21,456041-10~23 кг-м/с _
Р =
1--
2,355339 108 м,
2,997925-108 м,
23
1-
21,456041-10 ~23 кг-м/с 21,456041-10 ~23 кг-м/с
у/1-0,617256
0,382744
5,547622 8,987554
=56,058465-10 ~23 кг-м/с =
56,058465-10 ~23 кг-м-0,102кг-с-м-9,8067Н 56,074352Н
9,109534-10~31 кг• 2,997925-108 м/с 27,309700 Е=д/р2с2 + ш^с4 =д/(56,058465-10"23кг-м/с} • (2,997925-108м/с)2
=2,053276Н ; (31.3)[7].
4
^(9,109534-10~31кг ^ • (2,997925-108 м,
■/С)4:
(
3142,551498-10
2 2 ^ ( 46 КГ -м
8,987554-10
16 м
.2 ^
(
182,983610-1062 кг 2,
80,776127-10
32 м
.4 >
=Л128243,851286-1062 КГ 'М /6703,094620-10
2 4 94 КГ -м
2 2 2 2 =Л134946,945906-1062-1094КГ 'М ;М =186,941022-1078
22
с • с с
1,869410-1080кг-м2 -0,239кал• 4,1868Дж 1,870616-1034Дж п 1п34тт
=--Т7,-—=-=0,189600-10 Дж =
1,097751-1030кг-8,987554-10 м2/с4 9,866096
=-1—^-=5,274262-10~34Дж ; (31.8)[7]
0,189600-1034 Дж
Определяем частоту колебания внешнего поля: »1 = Е й = 0,189600'1034 ДЖ =0,199950с -1
где
(V П ) =
0,948238-1034 Дж-с
_1_
1,054588 -10~34 Дж • с
= 0,948238 • 1034 Дж • с
ю„
Определяем собственную частоту
«
V
1,380662-10 ~23 Дж-0,102кг-с-м-0,239кал 11,6048 108 К
390,591785 [267,818032
К-9,109534-10~31 кг-2,997925-108 м/с-9,8067Дж =41,458422 = 1,207651с _1;
2
2
2
4
4
2/2010
ВЕСТНИК _МГСУ
Определяем круговую частоту
ю'0 =ю0 - ю = 1,207651с- 0,199950с= 1,007701с
2.2. Расчёт аномальной дисперсии
Определяем коэффициент аномальной дисперсии (при принятой энергии связи Е св = 13,6эВ ). Действительно, если электромагнитная волна распространяется в водоро-доподобном ионизованном газе, то в первом приближении показатель преломления такой среды составит для нашего варианта с некоторым преобразованием, по формуле (4.6) [8]
п и =
1—
е2 • N
/К
К )п з
^-^ 0,992311
3 = (^2,930303 У =
1,015913 ' где:
=(1,711813)1Д65822 =1,871408
^р=1 Д-
0,389558-10~38 кл2 • 0,151464-1027 кг(нм2)^с
9,103534-10~31кг-0,112941-1012 кл2 -0,253860с2 • 2,997925-108м-9,8067Н-м
= 1-
0,059004
7,673607
=у/1-0,007689 =т]0,992311=0,996148
К = 1-
1
= 1 +
-1
где: я =
3,141593 2,718282 9,786148
9,806650 м/с 2 к др 1,002095 м/ с 2
= 1 +
1,155727 -1 9,786148
= 1+= 1,015913
9,786148
я в
= 9,786148
Находим ц - коэффициент дисперсного преломления газовой среды |д = Т^п7 = ^12,718282/2 = V1,359141 = 1,165822
п' = 2 - число межэлектродного пространства в межтрубном расположении; 1/Б 0 = 1/8,854188 -10 ~12 Кл 2/ Нм 2 = 0,112941 -1012 Кл 2/ Нм 2 ;
ю-0,5 1,007701с_1 • 0,5 0,503851
ю2 = ■
К 1,000012 1,000012
где: (оз)2 = (0,503845с4 )2 = 0,253860с_1.
—27
NA = 6,602205 -10 кг, - постоянная Авогадро; где: l/NA = 1/6,602205 -10~27 кг = 0,151464 -1027 кг ; е = 1,602189 • 10~19 Кл, - заряд электрона; где: 1/1,602189 -10~19 Кл = 0,624146 -1019 Кл ;
где: (1/е)2 =(0,624146 • 1019 Кл)2 = 0,389558 • 1038 Кл2 принимаем (1/е)2 -10_1 = 0,389558 • 10~38 Кл2
= 0,503845с_1; (см. рис. 2),
17 е 1 -1
1 - • с —
2,718282 3,141593
; 0,865с4
п
2
е
я
Юср = пе =
Рис. 2. График аномальной дисперсии в зависимости преломления (АВ) ионизованного газа от частоты электромагнитной волны, где:
ю0 = 1,007701с"1 ; = 0,199950с"1 ; ю2 = 0,503845с"1 ; ю = 0,865с"1
Литература
1. Патент 2 093 355 (Россия). Способ синергообработки бетонной смеси и устройство для его осуществления / Погорелов В.А. - опубл. в Б.И. 1997, №29.
2. Информационный отчёт по теме:«Разработка технологического оборудования и внедрение технологии синергобетонирования на технологической линии изготовления плит перекрытий»/В.А.Погорелов, к.т.н.,ОАО ДСК г.Ковров,2002,-29 с.
3. Басов A.M., Быков В.Г., Лаптев А.В., Файн В.Б. Электротехнология. - М.: Агропром-издат, 1985. - 256 с.
4. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. - 26-е изд. стереотипное / Под ред. В.А.Рабиновича. - Л. Химия, 1987. - 704 с.
5. Хакен Г. Синергетика. Пер. с англ. В.И. Емельянова, под ред. Ю.Л.Климонтовича. М.: «Мир», 1980. - 383 с.
6. Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия.-М.: Высш. шк., 1988.-400 с.
7. Купер Л. Физика для всех. Том 2- Современная физика. Пер. с англ. С. Н. Бреуса. М.: «Мир», 1974. - 384 с.
8. Майер В.В. Полное отражение света в простых опытах. - М.: Наука, 1986. -128 с.
Ключевые слова: формирование структуры, макроскопическое движение, эффект релятивистской энтропии, «неравновесная термодинамика», ускоритель, цепные реакции, тепловой выброс, форсированный разогрев, электромагнитное поле, аномальная дисперсия.
Keywords: the formation of the structure, macroscopical movement, the effect of relativistic entropy, "disbalanced thermodynamics", accelerator, chain reactions, heat release, forced heating up, electromagnetic field, anomalous dispersion.
Рецензент: Гуюмджян П.П., научный консультант, доктор технических наук, профессор Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет».
e-mail автора: avs [email protected]
