Национальной академии наук республики казахстан

Известия Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
152  
[20] Goodman R.E., Toylor R.L., Brekke T.L. A Model for the mechanics of jointed rock // Proc ASCE. – 1968. – Vol. 94, 
N SM3. – P. 32. 637-659. 
[21] Heim A. Mechanismus der ctebirgsbildung. – Bale, 1878. 
[22] Reyes S.F., Deere D.U. Elastic-Plastic analysis of underground openings by the finite element method // Proc, lst 
Congr. Int. Soc. Rock Mech. – Lisboa, 1966. – Vol. 2. – P. 477-481. 
[23] Trollope D.H. The stability of trapezoidal openings in rock masses // Felsmechanik und Ingenieurgeologie. – 1966. – 
Vol. 4, N 3. 
[24] Turner M.J., Clough R.W., Martun H.C., Topp L.J. Stiffness and deflection analysis of complex structures // J. Aero. 
Sci. – 1965. – Vol. 23. – P. 805-823. 
[25] Сейтмуратов А.Ж., Махамбаева И.У. Определение зоны взаимодействия карьера с подземными камерами в 
условиях плоской деформации // Вестник Академии наук РК. Серия физико-математический. 2014. – № 1. – С. 111-109. 
[26]  Сейтмуратов  А.Ж.,  Махамбаева  И.У.  Методика  расчета  напряженно-деформированного  состояния  горного 
массива вокруг открытых и подземных выработок // НАУКА И МИР Международный научный журнал. – 2014. – № 3(7). 
– Т. 1. – ISSN 2308-4804, ИФ-0.325. – С. 200-208.  
[27]  Сейтмуратов  А.Ж.,  Умбетов  У.У.,  Махамбаева  И.У. MASS Stress-Strain State with the Workings Interaction // 
World Applied Sciences Journal 32 (1): 116-122, 2014. ISSN 1818-4952. IDOSI Publications, 2014. DOI: 10.5829/idosi. 
wasj.2014.32.01.14510. 
[28]  Сейтмуратов  А.Ж.,  Махамбаева  И.У.  Определения  зоны  взаимодействия  карьера  с  подземными  камерами // 
Материалы IV междунар.  научной  конф. «Актуальные  проблемы  механики  и  машиностроения» 19–20 июня  Алматы                    
2014 г. – Т. II. – С. 83-90. 
[29] http://www.korkyt.kz/ 
 
REFERENCES 
 
[1] Abdyldaev E.K. Tensely-deformed state of array of mountain breeds near-by making. Frunze: Ilim, 1990. 164 p. 
[2] Aitmatov I.Т. Geomechanics of ore deposits Middle Asia. Frunze: Ilim, 1987. 246 p. 
[3] Argiris Dj. Modern of achievement in the methods of calculation of constructions with the use of matrices. М.: State 
publishing house, 1968. 240 p. 
[4] Baklashov I.В. Deformation and destruction of pedigree arrays. М.: Bowels of the earth, 1988. 271 p. 
[5] Barujzcki U.В. Application of method of potential for the decision of tasks of theory of resiliency. Kyiv: of Kyiv 
engineer-building Institute, 1975. 
[6] Vovk А.А., Black G.I. Development - deposits useful minerals combined by a method. Kyiv: Naykova dumka, 1965. 
[7] Galustian E.L. Management by geomechanical processes in careers. М.: Bowels of the earth, 1980. 237 p. 
[8] Glyhko В.Т., Shirokov А.Z. Mechanics of mountain breeds and guard of making. Kyiv: Naykova dumka, 1967. 154 p. 
[9] Dinnik А.N. About pressure of mountain breeds and calculation of round mine // Engineer worker. 1925. N 7. P. 1-10. 
[10] Erjanov Dj.S., Karimbaev Т.D. Method of eventual elements in the tasks of mechanics mountain breeds. Alma-Ата: 
Science, 1957. 238 p. 
[11] Zenkevith О. Method of eventual elements in the technique.-М.: World, 1975.- 542 with. 
[12] Seitmuratov A.Zh. Method of decouplig in the theory of oscillation of double-layer plate in the building constructions. 
М., 2006. N 3. P. 31-32. 
[13] Seitmuratov A.Zh. Determination of frequency of eigentones of plate Announcer Treasury, series of mathematician, 
mechanic, informatics. 2010. N 4(67). 
[14] Seitmuratov A.Zh., Umbetov U.U. С28. Design and prognostication of dynamics of the multicomponent deformed 
environment. Monografia: The Korkyt Ata Kyzylorda State University, Taraz State University Named After M. Kh. Dulaty, 
Taraz, 2014. 232 p. 
[15] Barla G. A method for the analysis of stress in brittle rock // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 1969. Vol. 9, N 1. P. 87-102. 
[16] Ghang G.Y., Duncan J.M. Analysis of soil movement around a deep excavation // Proc. ASCE. 1970. Vol. 96, N 5.                   
P. 1655-1681. 
[17] Glough P.W. The finite element mtthod in structural mechanics. Ch. 7 in: Stress Analysis. Ed. O.C. Zienkiewicz and 
G.S. Holister. wiley, 1965. 420 p. 
[18] Dunlop P., Duncan J.M. Development of failure around excavated slopes Pros ASCE. 1970. Vol. 96, N SM2. P. 471-493. 
[19] Drucker D.C., Pragger W. Soil mechanics and plastic analysis of limit desing. Quart. of Appl. Math. 1952. Vol. 10,            
N 2. P. 157-165. 
[20] Goodman R.E., Toylor R.L., Brekke T.L. A Model for the mechanics of jointed rock. Proc ASCE. 1968. Vol. 94,                         
N SM3. P. 32. 637-659. 
[21] Heim A. Mechanismus der ctebirgsbildung. Bale, 1878. 
[22] Reyes S.F., Deere D.U. Elastic-Plastic analysis of underground openings by the finite element method. Proc, lst Congr. 
Int. Soc. Rock Mech. Lisboa, 1966. Vol. 2. P. 477-481. 
[23] Trollope D.H. The stability of trapezoidal openings in rock masses // Felsmechanik und Ingenieurgeologie. 1966.                  
Vol. 4, N 3. 
[24] Turner M.J., Clough R.W., Martun H.C., Topp L.J. Stiffness and deflection analysis of complex structures // J. Aero. 
Sci. 1965. Vol. 23. P. 805-823. 
[25] Seitmuratov A.Zh., Makhambayeva I.U. Determination of zone of cooperation of quarry with underground chambers in 
the conditions of flat deformation // Announcer of Academy of sciences of RK Series of physics- mathematical. 2014. N 1.                       
P. 111-109. 

ISSN 2224-5278                                                                                 Серия геологии  и технических наук. № 6. 2016 
 
 
153 
[26] Seitmuratov A.Zh., Makhambayeva I.U. Methodology of calculation of the tensely-deformed state of mountain range 
round the open and underground making // SCIENCE And WORLD the International scientific magazine. 2014. № 3(7). Vol. 1. 
ISSN 2308-4804, IF- 0.325. P. 200-208. 
[27] Seitmuratov A.Zh., Umbetov U.U., Makhambayeva I.U. MASS Stress - Strain State with the Workings Interaction // 
World Applied Sciences Journal. 2014. N 32(1). P. 116-122. ISSN 1818-4952. IDOSI Publications, 2014. DOI: 10.5829/idosi. 
wasj.2014.32.01.14510. 
[28] Seitmuratov A.Zh., Makhambayeva I.U. Determinations of zone of cooperation of quarry with underground chambers 
// Materials of IV of international scientific conference "issues of the day of mechanics and engineer" of June, 19-20 Almaty 
2014. Vol. II. P. 83-90. 
[29] http://www.korkyt.kz/ 
 
 
А. Ж. Сейтмұратов
1
, И. Ө. Махамбаева
1
, Н. К. Медеубаев
2 
 
1
Қорқыт ата атындығы Қызылорда мемлекеттік университеті, Қызылорда, Қазақстан,
 
2
Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті, Қарағанды, Қазақстан
 
 
МАССИВТІҢ ҚАЗБА МАҢЫНДАҒЫ  
КЕРНЕУЛІ-ДЕФОРМАЦИЯЛАНҒАН КҮЙІН ТАЛДАУ 
 
Аннотация. Жұмыста пайдалы қазбалардың кен орнын игеру кезіндегі туындайтын массивтің кернеулі-
деформацияланған  күйі  иілмейтін,  бұзылмайтын  жəне  қайта  бөлістірілмейтін  кернеуге  əкеліп  соғатын  күр-
делі көріністің эксперименнттік деректер арқылы талдауы жəне əдеби шолуы келтіріледі.Осыған байланысты 
жұмыстың  мақсаты  массивтің  кернеулі-деформацияланған  күйін  жақын  қазбалар  жағдайында  аралас  кен 
орындарының өңделуі кезінде біртекті емес жəне иілмейтін тау  жыныстарының деформациясын математи-
калық модель арқылы бағалау жəне əдістемесін негіздеу болып табылады. 
Түйін сөздер: матрица қаттылығы, шекаралық кернеу, массив, модель. 
 
 
 
Сведения об авторах: 
Сейтмуратов Ангысын Жасаралович – д. ф.-м. н., профессор кафедры «Физика и математика». 
Махамбаева  Индира  Утепбергеновна – к.  ф.-м.  н.,  старший  преподаватель  кафедры  «Вычислительная 
техника и информационные системы» КГУ им. Коркыт Ата. 
Медеубаев  Нурболат  Куттымуратович – старший  преподаватель  кафедры  «Алгебра,  мат.  логика  и 
геометрия» КарГУ им. Букетова. 
 
 
 
 
 
 
 

Известия Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
154  
N E W S 
OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN 
SERIES OF GEOLOGY AND TECHNICAL SCIENCES 
ISSN 2224-5278 
Volume 6, Number 420 (2016), 154 – 161
 
 
 
A. A. Genbach, N. O. Jamankulova 
 
Almaty University of Power Engineering & Telecommunications, Almaty, Kazakhstan. 
E-mail: dnellya@mail.ru 
 
THE LIMITING CONDITION  
OF CAPILLARY-POROUS STRUCTURE  
UNDER THE SINGLE STEAM BUBBLE
 
 
Abstract.  On the basis of the solution of non-stationary heat conduction equations for different boundary 
conditions the analogy of three different heat transfer processes are presented: the microprocesses of heat transfer 
and dynamics of steam bubbles growing in the cells of the capillary-porous structure (the first analogy), the macro-
processes of damage of heat exchange surface with a porous fragile low thermal conductivity coating (the second 
analogy) and the cooling depth of the steam generating surface with the tear-off particles at thermal stresses of 
compression for the limiting condition surface of the metal and fragile porous coating (the third analogy). The cha-
racteristics of heat exchange checked by an integral and cinema method are given. Law of bubbles growth in the cells 
of structure is determined experimentally, taking into account the excess fluid and thermal storage capacity of the 
walls. The porous coating promotes the larger and more uniform thickness of a boundary layer and slight size of 
temperature fluctuations in a wall. Researches allow to prevent and expand the crisis limits of heat exchange and 
emergence of the limiting condition of a surface and to optimize a selection of fragile porous coating. 
Key words: single (individual) steam bubble; capillary-porous structure; fluid excess; heat exchange crisis. 
 
 
УДК 536.483 
 
А. А. Генбач, Н. О. Джаманкулова  
 
Алматинский университет энергетики и связи, Алматы, Казахстан 
 
ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ  
КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ 
 ПОД ИНДИВИДУАЛЬНЫМ ПАРОВЫМ ПУЗЫРЕМ
 
 
Аннотация.  На  основе  решения  уравнения  нестационарной  теплопроводности  для  различных  гранич-
ных  условий  представлена  аналогия  трех  различных  процессов  теплопередачи:  микропроцессов  теплопе-
редачи  и  динамики  паровых  пузырей,  растущих  в  ячейках  капиллярно-пористой  структуры  (первая  ана-
логия),  макропроцессов  разрушения  поверхности  теплообмена  с  пористым  плохотеплопроводным  хрупким 
покрытием (вторая аналогия) и глубины захолаживания парогенерирующей поверхности с величиной отры-
вающихся частиц от термонапряжений сжатия в случае предельного состояния поверхности металла и хруп-
кого пористого покрытия (третья аналогия). Даны характеристики теплообмена, проверенные интегральным 
и кинематографическим методом. Закон роста пузырей в ячейках структуры определен экспериментально с 
учетом  избытка  жидкости  и  теплоаккумулирующей  способности  стенки.  Пористое  покрытие  способствует 
большей  и  более  равномерной  толщине  погранслоя  и  незначительной  величине  пульсаций  температуры  в 
стенке. Исследования позволяют предотвращать и расширять пределы кризис теплообмена и возникновение 
предельного состояния поверхности и оптимизировать подбор хрупких пористых покрытий. 
Ключевые  слова:  одиночный  (индивидуальный)  паровой  пузырь;  капиллярно-пористая  структура; 
избыток жидкости; кризис теплообмена. 

ISSN 2224-
Введ
плуатирую
тельности
плотности
дение  вы
предельно
Разра
вместном 
нии  и  на 
сировку  т
водится  ц
ракетного
гом – тре
кризиса 
структуро
Задач
рассматри
вом  испа
капиллярн
рирующей
На  рисун
верхность
Рисунок 1
пор
4 – пароге
пов
Испо
принимае
капиллярн
Темп
мерным у
Радиу
можно оп
-5278             
ение.  Совре
ются в мета
и  агрегатов, 
и  тепловыде
ысокотемпер
ого состояни
аботка  и  ис
действии м
поверхност
теплообмен
целенаправл
о типа, из со
ебуется  созд
теплообмен
ой. 
ча  об  испар
ивалась  ран
арении  плен
но-пористой
й поверхнос
ке 1 предст
ью в ячейках
 – Модель соп
ристой структу
нерирующая п
верхности, вып
6 – 
льзуем  реш
емого  полуо
но-пористой
пературное  п
уравнением т
ус  «сухого»
пределить по
                      
еменные  пр
аллургии и э
снижения  к
елений,  одн
ратурных  и 
ия обогрева
сследование
массовых и 
ти  структур
на  и  интенс
ленное  разр
опел которы
дание  охлаж
на  и  разру
рении  пленк
ее  в  работа
нки  жидкос
й  структуры
сти, которая
тавлена  мод
х генерации
прикосновения
уры: 1 – порис
поверхность; 5
полненной из н
пар; 7 – «сухо
шение  задач
ограниченны
й структуры
поле  в  плас
теплопрово
»  пятна  в  о
о формуле: 
                     
ромышленны
энергетике. 
капитальны
нако  при  это
высокотепл
аемой поверх
е  капиллярн
капиллярны
ы,  позволил
сифицирова
ушение  мат
ых истекают
ждающей  си
ушения  па
ки  жидкости
ах [1, 2]. Рас
сти,  находя
ы,  путем  по
я принимает
дель  соприк
и пара порис
я паровых пузы
стая структура;
5 – фронт распр
нержавеющей 
е» пятно; 8 – ф
чи  об  испар
ым  (δ→∞),
ы. 
стине,  покры
дности: 


основании 
                      
 
155 
ые  огнетехн
Для увелич
ых  и  эксплуа
ом  сокраща
лонапряжен
хности.  
но-пористых
ых сил, созд
ли  расшири
ать  процесс
териала,  на
т сверхзвуко
истемы  сами
арогенериру
и  с  поверхн
ссмотрим  н
ящейся  под
двода  тепло
тся как беск
косновения 
стой структу
 
 
ырей с пароген
; 2 – ячейка ген
ространения те
стали и меди (
фронт распрос
 
рении  пленк
полагая,  чт
ытой  порист
2
2
x
T
a
T






парового  п
   Серия геол
нические  ус
чения удельн
атационных
ается  длител
нных  проце
х  систем  ох
дающих нед
ить  отвод  те
ы  теплопер
пример,  с  п
овые высоко
их  сопел  и 
ующей  пов
ности  твердо
естационарн
д  паровым 
оты  из  акку
конечная пла
паровых  пу
уры. 
нерирующей по
нерации пара; 
емпературной 
(пунктирная л
транения легк
ки  жидкост
то  пленка  т
той  структу
.
T
                 
пузыря,  согл
логии  и техн
становки  и  а
ной техноло
х  расходов  и
льность  их  э
ессов  связан
хлаждения, 
догрев и ско
епловых  пот
редачи.  В  о
помощью  о
отемператур
камер  сгора
верхности, 
ого  тела  дл
ный  теплоо
пузырем,  р
умулирующ
астина толщ
узырей  с  па
оверхностью в
3 – ячейка пит
волны h в объ
иния) (глубин
кой (паровой) ф
ти  с  поверх
толщиной  δ
урой,  может
                    
ласно  рассм
нических наук
агрегаты  ши
огической п
имеют  мест
эксплуатаци
но  с  возник
работающи
орость пото
токов,  увел
одном  случ
огнеструйны
рные потоки
ания  для  ис
покрытой 
ля  различны
обмен  при  м
растущим 
его  объема 
щиной δ
пл
 (р
арогенериру
 
в ячейках генер
тания жидкост
ъеме теплогене
а захолаживан
фазы 
хности  тверд
0
  находится
т  быть  опис
                   
матриваемо
к. № 6. 2016 
 
ироко  экс-
производи-
то  высокие 
ии.  Прове-
кновением 
их  при  со-
ока в сече-
личив  фор-
чае  произ-
ых  горелок 
и, а в дру-
сключения 
пористой 
ых  условий 
микрослое-
в  ячейках 
парогене-
рисунок 1). 
ующей  по-
рации пара 
тью;  
ерирующей 
ния);  
дого  тела, 
я  в  ячейке 
сано  одно-
             (1)
й  модели, 

Известия Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
156  
,
)
(
2
3
0
0
p
f
p
c
tg
tg
R
сп











                                            (2) 
где α – угол между поверхностью нагрева и клиновидным микрослоем, находящимся под пузырем 
с  радиусом  R
сп
;  Р – перегрев  жидкости  (тепловой  параметр)  и 
)
( p
f 
определяются  по  соотно-
шениям (3) и (4). 









r
T
T
c
P
S
3
)
(
4
0
,                                                            (3) 
.
~
4
3
)
(
4
3
1
2
1
1
2
2
2
1
)
1
2
(
4
)
2
(
5
,
0
)
1
2
(
)
2
(
393
.
0
2
1
2
)
(
0
2
2
2
0
0
2
5
,
1
2
/
3
2





p
a
p
p
arctg
p
p
p
p
p
p
p
p
p
f
























                    (4) 
Принятые обозначения: 
r
 – координата парогенерирующей поверхности, покрытой пористой 
структурой;  R
сп
 – радиус  «сухого  пятна»  вдоль  координаты r; 
0

–  толщина  жидкостной  пленки;  
0

− время  полного испарения микрослоя толщиной 
0

; Т
0 
= Т(х,0) – температура  жидкости при 
τ=0  (начальная  температура  жидкости  на  стенке);  Т
S
 – температура  насыщения; 



,
-  тепло-
проводность  стенки  и  жидкости; 



,
,
c
–  теплоемкость  стенки,  плотность  стенки  и  жидкости;             
а – коэффициент температуропроводности; 
r
– теплота парообразования.  
Вопросы  влияния  режимных  и  конструктивных  факторов  на  процесс  кипения  жидкости  в 
ячейках пористой структуры ранее исследовались в работах [3-12]. 
Для капиллярно-пористой системы, работающей в поле массовых сил, нами определен закон 
роста паровых пузырей [3] как 
.
)
(
1
1
,
54
2
1
1
,
0
0










п
ж
d
m
m
Ja
a
R

 
Тогда уравнение для R
сп
 преобразуется к виду: 


,
1
,
54
2
)
/
(
1
)
(
2
3
1
,
0
Ja
a
m
m
R
p
f
p
c
tg
R
п
ж
d
сп









                              
 (5) 
где отношение 
K
R
R
d
сп

 представляет собой коэффициент «сухого» пятна.  
В  общем  случае  в  исследованной  капиллярно-пористой  системе  охлаждения  влияние  недо-
грева,  скорости  жидкости  и  теплофизических  свойств  жидкости  и  поверхности  нагрева  аппрок-
симируется осредненным выражением вида: 
 


,
42
,
2
1
0



СТ
ж
d
k
k
R
R
R
 
где 
m
~
=1 … 14; W
0 
= (1,1×10
-3
…0,1)  м/c; 





r
m
lq
m
W
п
ж
0
; 
l
 – высота  теплообменной  по-
верхности; 

-  пористость  структуры;  δ
φ
 – толщина  пористой  структуры; 
1
,
0
~
1 m
k
ж


; 

ISSN 2224-5278                                                                                 Серия геологии  и технических наук. № 6. 2016 
 
 
157 
5
,
0
)
(
)
(
1















с
с
k
СТ
 – коэффициенты,  учитывающие  избыток  жидкости  и  теплоаккумули-
рующую способность стенки; 
п
ж
m
m
m

~
 – параметр, учитывающий избыток жидкости. 
Избыток жидкости 
m
~
 в сечении пористой структуры создает течение с малым недогревом и 
незначительной скоростью W
0
, что снижает осредненную величину отрывного радиуса пузыря 
0
R
 
до величины 
d
R
. Это связано с уменьшением среднемассовой температуры, которое приводит к 
падению  перегрева  пленки  жидкости,  окружающей  пузырь,  и  может  вызвать  его  частичную 
конденсацию [7].  
Динамический  угол  смачивания  в  исследованиях  получен 


= 80 град. (см.  рис.1);  угол                      
α = 5
о
 30′ ; 
K
= 0,5. 
Закон  роста  паровых  пузырей  R
d
  учитывает  искажение  формы  и  очертание  пузырей  за  счет 
избытка  жидкости  m
ж
  по  отношению  к  расходу  генерируемого  пара  m
п
.
 
Число  Якоба 







r
Т
с
Ja
р
; ΔТ = температурный напор; ρ" – плотность пара; 
п
ж
m
m
m

~
– избыток жидкости. 
Время 
0

  время  полного  испарения  микрослоя  толщиной 
0

,  при  котором  под  пузырем 
устанавливается «сухое» пятно (r = R
сп
), определяется из выражения (4). 

жүктеу/скачать 14,97 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: