In this work, an effort has been made to determine the effect of different shape surgical burr on the thermogenesis during bone osteotomy. The abrasion during bone grinding leads to heat generation and subsequently rise in the temperature which may have adverse effects such as osteonecrosis, blood coagulation in the carotid artery, damage to sciatic nerves, and even loss of vision. So, mitigating the temperature rise during bone grinding is of paramount importance. Especially, in endoscopic endonasal approach (EEA) in which nasal passage is used for the inserting the grinding burr and reaching the target region. The miniature abrasion can significantly increase the temperature and hence leads to the thermal damage to nerves surrounding the temporal and frontal lobe. These parts of the brain controls movement, problem solving ability, behavior, personality mood, hearing, language, memory, speech, breathing, heart rate, consciousness etc. Furthermore, neurosurgeons rely on their personal surgical experience for estimating the temperature rise during grinding. However, this is much difficult for novice surgeons. Therefore, it becomes critically important to preserve the soft neural tissues and nerves amid bone grinding. To overcome these concerns, infrared thermography technique has been exploited to determine the possibility of thermogenesis during bone grinding by measuring the temperature rise and its distribution using infrared camera. All experiments have been carried at a constant set of process variables. The grinding zone is continuously flooded with the irrigating solution to remove the heat and bone debris away from the grinding site. It has been observed that convex tool shape generated lower maximum temperature i.e. 46.03 ℃ among all tools. The temperature produced by the convex tool is 12.06% lower than spherical tool, 33.39% lower than cylindrical tool, and 10.55% lower than tree-shape tool. The results showed that convex shape tool could prevent thermal necrosis in the bone as temperature caused (i.e. 46 ℃) was less than the threshold limit of osteonecrosis. Thermograms revealed that infrared thermography technique could be implemented for the in-vivo surgical operations for the measurement of temperature during bone grinding.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono krótką charakterystykę najczęściej stosowanych metod analizy termicznej oraz możliwości pomiarowych, jakie stwarzają poszczególne metody. Omówiono również wybrane właściwości fizykochemiczne azotanu(V) amonu oraz związane z nimi zagrożenia. Na podstawie dostępnej literatury dokonano oceny i klasyfikacji związków mających różny wpływ na rozkład termiczny azotanu(V) amonu. Związki te podzielono na substancje obojętne, promujące oraz inhibitujące rozkład termiczny azotanu(V) amonu.
EN
A review, with 39 refs., of the fundamentals of the most commonly used methods of thermal anal. (TG, DTA and DSC) and the measurement possibilities offered by each method. Selected phys. chem. properties of NH₄NO₃ and associated hazards were presented. Inorg. additives used or possible to be used in a mixt. with NH₄NO₃ and their effect on the course of exothermic decompn. were discussed. Mainly materials that can enrich NH₄NO₃ with nutrients, but also other inorg. salts as well as mine and waste raw materials, were considered.
Two-component deep eutectic solvents (DES) based on choline dihydrogencitrate and glycerol or urea were tested as starch plasticizers. Thermal analysis techniques were applied to characterize the properties of starch/DES systems. The X-ray diffractometry measurements revealed a significant decrease in crystallinity indicating that used DES exhibited the ability to penetrate the ordered regions of potato starch, which is a necessary feature of a true plasticizer. However, the differential scanning calorimetry and dynamic thermal analysis results surprisingly showed an increase of Tg of starch materials indicating chemical crosslinking at elevated temperature. The eutectic solvents based on choline dihydrogencitrate could act as a plasticizer and a simultaneously crosslinking agent.
The effect of modification of sisal fibre with propionic anhydride and vinyltrimethoxy silane on the microbiological stability of poly(hydroxybutyrate-co-valerate) (PHBV) was investigated. The effect of the coupling agent – PHBV grafted with maleic anhydride (PHBV-g-MA) was also investigated. The best adhesion at the interface was observed for propionylation of sisal fibre, which improved the thermal properties of the composites. Composites with modified sisal fibre were characterized by higher activation energy (155 kJ/mol), which is related to stronger interactions at the matrix-fibre interface. In the microbial growth test, all biocomposites showed a decrease in molecular weight due to enzymatic degradation by Aspergillus niger. The most resistant to microorganisms was the composite containing propionylated sisal fibre. DMTA and TGA also confirmed the highest microbiological stability of the composite with the addition of propionylated sisal fibre, as evidenced by the smallest change in the properties after the microbiological growth test. In contrast, PHBV- g-MA caused significant enzymatic degradation due to the presence of large amorphous regions.
PL
Zbadano wpływ modyfikacji włókna sizalowego bezwodnikiem propionowym i winylotrimetoksy silanem na stabilność mikrobiologiczną poli(hydroksymaślanu-co-walerianianu) (PHBV). Zbadano również wpływ środka sprzęgającego − PHBV szczepionego bezwodnikiem maleinowym (PHBV-g-MA). Najlepszą adhezję na granicy faz stwierdzono w przypadku zastosowania propionylowania włókna sizalowego, co poprawiło właściwości termiczne kompozytów. Kompozyty z modyfikowanym włóknem sizalowym charakteryzowały się wyższą energią aktywacji (155 kJ/mol), co wiąże się z silniejszymi oddziaływaniami na granicy faz osnowa-włókno. W teście wzrostu drobnoustrojów wszystkie biokompozyty wykazywały zmniejszenie masy cząsteczkowej na skutek enzymatycznej degradacji przez Aspergillus niger. Najbardziej odporny na działanie mikroorganizmów były kompozyt zawierający propionylowane włókno sizalowe. DMTA i TGA potwierdziły również najwyższą stabilność mikrobiologiczną kompozytu z dodatkiem propionylowanego włókna sizalowego, o czym świadczy najmniejsza zmiana badanych właściwości po teście wzrostu mikrobiologicznego. Natomiast, PHBV-g-MA powodował znaczną degradację enzymatyczną ze względu na obecność dużych obszarów amorficznych.
This paper presents the results of a thermal computational analysis of a two-dimensional laser array emitting from a surface. The array consisted of eight equispaced ridge-waveguide edge-emitting nitride diode lasers. Surface emission of light was obtained using mirrors inclined at 45°. The authors investigate how the geometrical dimensions of the array emitters and their pitch in the array affect the increase and distribution of temperature in the device. They also examine the influence on the temperature increase and distribution of the thickness of the insulating SiO₂, the thickness of the gold layer forming the top contact of the laser, and the thickness of the GaN substrate, as well as the influence of the ridge-waveguide width.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The aim of the work was to perform experimental tests for thermal analysis on the outer surface of the radiator. For this purpose, a localized test stand was used in one of the lecture rooms in Kielce University of Technology. The experiment concerned the isothermal character of a radiator during its operation. Temperature distribution was verified with two different methods: thermocouples and thermovision camera. The radiator was divided into 8 measuring fields and temperature was measured in each of them. The experiments were conducted for different supply flow rates of the medium. The results were presented by means of diagrams comparing both methods of temperature survey.
In many foundries, numerical simulation is used to determine the origins of different defects as this tool allows the acceleration of the design process. However, the databases provided by different software do not seem to tally with the actual properties of the material. In fact, every foundry uses a different grade of steel and varying mixtures of sand. An evaluation of the impact of different material properties showed the importance of measuring every physical property to improve the database of the software. Following this, an experiment was conducted to evaluate the gap between numerical simulations and the results obtained through experimentation. This experiment, called thermal analysis, consists in measuring the solidification and cooling of a cylinder filled with liquid steel. After the calculation of the steel properties and a simulation with real experimental parameters, a comparison between each cooling curve was realized. This comparison shows that the calculated properties provide a simulated cooling curve which is closer to the experimental curve than the properties in the original database. We did not explore all of the metal properties in this study, but the modification of the sand properties was explored, together with the thermal conductivity of the steel and sand. These other measurements will be obtained in a future study.
The research’s primary goal is to identify the heat source and thermal material model parameters for the numerical simulation of the laser engineered net shaping (LENS). Inconel 718 was selected as a case study for the current investigation. The LENS process’s numerical model was developed within commercial finite element software and was used as a direct problem model during the parameter identification stage. Experimental data were obtained based on a rectangular-shaped sample with thermocouples located under the based material surface. The recorded thermal profiles were used to establish a goal function for the parameter identification stage. As a result, parameters describing the melt pool geometry during the additive manufacturing, as well as thermal coefficients describing interactions between the sample material and surrounding/base material, were determined.
The article concerns the experimental verification of the numerical model simulating the solidification and cooling processes proceeding in the domain of cast iron casting. The approximate course of the function describing the evolution of latent heat and the value of substitute specific heat resulting from its course were obtained using the thermal and derivative analysis (TDA) method The TDA was also used to measure the cooling curves at the distinguished points of the casting. The results obtained in this way were compared with the calculated cooling curves at the same points. At the stage of numerical computations, the explicit scheme of the finite difference method was applied. The agreement between the measured and calculated cooling curves is fully satisfactory.
This paper presents a comparison of an AC radial flux interior permanent magnet (IPM) motor with the distributed winding (DW) and concentrated winding (CW). From time to time, manufacturers of electric vehicles change the design of electric motors, such changes may include changing the DW into CW and vice versa. A change to the winding in a radial permanent magnet synchronous motor may lead to a change in motor parameters during motor operation and /or change in the distribution of the magnetic field and thermal circuit of the electrical machine. The electromagnetic analysis, efficiency map, mechanical stress, and thermal analysis of the machine with the DW and CW are presented in this paper. This article describes the advantages and disadvantages of selected stator winding designs and helps understand manufacturers’ designers how the DW and CW play a key role in achieving the designed motor’s operational parameters such as continuous performance. Analyzing the performance of both machines will help identify their advantages and disadvantages with regard to thermal phenomena, magnetic field and operational parameters of the presented IPM prototypes. Both prototypes are based on commonly used topologies such as 12/8 (slot/pole) and 30/8 (slot/pole) IPM motors consisting of magnets arranged in a V-shape. The AC IPM motor was designed for an 80 kW propulsion system to achieve 170 N·m at a base speed of 4 500 rpm. Modern CAD tools are utilized throughout the numerical computations based on 2-D finite element methods. Selected test data are used to verify and validate the accuracy of finite element models.
Polyethylene plastics are used in various branches of the global industry, mainly in extrusion and injection technology, in form of pipes, foils, various types of packaging. The properties of polymer materials largely depend on the conditions of use: temperature, load time, type of deformation, atmospheric conditions, UV radiation, as well as design solutions, parameters of the soil in which the pipeline works, pressure from the soil and external forces, e.g. car traffic. The above-mentioned factors can significantly affect the chemical, physical, mechanical and aesthetic properties of polymer materials [1, 2]. The paper presents DSC measurements for polyethylene, thermal analysis of dynamic mechanical properties, and results of experimental examinations of pipe loading with the forces of 500N, 1000N, 1500N and 2000N acting on the ground. Using resistance strain gauges at equal intervals on the pipe, lateral strains on the lower and upper surface of the pipe were measured at the moment of loading and after 10 minutes.
PL
Tworzywa polietylenowe znajdują zastosowanie w różnych gałęziach światowego przemysłu, głównie w technologii wytłaczania i wtrysku, w postaci rur, folii, różnego rodzaju opakowań. Właściwości materiałów polimerowych w dużej mierze zależą od warunków użytkowania: temperatury, czasu obciążenia, rodzaju odkształcenia, warunków atmosferycznych, promieniowania UV, a także rozwiązań konstrukcyjnych, parametrów gruntu, w którym pracuje rurociąg, parcia od gruntu i zewnętrznej siły, np. ruch samochodowy. Wymienione czynniki mogą mieć istotny wpływ na właściwości chemiczne, fizyczne, mechaniczne i estetyczne materiałów polimerowych [1,2]. W niniejszej pracy przedstawiono pomiary DSC polietylenu, analizę termiczną dynamicznych właściwości mechanicznych, oraz wyniki badań doświadczalnych obciążenia rury działającymi siłami: 500 N, 1000 N, 1500 N i 2000 N. Za pomocą tensometrów oporowych rozmieszczonych w równych odstępach na rurze zmierzono odkształcenia boczne, na dolnej i górnej powierzchni rury, w momencie obciążenia i po 10 minutach.
Skaningowa kalorymetria różnicowa (DSC) jest jedną z najczęściej stosowanych laboratoryjnych technik analizy termicznej, znajdującą również zastosowanie przemysłowe. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie definicji, podstaw teoretycznych oraz możliwości zastosowania skaningowej kalorymetrii różnicowej w przemyśle odlewniczym. Zaprezentowano w nim wykorzystanie DSC w analizie różnic struktury fazowej odlewów ze stopu AI-Zn-Mg, wykonanych w technologii masy bentonitowej oraz odlewaniu kokilowym.
EN
Differential scanning calorimetry (DSC) is one of the most commonly used laboratory thermal analysis techniques, also finding industrial applications. The aim of this article is to present the definition, theoretical basis and the possibility of applying differential scanning calorimetry in the foundry industry. As an example of application, this article presents the results of the DSC analysis of AI-Zn-Mg alloy cast made in two different types of casting processes (sand mold and permanent mold).
On the medical device market there are several types of stationary and portable incubators that can be used in the care of infants. The prototype of a textile incubator made as part of this work consists of five material layers. The textile incubator is equipped with a functional heating and cooling mat, which is made on the basis of 3D channeled weft-knitted fabric. Its function is to generate heat and maintain it inside the textile incubator or to cool the baby's body while using therapeutic hypothermia. The mat is equipped with hoses transporting the heating or cooling medium. The mat, depending on variable input parameters, can emit heat in the range from 1.15 W to 86.88 W. In case of the cooling function, it can receive heat in the range from −4.32 to −27.96 W. This indicates a large adjustment range of the amount of heat supplied and received, which is a positive feature, and enables programming the heat balance to ensure comfort for the baby. The analysis of temperature measurements on the mat surface confirmed that maximum temperature differences do not exceed 1.6°C.
The main purpose of the present paper is to distinguish water located in various types of pores contained within cement paste. The water sorption isotherm is the starting point of the experimental analysis. The investigation was conducted employing the conventional gravimetric method on cement paste composed with w/c=0.5. The investigation was conducted for the following relative humidity values: 11%, 54%, 75%, 84%, 93%, 97% and 100%. Once samples reached the equilibrium water content they were investigated by means of differential scanning calorimetry (DSC), which enabled us to record exothermic peaks corresponding to the crystallization of different water portions. Moreover, we intended to investigate the thermodynamic characteristics of the liquid phase confined within cementitious materials. Hence, the artificial pore solution was prepared. In order to determine the phase transition temperature and the amount of formed ice, the solution was used to saturate silica gel, which is a chemically passive material. Then the thermal analysis was conducted.
PL
Materiały cementowe charakteryzują się złożoną strukturą wewnętrzną zawierającą pory o szerokim zakresie średnic. Głównym celem przedstawionych badań jest analiza właściwości termodynamicznych wody zlokalizowanej w poszczególnych obszarach matrycy cementowej. Rozważania oparte są na równaniu Gibbsa-Thompsona [1], które opisuje zależność pomiędzy temperaturą przejścia fazowego płynu, a promieniem wypełnionego pora. Wyniki zinterpretowano wykorzystując model mikrostruktury zaczynu cementowego zaproponowany przez Jenningsa [2]. Przedmiotem badań jest zaczyn cementowy wykonany z cementu Portlandzkiego CEM I 42.5N-NA o wskaźniku w/c=0.5. Pierwszym etapem analizy eksperymentalnej było wyznaczenie izotermy sorpcji badanego zaczynu. W tym celu zastosowano tradycyjną metodę eksykatorową. Technika polega na kondycjonowaniu próbek w eksykatorach wyposażonych w nasycone roztwory soli nieorganicznych, które zapewniają stabilne warunki wilgotnościowe. W przeprowadzonym badaniu zastosowano następujące wilgotności względne powietrza: 11%, 54%, 75%, 84%, 93%, 97% and 100%. Po osiągnięciu przez próbki stanu równowagi, przeprowadzono analizę termiczną zaczynu za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej. Dodatkowo zbadano również próbki będące w stanie pełnego nasycenia. Dalsza analiza oparta została na termogramach zarejestrowanych w trakcie chłodzenia poszczególnych próbek do temperatury -65ºC z prędkością 0.5ºC/min, rys. 1.A. Uzyskane wyniki stanowią wartości średnie z trzech pomiarów. W przypadku próbek przechowywanych w powietrzu o wilgotności 11% i 54% nie odnotowano żadnej przemiany. W trakcie chłodzenia pozostałych próbek zarejestrowano dwa, wyraźnie oddzielone, egzotermiczne piki, z których pierwszy rozpoczyna się poniżej 0ºC, a drugi w temperaturze ok -35ºC. Pierwszy pik odzwierciedla przemianę fazową wody znajdującej się w porach kapilarnych badanego zaczynu. Jest on dominujący jedynie w przypadku próbek o pełnym nasyceniu oraz przechowywanych nad wodą (RH≈100%). Dla RH≈97% wydzielone ciepło jest znacznie mniejsze i główna część przemiany zachodzi w niższej temperaturze (ok. -5ºC), natomiast dla wilgotności RH≈93%, 84%, 75% pierwszy pik jest zaniedbywalnie mały. Ta tendencja jest potwierdzona przez zestawienie mas lodu powstałego w trakcie poszczególnych przemian fazowych, rys. 1.B. W porach kapilarnych próbki nasyconej powstało 0,035 grama lodu na gram suchej próbki. Masa lodu znacząco się zmniejsza wraz ze spadkiem wilgotności względnej powietrza, w którym próbki były przechowywane. Druga zarejestrowana przemiana rozpoczyna się w temperaturze ok. -35ºC, która, zgodnie z równaniem Gibbsa-Thompsona [1], odpowiada średnicy porów wynoszącej ok. 5-6nm. Drugi pik odzwierciedla zatem krystalizację wody wypełniającej pory żelowe materiału. Jego intensywność jest na niemal stałym poziomie dla w pełni nasyconych próbek oraz tych, przechowywanych w powietrzu o wilgotności od 84% do 100%. Uzyskane wyniki są zgodne z modelem mikrostruktury matrycy cementowej zaproponowanym przez Jenningsa [2]. W trakcie chłodzenia próbek o zróżnicowanej wilgotności zarejestrowano dwie główne przemiany fazowe wody wypełniającej badany materiał. Pierwsza przemiana (bezpośrednio poniżej 0ºC) zachodzi w wodzie kapilarnej, natomiast druga (poniżej 35ºC) w porach żelowych. Stosując techniki analizy termicznej należy pamiętać, iż niezamarzająca warstwa cieczy pokrywa ścianki porów nawet w bardzo niskich temperaturach [3]. Dlatego też, zgodnie z podziałem Jenningsa, najmniejsze pory, które można analizować za pomocą kalorymetrii skaningowej to tzw. duże pory żelowe, o średnicy powyżej 5nm. Niemniej jednak, kalorymetria skaningowa jest narzędziem pozwalającym na jakościową ocenę rozkładu wilgoci w próbkach zaczynu cementowego.
To study the influence of temperature field and stress field on the cracking of the small thickness steel plate concrete composite shear wall (SPCW) in the early stage of construction. The temperature field and stress field of a 400 mm thickness SPCW was monitored and simulated through experimental research and numerical simulation. Moreover, a series of parameter analyses were carried out by using ANSYS to investigate the distribution of temperature field and stress field of SPCW. Based on the analysis results, some suggestions are put forward for controlling the cracking of SPCW in the early stage of construction. The results show that the temperature stress of 400 mm thickness SPCW in the early stage of construction is small, and there is no crack on the wall surface. For SPCW with thickness less than 800mm, the temperature stress caused by hydration heat in the early stage of construction is small, and the wall will not crack. The parameters such as wall thickness, steel plate thickness, boundary condition and stud space significantly influence the temperature field and stress field distribution of the small thickness SPCW in the early stage of construction, and reasonable maintenance measures can avoid cracking.
W artykule przedstawiono doświadczalne systemy występujące na rynku budowlanym, przeznaczone do ocieplania budynków od wewnątrz. Zaprezentowano wytyczne prawne dotyczące termoizolacji, powołując się na Dyrektywę Parlamentu Europejskiego oraz normy polskie. Zestawiono podstawową wiedzę na temat syntetycznych materiałów komórkowych i przedstawiono odmiany stosowane przy ocieplaniu od wewnątrz. Sklasyfikowano systemy ze względu na dyfuzję otwartą oraz zamkniętą. Wybrane parametry techniczne systemów przedstawiono w postaci wykresów. Przedstawiono algorytm postępowania w przypadku modelowania przegrody uwzględniające parametry klimatyczne, zacinające deszcze, występujące w danej okolicy, zawilgocenie budynku oraz magazynowanie ciepła i wilgoci przez przegrodę.
EN
The article presents experimental systems available on the construction market, intended for internal insulation of buildings. It describes legal guidelines for thermal insulation with reference to the Directive of the European Parliament as well as to Polish standards. It compiles basic knowledge on synthetic cellular materials and presents the variants used for internal insulation. It also contains a classification of the systems according to open and closed diffusion. Selected technical parameters of the systems have been presented in the form of charts. An algorithm of conduct in the case of partition modeling has been presented, taking into account climatic parameters, slanting rains occurring in a given area, moisture content of the building and storage of heat and moisture by the partition.
Ammonium nitrate (AN) is considered to be a very hazardous and difficult to handle component of mineral fertilizers. Differential thermal analysis coupled with thermogravimetry and mass spectrometry was used to determine the possible inhibiting effect of selected magnesium compounds on thermal decomposition of AN. Each additive was mixed with AN to create samples with AN:magnesium compound mass ratios of 4:1, 9:1 and 49:1. Most of analyzed compounds enhanced thermal stability of ammonium nitrate, increasing the temperature of the beginning of exothermic decomposition and decreasing the amount of generated heat. Magnesium chloride hexahydrate was determined to accelerate the decomposition of AN while magnesium sulphate, sulphate heptahydrate, nitrate hexahydrate together with magnesite and dolomite minerals were defi ned as inhibiting agents.
This work aimed to characterize the effect of the monomers chemical structure on the selected properties of the green thermoplastic poly(ether-urethane)s. During synthesis two types of polyether biopolyols, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and bio-based 1,3-propanediol were employed. Materials were synthesized with the use of two step method and two different prepolymers, which were mixed together in equimolar quantities. Obtained materials were characterized by spectroscopic method, size exclusion chromatography, thermal, static mechanical and melt flow index tests. It was confirmed that the prepolymers mixture has an effect on the thermal stability and selected properties of synthesized green thermoplastic poly(ether-urethane)s.
PL
Zbadano wpływ struktury chemicznej monomerów na wybrane właściwości zielonych termoplastycznych elastomerów poli(etero-uretanowych). W syntezie wykorzystano dwa rodzaje biopolioli polieterowych, 4,4’-diizocyjanian difenylometanu oraz 1,3-propanodiol pochodzenia roślinnego. Materiały zsyntezowano z wykorzystaniem dwustopniowej metody, w której zastosowano równomolową mieszaninę dwóch prepolimerów. Otrzymane materiały scharakteryzowano za pomocą metod spektroskopowych, chromatografii żelowej, w statycznej próbie rozciągania, w badaniach termicznych oraz na podstawie wskaźnika szybkości płynięcia. Stwierdzono, że mieszanina prepolimerów wpływa na stabilność termiczną oraz wybrane właściwości otrzymanych zielonych termoplastycznych elastomerów poli(etero-uretanowych).
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW