High intensity study of THz detectors based on field effect transistors

Terahertz power dependence of the photoresponse of field effect transistors, operating at frequencies from 0.1 to 3 THz for incident radiation power density up to 100 kW/cm^2 was studied for Si metal-oxide-semiconductor field-effect transistors and InGaAs high electron mobility transistors. The photoresponse increased linearly with increasing radiation power up to kW/cm^2 range. The saturation of the photoresponse was observed for all investigated field effect transistors for intensities above several kW/cm^2. The observed signal saturation is explained by drain photocurrent saturation similar to saturation in direct currents output characteristics. The theoretical model of terahertz field effect transistor photoresponse at high intensity was developed. The model explains quantitatively experimental data both in linear and nonlinear (saturation) range. Our results show that dynamic range of field effect transistors is very high and can extend over more than six orderd of magnitudes of power densities (from 0.5 mW/cm^2 to 5 kW/cm^2)

Современные материалы газоходов и дымовых труб

The paper considers existing systems of smoke removal from heat-generating plants of various heat power. Advantages and disadvantages of every system are specified in the paper. The paper analyzes properties of fiberglass smoke stacks.Рассмотрены существующие системы дымоудаления от теплогенерирующих устройств различных тепловых мощностей. Приведены достоинства и недостатки каждой из систем. Рассмотрены свойства стеклопластиковых дымовых труб

Эффективная многослойная стеновая панель

A comprehensive analysis of the multilayer wall panel has been performed. The heat-insulating layer,   the thickness of which affects both the dimensions of the enclosing structure and the heat-shielding efficiency of the wall panel, has been studied,. Reducing the thickness of the thermal insulation layer is an important issue, since the production of three-layer panels is expensive in energy and material terms. The features of using a different number of screens to reduce the size of the thermal insulation layer are presented. An example of the possibility of  a maximum reduction in the size of the heat-insulating layer, when the thickness of the interlayer din cannot be less than 3–5 mm is given. It is shown that the total thickness of the thermal insulation layer will be 0.057 m in the presence of the maximum possible number of screens – 12. For these conditions, the temperatures in the enclosure planes are calculated, according to the values of which the values of the maximum partial pressures E and partial pressures of water vapor e are determined (for the variants of perforated е¢ and non-perforated е¢¢ screens). According to the obtained values the dependences E, е¢, е¢¢ on the temperature in the planes of the fence are constructed. The calculations carried out and a general assessment of the heat and humidity regime in the enclosing structures were confirmed with the help of the compiled program and the calculation of the necessary parameters е and t in the layers of the structure. It has been established that various shielding materials can be used to exclude condensation zones during the operation of enclosing structures.Выполнен комплексный анализ многослойной стеновой панели. Исследован теплоизоляционный слой, толщина которого влияет как на размеры ограждающей конструкции, так и на теплозащитную эффективность стеновой панели. Уменьшение толщины слоя теплоизоляции – важный вопрос, поскольку производство трехслойных панелей затратно в энергетическом и материальном плане. Представлены особенности применения различного количества экранов для снижения размеров теплоизоляционного слоя. Приведен пример возможности максимального снижения размера теплоизоляционного слоя, когда толщина прослойки dпр не может быть менее 3–5 мм. Показано, что общая толщина слоя теплоизоляции составит 0,057 м при наличии максимально возможного количества экранов – 12. Для данных условий рассчитаны температуры в плоскостях ограждения, по значениям которых определены величины максимальных парциальных давлений Е и парциальных давлений водяного пара е (при вариантах перфорированных е¢ и неперфорированных е¢¢ экранов). По полученным значениям построены зависимости E, е¢, е¢¢ от температуры в плоскостях ограждения. Проведенные расчеты и обобщающая оценка тепловлажностного режима в ограждающих конструкциях подтверждены с помощью составленной программы и расчета необходимых параметров е и t в слоях конструкции. Установлено, что для исключения зон конденсации при эксплуатации ограждающих конструкций можно использовать различные экранирующие материалы

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА ПОРИСТЫХ СЛОЕВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

The paper presents results of experimental investigations and points out the fact that conventional approaches to design and calculations of road pavements that presuppose application of porous asphalt concrete on compact bedding can cause some deformations and destructions initiated due to humidity migration in large internal material pores and lead to material destruction during warm season of the year when water is characterized by high activity. Such processes result in bitumen washing-out, white spot occurrence on the pavement and quick destruction of the pavement.The paper proposes to reconsider existing approaches to design and calculation of road pavements, estimation of reliability and service-ability levels of the applied construction materials. In particular it is necessary to calculate a road pavement with respect to thermo-physical action while excluding condensate and humidity accumulation in porous materials. Приведены результаты опытных исследований. Отмечено, что традиционные подходы к конструированию и расчету дорожных одежд, связанные с применением пористых асфальтобетонов на плотном основании, могут привести к ряду деформаций и разрушений, возникающих вследствие миграции влаги в крупных внутренних порах материала и способствующих разрушению материала покрытия в теплый период года, когда вода имеет высокую активность. Это приводит к вымыванию битума, появлению белых пятен на покрытии и его быстрому разрушению.Следует пересмотреть существующие подходы к конструированию и расчету дорожных одежд, оценке уровней надежности и долговечности применяемых конструкционных материалов. В частности необходим расчет дорожной одежды на теплофизические воздействия, исключающий конденсат и накопление влаги в пористых материалах

К вопросу реконструкции дымовых труб

The paper describes analytical investigations that study relation of fuel combustion regimes with concentration values of sulphur anhydride in flue gases and acid dew point. Coefficients of convective heat transfer at internal and external surfaces of stacks have been determined in the paper. The paper reveals the possibility to reconstruct stacks while using gas discharging channel made of composite material on the basis of glass-reinforced plastic which permits to reduce thermo-stressed actions on reinforced concrete and increase volume of released gases due to practically two-fold reduction of gas-dynamic pressure losses along the pipe length.Проведены аналитические исследования, в которых устанавливается связь режимов сжигания топлива со значениями концентраций серного ангидрида в дымовых газах и кислотной точки росы. Рассчитаны коэффициенты конвективной теплоотдачи у внутренней и внешней поверхностей дымовых труб. Выявлена возможность реконструкции дымовых труб с использованием газоотводящего ствола из композиционного материала на основе стеклопластика, который позволяет уменьшить термонапряженные воздействия на железобетон и увеличить объемы удаляемых газов вследствие снижения газодинамических потерь давления по длине трубы практически в два раза

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Fulfillment of the activities aimed to an increase of the thermal resistance of enclosing structures requires the determination of their thermophysical characteristics with the use of the determination method based on the solution of problems of heat conduction, establishing the con- nection between the spatial and temporal temperature changes under the effect of heat source. This work uses the solution of the problem under nonstationary heating of the enclosing structure in the form of unrestricted plate with boundary conditions of the III kind. According to the known relations and graphs alterations in surface temperature depending on warm-up time, on thermal resistance of constructions and on arguments of Fo and Bi, i. e. initial and boundary conditions are determined. The graphic dependencies that have been obtained show that the surface temperature depends on the thermal resistance, while the temperature at the opposite surface during heat expo- sure remains practically unchanged during t = 5 h. Thus, if the outside air temperature is altered, then the rate of change of surface temperature or relative temperature q make it possible to deter- mine the thermophysical characteristics by solving the inverse problem of thermal conductivity with the use of the converted ratio to determine R as a function R = f(q, t). If the constructed graphic dependencies R = f(q, t) are used at different heat transfer coefficients, then according to the measured temperatures at different time intervals it is possible to determine thermal resistance in the same time intervals and, according to their average value, determine the required resistance to heat transfer R. The estimated ratio of analytical and graphic dependencies that we have obtained demonstrate the adequacy of the conducted full-scale measurements, if the areas with homogeneous temperature field and temperature history are chosen, and they can be used in determining the heat resistance of the enclosing structure in the form of unrestricted plate with boundary conditions of the III kind.Проведение мероприятий по увеличению термического сопротивления ограждающих конструкций требует определения их теплофизических характеристик, в основу методов определения которых положено решение задач теплопроводности, устанавливающее связь между пространственно-временными изменениями температуры под действием источника теплоты. В данной работе используется решение задачи при нестационарном нагреве ограждающей конструкции в виде неограниченной пластины при граничных условиях III рода. По известным соотношениям и графикам определяются изменения температуры поверхности от времени прогрева, термического сопротивления конструкции, аргументов Fo и Bi, т. е. начальных и граничных условий. Полученные графические зависимости показывают, что температура поверхности зависит от термического сопротивления, а температура на противоположной поверхности за время теплового воздействия практически не изменяется за время t = 5 ч. Таким образом, если наружная температура воздуха изменилась, то по скорости изменения температуры поверхности или относительной температуры q можно определить теплофизические характеристики, решая обратную задачу теплопроводности, используя преобразованное соотношение для определения R как функцию R = f(q, t). Если использовать построенные графические зависимости R = f(q, t) при различных коэффициентах теплоотдачи, то по измеренным температурам в различные промежутки времени можно определить термическое сопротивление в эти же промежутки времени и по их среднему значению – искомое сопротивление теплопередаче R. Полученные нами расчетные аналитические соотношения и графические зависимости показывают адекватность проведенным натурным измерениям, если выбирать участки с однородным температурным полем и температурной историей, и их можно использовать при определении сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции в виде неограниченной пластины при граничных условиях III рода

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СЛОЕВ ИЗ МИКРОМОДУЛЕЙ В НОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ

The paper presents an analysis of requirements to existing heat-insulation layers in enclosure structures of wall panels has been carried out, a general principles on development of thermal insulation systems, substantiation on the necessity to develop a new wall panel design with improved thermal characteristics. The proposed design of the wall panel differs from the existing one in the fact that its external layer is made of protective sheets being perforated in their top and bottom parts with perforated aluminum foil layer placed on them. Air layer performs function of one of thermal insulation layers, and the second layer is made up in the form of several micro-modular sub-layers which are divided by perforated aluminum foil and a grid. An inner concrete layer is also separated from micro-modular layers by aluminum foil. Protective sheets and the grid can be made of aluminum or polyethylene.The arrangement of hollow micro-modular cells in the zone of negative temperatures prevents condensate accumulation. The arrangement of the perforated aluminum foil layers between micro- modular layers leads to increase in thermal resistance of the panel due to decrease of a radiant component in presence of several screens and does not interfere with a vapor permeability of thermal insulation layers from micro-modules. At the same time placement of a non-perforated foil layer on an inside panel layer interferes with penetration of water vapor from rooms in micro-modular thermal insulation layers.Technological principles lie in the arrangement of perforation slots in the top and bottom zones of protective sheets that allows to delete excess moisture from thermal insulation layers and air layer and also leads to improvement of thermo-technical characteristics, durability and reliability in construction operation as a whole. The executed calculations of heat and humidity fields in external enclosure structures confirm advantages of the presented technical solution.Проведен анализ требований к существующим теплоизоляционным слоям в ограждающих конструкциях стеновых панелей, даны общие принципы по разработке систем теплоизоляции, обоснована необходимость разработки новой конструкции стеновой панели с повышенными теплотехническими качествами. Предлагаемая конструкция стеновой панели отличается от существующих тем, что ее наружный слой выполнен из перфорированных в верхней и нижней частях защитных листов с уложенным на них перфорированным слоем алюминиевой фольги. Функцию одного из слоев утеплителя выполняет воздушная прослойка, а второй слой выполнен в виде нескольких слоев микромодулей, разделенных перфорированной алюминиевой фольгой и сеткой. Внутренний слой бетона отделен от слоев микромодулей также алюминиевой фольгой. Защитные листы и сетка могут быть выполнены из алюминия или полиэтилена.Расположение пустотелых ячеек микромодулей в зоне отрицательных температур предотвращает накопление конденсата. Расположение перфорированных слоев алюминиевой фольги между слоями микромодулей приводит к увеличению термического сопротивления панели за счет снижения лучистой составляющей при наличии нескольких экранов и не препятствует паропроницанию слоев теплоизоляции из микромодулей. Вместе с тем размещение неперфорированного слоя фольги на внутреннем слое панели препятствует проникновению водяных паров из помещений в слои теплоизоляции из микромодулей.Технологические принципы заключаются в том, что расположение отверстий перфорации в верхней и нижней зонах защитных листов позволяет удалять избыточную влагу из слоев теплоизоляции и воздушной прослойки, что также приведет к повышению теплотехнических качеств, увеличению долговечности и надежности в эксплуатации конструкции в целом. Проведенные расчеты тепловлажностных полей в наружных конструкциях подтверждают преимущества представленного технического решения

ВЛИЯНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ НЕПЕРФОРИРОВАННОГО ЭКРАНА НА ПРОЦЕСС ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ

It is recommended to have a vapor-proof barrier on the internal side of heat insulation system in multi-layer building enclosing parts in order to ensure protection of a heat-insulation layer against humidification because relative humidity of internal air is generally higher than external one and diffusion of water steam is directed from premises outside. While having a barrier with high vapor permeability a part of moisture can be accumulated in the structure and heat insulation core and difference of actual and maximum possible partial pressures leads to condensate formation. In order to improve thermal properties of enclosing parts the necessity arises to create a vapor-proof protection screen. It complies with the design of a panel with a vapor-proof screen in the form of non-perforated aluminium foil. The given screen located at internal panel layer prevents penetration of water vapor from premises into enclosing part and heat insulation layer. In such a case condensation zones and, consequently, their moistening can occur in some layers of enclosing parts according to their thermal and physical characteristics. The paper contains a calculation of thermal and moisture regime of the enclosing parts with vapor-proof layer (non-perforated aluminium foil) located in enclosing part core between various layers. An analysis of thermal and moisture regime diagrams for multi-layer external enclosing part demonstrates that the part of non-perforated screen (aluminium foil) located between internal concrete layer and perforated heat insulation layer is considered the most rational one. At the same time other screens between separate layers are perforated.В многослойных ограждающих конструкциях зданий для защиты теплоизоляционного слоя от увлажнения рекомендуется наличие паронепроницаемого слоя на внутренней стороне системы утепления, так как относительная влажность внутреннего воздуха обычно выше, чем наружного, и диффузия водяных паров направлена из помещения наружу. При наличии с внешней стороны слоя с большой паропроницаемостью часть влаги может скапливаться в толще конструкции и утеплителя, а разница действительных и максимально возможных парциальных давлений приводит к выпадению конденсата. Для повышения теплозащитных качеств ограждающих конструкций возникает необходимость создания паронепроницаемого защитного экрана. Этому соответствует конструкция панели с паронепроницаемым экраном в виде неперфорированной алюминиевой фольги. Расположение данного экрана у внутреннего слоя панели препятствует проникновению водяных паров из помещения в ограждающую конструкцию и в слой утеплителя. При этом в отдельных слоях ограждающей конструкции в зависимости от их теплофизических характеристик могут возникать зоны конденсации и, соответственно, увлажнение их. Проведен расчет тепловлажностного режима ограждающих конструкций с расположением паронепроницаемого слоя (неперфорированной алюминиевой фольги) в толще ограждающей конструкции между различными слоями. Анализ графиков тепловлажностных режимов многослойной наружной ограждающей конструкции показывает, что наиболее рациональной является конструкция с расположением неперфорированного экрана – алюминиевой фольги – между внутренним слоем бетона и слоем перфорированного утеплителя. При этом другие экраны между отдельными слоями выполнены перфорированными

ВЛИЯНИЕ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ЭКРАНОВ НА ПРОЦЕСС ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ

The article analyses variants of the heat insulating layers disposition in relation to the cladding load-carrying structures and demonstrates prime advantages and drawbacks of the three variants. The authors notice that from the heat-engineering viewpoint the variant with exterior side winterization is the most favourable. However, utilizing micromodules as heat-insulating layers screened with leafing aluminum makes it necessary to account for the screens reflecting power. It allows reducing the irradiating component in the combined value of thermal transport through the enclosure and consequently raises the structure thermal resistance or, with parity of these values, leads to lower thickness of the heat-insulating layer. The known data applied for calculating the total heat transmission helps demonstrate reduction of the general heat flux value by 1.4 times, and the heat transmission resistance by 1.76 m2 deg./W. This allows reducing thickness of the heat-insulating layer (with regard of two screens) by 0.07 m. Computations illustrate the fact that account for the radiant reflectance of screening enables lowering the rated heat flux passing through the enclosure. Which again allows decreasing the structure thermal resistance and its general thickness (by 70 mm) at the expense of small thickness of the heat insulation of micromodules. The humidity regime calculations establish good acceptability of the enclosure service conditions in winter. The period will see no real water vapour condensation. The plotted diagrams of the cladding heat-and-humidity conditions demonstrate that condensation zones do not affect the layer of thermal insulation (micromodules). And the condensation zone with reduction of the heat-insulating layer appears only during ‘severe’ outside temperature conditions of a cold month. Reduced to 230 mm thickness of the wall construction allows utilizing ‘old’ stock of forms with prefabricated panels in parallel with energy saving during thermal treatment.Проведен анализ вариантов расположения теплоизоляционных слоев по отношению к несущим конструкциям наружных ограждений, показаны основные преимущества и недостатки трех вариантов. Отмечено, что с теплотехнической точки зрения предпочтителен вариант утепления с наружной стороны. Однако при использовании в качестве теплоизоляционного слоя микромодулей, разделенных экранами из алюминиевой фольги, необходимо производить учет отражательной способности экранов, которая позволяет снизить лучистую составляющую в общей величине теплопередачи через ограждение и таким образом повысить сопротивление теплопередаче конструкции или при равенстве этих величин привести к снижению толщины теплоизоляционного слоя. Для расчета суммарной теплопередачи использовали известные данные, с помощью которых было доказано, что величина общего теплового потока снизилась в 1,4 раза, а сопротивление теплопередаче – на 1,76 м2 град./Вт. Это позволяет уменьшить толщину теплоизоляционного слоя (с учетом двух экранов) на 0,07 м. Расчеты показали, что учет отражательной способности экранирования дает возможность снизить расчетный тепловой поток, проходящий через ограждение. Это в свою очередь позволяет уменьшить термическое сопротивление конструкции и ее общую толщину на 70 мм за счет малой толщины теплоизоляции из микромодулей. В результате расчета влажностного режима установлено, что условия эксплуатации ограждения в зимний период являются вполне приемлемыми и реальной конденсации водяного пара в этот период наблюдаться не будет. Построены графики тепловлажностного режима наружных ограждений, из которых видно, что зоны конденсации не затрагивают слой утеплителя (микромодули), а зона конденсации при уменьшении толщины теплоизоляционного слоя образовывается лишь при «жестких» условиях наружной температуры холодного месяца. Уменьшенная до 230 мм толщина стеновой конструкции позволит использовать «старый» парк форм при заводском изготовлении панелей с одновременной экономией энергоресурсов при тепловой обработке

Определение параметров электромагнитного импульса, управляющего процессом каплеобразования при сварке плавящимся электродом

Regularities on destruction of a conducting non-magnetic jet have been determined within  the limits of magnetic hydrodynamics model when the jet was subjected to longitudinal and azimuthal magnetic fields. The obtained regularities of the process makes it possible to apply them efficiently for controlling parameters of metallurgical processes and metal-transfer process at welding.В рамках модели магнитной гидродинамики установлены закономерности разрушения проводящей немагнитной струи в условиях воздействия на нее продольного и азимутального магнитных полей. Установленные закономерности процесса позволяют эффективно применять их для управления параметрами металлургических процессов и процесса металлопереноса при сварке