Теория радиационно-индуцированной температурной дозиметрии и ее применение в теплотехнике

аспирант

Северо-Восточный федеральный университет имени ,
физико-технический институт, Якутск, Россия
E–mail: *****@***ru

В радиационных явлениях происходит процесс поглощения веществом альфа-бета-гамма излучений, при этом основным фактором процесса является передача энергии излучения веществу в форме ионизирующего излучения. В процессе теплопередачи в отопительных системах происходит перенос тепловой энергии. Существует естественная аналогия между понятиями и закономерностями радиационной дозиметрии и закономерностями процессов теплопередачи на отопительных системах. Введена новая экспериментально измеряемая физическая величина, названная температурной дозой, пропорциональная количеству переданной отопительной системой теплоносителю тепловой энергии. Эта величина температурной дозы аналогична понятию экспозиционной дозы, пропорциональной количеству образованных гамма-квантами пар ионов в эталонном объеме воздуха. Температурная доза – это интегральная характеристика температурного воздействия на объект, равная площади графика зависимости температуры от времени. В международной системе единиц температурная доза имеет размерность градус на секунду. При отрицательных температурах воздействие характеризуется отрицательными дозами. Для практики предложена внесистемная единица, названная Стефаном (Ст) – градус на секунду.

Например, берем 1 литр воды и даем дозу в 1 Гр (1 Грей поглощенной дозы) в течение часа. Эту дозу равную 1 Дж/кг, умножаем на полную массу воды в 1 кг и получаем энергию воды равную 1 Дж, которая эквивалентна 4,38 калорий тепловой энергии. Если вода имела начальную температуру 00C, то она нагреется до 0,0002390C. Эту разность температур умножаем на время 60 минут и получаем температурную дозу равную 0,014Ст [4]. Аналогичным образом рассмотрим 1 кг воздуха (назовем его воздушным дозиметром), даем дозу в 1 Гр. И если воздух имел начальную температуру 00C, то нагреется на 0,0010C. Полученную разность температур умножаем на 60 минут и получаем температурную дозу, которая равна 0,06 Ст. Таким же методом зададим воздуху (1 кг) смертельную дозу (для человека) в 7 Гр в течении часа. Через час разность температур составит 0,007 0C, умножаем на время (60 минут) и находим температурную дозу равную 0,42 Ст.

Теория температурной дозиметрии позволяет экспериментально определить:

1.  теплотворные способности топливных композиций из твердых бытовых отходов,

резины пластмассы, отработанного масла, угольной крошки с помощью формулы теплового баланса: где -температурная доза, -коэффициент теплообмена печи, учитывающий уход тепла с дымовыми газами, H-теплотворность топлива (дж\кг), m-масса топлива(кг), полное время горения топлива;

2.  коэффициенты теплопроводности различных композитных материалов лед+песок, лед + земля с помощью формулы где λ – коэффициент теплопроводности, S – температурная доза, k – калибровочный коэффициент;

3.  температуропроводности различных материалов с помощью построения задачи о распределении температуры в полубесконечном стержне.