Владимир Михайлович Фокин — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры энергоснабжения, теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции
400005, г. Волгоград, пр-т им. Ленина, д. 28
РИНЦ AuthorID: 635951
Vladimir M. Fokin — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Energy Supply, Heat Engineering, Heat Gas Supply and Ventilation
28 Lenin Ave., Volgograd, 400005
RSCI AuthorID: 635951
Андрей Васильевич Ковылин — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры энергоснабжения, теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции
400005 г. Волгоград, пр-т им. Ленина, д. 28
РИНЦ AuthorID: 554124, Scopus: 5721414300, ResearcherID: N-7036-2016
Andrey V. Kovylin — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Energy Supply, Heat Engineering, Heat Gas Supply and Ventilation
28 Lenin Ave., Volgograd, 400005
RSCI AuthorID: 554124, Scopus: 5721414300, ResearcherID: N-7036-2016
Введение. Рассматривается метод теплозвуковой аналогии, с помощью которого определяются теплозвукофизические свойства твердых строительных материалов. Приведено математическое исследование, которое позволило выявить параметры, зависимости и критерии, характерные для процесса распространения температурных и звуковых волн в твердых материалах, и вывести новый физический смысл температуропроводности. Математический эксперимент подтвержден проведенным экспериментальным исследованием на образце из фторопласта.
Материалы и методы. Разработанная авторами методика определения комплекса теплозвукофизических свойств твердых материалов базируется на теплозвуковой аналогии. Температурные и звуковые колебания (волны) распространяются в твердом теле по закону косинуса и легко создаются в лабораторных условиях, что дает возможность провести экспериментальное исследование, основанное на измерении температуры и плотности теплового потока на поверхности образца.
Результаты. На основании проведенного эксперимента на исследуемом образце получены экспериментальные данные по температурам и тепловому потоку, что позволило, используя разработанную авторами методику, рассчитать теплозвукофизические свойства материала: теплопроводность, объемную теплоемкость, температуропроводность, поверхностную скорость температурной волны, а также акустическую скорость звука в материале. Математический эксперимент по теплозвуковой аналогии дал возможность установить закон температурной волны. Выведенное правило температурной волны позволило сформулировать новый физический смысл температуропроводности вещества.
Выводы. Полученные экспериментальным путем теплозвукофизические свойства материала согласуются с данными, приведенными в справочной и технической литературе, расхождение не превышает 5 %, что подтверждает проведенный математический эксперимент. Теплозвуковая аналогия позволяет определять не только температуропроводность, но и скорость звука в материалах по температурным и тепловым измерениям на поверхности.
Introduction. The article addresses the method of thermal and acoustic analogy, used to determine thermal and acoustic properties of solid building materials. A mathematical study is provided, which enables identifying parameters, dependencies and criteria characteristic of the propagation of temperature and sound waves in solid materials and to derive a new physical meaning of thermal conductivity. The mathematical experiment is confirmed by the experimental study conducted using a fluoroplastic specimen.
Materials and methods. The method developed by the authors for determining a set of thermal and acoustic properties of solid materials is based on thermal and acoustic analogy. Temperature and sound vibrations (waves) propagate in a solid body according to the cosine law and are easily reproduced in laboratory conditions, which made it possible to conduct an experimental study by measuring the temperature and density of a heat flux on the surface of a specimen.
Results. Experimental data on temperature and heat flow were obtained from the experiment conducted using the specimen under study, which made it possible, using the methodology developed by the authors, to identify thermal and acoustic properties of the material, including thermal conductivity, volumetric heat capacity, thermometric conductivity, surface veloci-ty of temperature waves, as well as the acoustic velocity of sound in the material. In addition, the mathematical experiment on thermal and acoustic analogy allowed the authors to establish the law of a temperature wave. Moreover, this law enabled formulating a new physical meaning of thermal conductivity of a substance.
Conclusions. Experimentally identified thermal and acoustic properties of the material are consistent with the data provided in the reference and engineering literature, the discrepancy does not exceed 5 %, which confirms the validity of the mathematical experiment. Thermal and acoustic analogy makes it possible to determine not only the thermal conductivity, but also the speed of sound in materials by temperature and heat measurements taken on the surface.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.