ЗУЙ К. О.

Сортировать по умолчанию названию
  • МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РАДІАЦІЙНОМУ НАГРІВУ ЗМЕРЗЛИХ ВАНТАЖІВ

    Робота присвячена створенню математичного забезпечення для розрахунку процесу розморожування (з одночасним прогріванням) на певну глибину сипучих матеріалів (шихти), які знаходяться в залізничних товарних вагонах відкритого типу, і містять в своєму складі замерзлу воду. Температура такого конгломерату може досягати мінус 20 °С і нижче. Процес розігріву, як запропоновано [1], здійснюється шляхом підводу тепла до матеріалів, що нагріваються у вигляді радіаційного потоку від випромінюючих труб та екранів до стінок вагонів і теплопровідністю через стінки вагона. В процесі побудови математичного опису були запропоновані певні допущення [2], зумовлені повільним характером процесу плавлення замерзлої води і прогріву суміші шихта – крига, шихта – вода, які розглядаються як єдиний субстрат з усередненими теплофізичними показаннями. Наявність деякої кількості тепла в порах шихти не враховувалась. Випромінююча поверхня приймалась у вигляді плоского безрозмірного випромінювача. Теплообмін між випромінювачем і поверхнею вагонів за рахунок природної конвекції враховувався, на відміну від [2]. Авторами раніше пропонувалося встановити як змінюється температура не лише вглиб вагону ( по товщині конгломерату), а й по висоті стінки вагону, в залежності від ступеню промерзання, теплофізичних властивостей матеріалу і т.ін.. Адже поверхні прогріваються не рівномірно і в деяких місцях максимальна температура досягається раніше. Таким чином потрібно визначити час, що потрібний для повного розмерзання вантажу. На рисунку 1 зображена схема вагону із вантажем в координатах x, y, z, виразимо поставлену задачу за допомогою рівняння в x, z координатах, розміри по у координаті набагато більші ніж по x та z, тому теплопровідністю по у нехтуємо. Розв’язок представлених вище рівнянь дає можливість визначити розподіл температур вздовж стінки вагону та вглиб вагону, в залежності від теплофізичних властивостей шихти, температури її змерзання і визначити час для повного розморожування.

    Переглянути
  • МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РАДІАЦІЙНОМУ НАГРІВУ ЗМЕРЗЛИХ ВАНТАЖІВ

    Робота присвячена створенню математичного забезпечення для розрахунку процесу розморожування (з одночасним прогріванням) на певну глибину сипучих матеріалів (шихти), які знаходяться в залізничних товарних вагонах відкритого типу, і містять в своєму складі замерзлу воду. Температура такого конгломерату може досягати мінус 20 °С і нижче. Процес розігріву, як запропоновано [1], здійснюється шляхом підводу тепла до матеріалів, що нагріваються у вигляді радіаційного потоку від випромінюючих труб до стінок вагонів і теплопровідністю через стінки вагона. В процесі побудови математичного опису були запропоновані певні допущення [2], зумовлені повільним характером процесу плавлення замерзлої води і прогріву суміші шихта – крига, шихта – вода, які розглядаються як єдиний субстрат з усередненими теплофізичними показаннями. Наявність деякої кількості тепла в порах шихти не враховувалась. Випромінююча поверхня приймалась у вигляді плоского безрозмірного випромінювача. Теплообмін між випромінювачем і поверхнею вагонів за рахунок природної конвекції не враховувався. Процес прогріву замерзлого конгломерату шихта – крига описується рівнянням параболічного типу [2]. Низькотемпературні випромінюючі труби можуть бути максимально наближеними до поверхонь, що нагріваються, для забезпечення компактності приміщення. Авторами пропонується зробити труби та екрани рухомими, що дозволить налаштовувати дані елементи на оптимальній відстані від нагріваного об’єкту в залежності від ступеню промерзання, теплофізичних властивостей матеріалу і т.ін. Крім того потрібно визначити як змінюється температура не лише вглиб вагону ( по товщині конгломерату), а й по висоті стінки вагону. Адже поверхні прогріваються не рівномірно і в деяких місцях максимальна температура досягається раніше. Таким чином авторами пропонується встановити пропоновані залежності, шляхом математичного моделювання, користуючись вище запропонованим математичним описом. Та визначити методи для вирішення запропонованої моделі.

    Переглянути
  • МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛООБМІНУ ПРИ РАДІАЦІЙНОМУ НАГРІВУ ЗМЕРЗЛИХ ВАНТАЖІВ

    Робота присвячена створенню математичного забезпечення для розрахунку процесу розморожування (з одночасним прогріванням) на певну глибину сипучих матеріалів (шихти), які знаходяться в залізничних товарних вагонах відкритого типу, і містять в своєму складі замерзлу воду. Температура такого конгломерату може досягати мінус 20°С і нижче. Процес розігріву, як запропоновано [1], здійснюється шляхом підводу тепла до матеріалів, що нагріваються у вигляді радіаційного потоку від випромінюючих труб та екранів до стінок вагонів і теплопровідністю через стінки вагона. Для проведення розрахунків процесу розморожування сипучого вантажу у пристінних шарах залізничних вагонів розроблений алгоритм, реалізований на мові програмування QBasic. Вирішення представленої математичної моделі здійснювалось методом простих ітерацій при обраних кроках по часу та просторових (x, z) координатах. В результаті розрахунку процесу розморожування сипучого вантажу у пристінних шарах залізничних вагонів визначаються температурні розподіли вздовж стінки вагону та днища вагону при відповідних значеннях часу. Розрахунок проводиться до досягнення 0°С у всіх точках вздовж осі z та осі х на відстані від стінок100 мм. Вирішення математичної моделі дає можливість побачити розподіл температур вздовж стінки вагону та вздовж стінки днища вагону показаний на графіках (рисунки 2, 3), в залежності від теплофізичних властивостей шихти, температури її змерзання і визначити час при якому починається відтаювання змерзлого вантажу в пристінному шарі. Крім того, за даними розрахунку видно, що шар промерзлого вантажу товщиною 100 мм швидше відтаює вздовж бокової стінки вагону (по координаті z) для залізної руди час відтаювання становить 46 хвилин, зі сторони днища цей процес протікає повільніше з тієї причини, що екраном під днищем вагону виступає бетонна підлога, в даному випадку час відтаювання становить 1 годину 14 хвилин. Таким чином при різних теплофізичних характеристиках вантажу, що розморожується час відтаювання пристінного шару конгломерату буде різним. При чому навіть через 5 годин прогріву бокові стінки вагонів та днища вагонів не досягають максимальних температур нагріву, які відповідно становлять 90°С та 65°С, що видно з представлених графіків (рисунки 2, 3). Промислові випробування низькотемпературної системи показали, що для повного вивільнення залізничних вагонів від вантажу достатньо відтаювання їх пристінної частини 100-200 мм. Розморожування проводилось для замерзлого конгломерату феронікелевої руди, який мав температуру мінус 20 °С при температурі теплоносія 320 °С. Виміри проводились через кожних 30 хвилин в одній точці на поверхні стінки вагону, за допомогою пірометру. При проводились три цикли вимірювань кожен цикл становив 5 годин. При цьому температура бокових стін вагонів не досягала гранично допустимих значень 90 °С. Для спрощення роботи із математичною моделлю було проведено апроксимацію залежності температури нагріву вагона віт часу Т=(0,1033τ+6)°С,середньоквадратичне відхилення становить R 2 =0,96. Виконані розрахунки та отримані розподіли температур, можуть стати основою для подальшого розрахунку оптимальних відстаней від джерела обігріву до об’єкту нагріву, знаходження оптимальних форм випромінюючих екранів.

    Переглянути
  • Моделювання радіаційного розморожування сипких вантажів біля стінок залізничного вагона

    Наведено результати математичного моделювання радіаційоного розморожування сипких вантажів у пристінних шарах залізничних вагонів. Подано розрахункові залежності, що є розв’язками математичної моделі.

    Переглянути