Численный расчет процесса размораживания груза в полувагоне
Loading...
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск
Abstract
RU: Цель. Разработка метода расчета процесса размораживания угля в полувагонах перед подачей их в вагоноопрокидыватель. Существующие методы расчета основывается в основном на использовании регрессионных моделей построенных путем обработки результатов эксперимента. Эти модели имеют узкую зону применения, поскольку их возможности ограниченные диапазонам рабочих параметров, которые были реализованы при проведении экспериментов. Аналитические модели дают упрощенную картину процесса размораживания и могут быть использованы лишь для оценочных расчётов. Численные модели требуют значительных затрат компьютерного времени при практической реализации и их применение ограничено в настоящее время в инженерной практики. Поэтому возникает необходимость создания эффективных методов расчета процесса размораживания угля, которые не требовали больших затрат при практической реализации на компьютере и основывались на фундаментальных уравнениях тепломассопереноса. Методика. Разработанный метод расчета процесса размораживания угля в полувагонах основывается на численном интегрировании одномерного уравнения теплопроводности. Расчет осуществляется с помощью неявного попеременно – треугольного метода А. А. Самарского. При практической реализации данного метода затраты компьютерного времени составляют менее одной секунды. Результаты. На основе построенной численной модели разработана программа на алгоритмическом языке FORTRAN. C помощью данной программы выполнен вычислительный эксперимент по оценке динамики размораживания угля в полувагоне. Расчет выполнен в узкой подзоне расположенной вблизи стенки полувагона, которая прогревается за счет использования элементов инфракрасного излучения. Установлено время прогрева зоны для двух различных значений температуры стенки полувагона. Научная новизна. Разработан эффективный метод экспресс расчета процесса размораживания угля в полувагонах при использовании элементов инфракрасного излучения. Метод расчета основан на численном интегрировании уравнения теплопереноса. Практическая значимость. Разработанная компьютерная программа позволяет с минимальными затратам рабочего времени проводить серийные расчёты по обоснованию параметров элементов инфракрасного излучения и выбора рационального режима их работы при размораживании угля в гаражах размораживания.
UK: Мета. Розробка методу розрахунку процесу розморожування вугілля в напіввагонах перед подачею їх в вагоноперекидач. Існуючі методи розрахунку ґрунтується в основному на використанні регресійних моделей побудованих шляхом обробки результатів експерименту. Ці моделі мають вузьку зону застосування, оскільки їх можливості обмежені діапазонах робочих параметрів, які були реалізовані при проведенні експериментів. Аналітичні моделі дають спрощену картину процесу розморожування і можуть бути використані лише для оціночних розрахунків. Чисельні моделі вимагають значних витрат комп'ютерного часу при практичній реалізації і їх застосування обмежене в даний час в інженерної практики. Тому виникає необхідність створення ефективних методів розрахунку процесу розморожування вугілля, які не вимагали великих витрат при практичній реалізації на комп'ютері і ґрунтувалися на фундаментальних рівняннях тепломасопереносу. Методика. Розроблений метод розрахунку процесу розморожування вугілля в напіввагонах ґрунтується на чисельному інтегруванні одновимірного рівняння теплопровідності. Розрахунок здійснюється за допомогою неявного поперемінно - трикутного методу А. А. Самарського. При практичної реалізації даного методу витрати комп'ютерного часу складають менше однієї секунди. Результати. На основі побудованої чисельної моделі розроблена програма на алгоритмічній мові FORTRAN. C допомогою даної програми виконаний обчислювальний експеримент по оцінці динаміки розморожування вугілля в напіввагоні. Розрахунок виконаний у вузькій підзоні розташованої поблизу стінки піввагона, яка прогрівається за рахунок використання елементів інфрачервоного випромінювання. Встановлено час прогріву зони для двох різних значень температури стінки піввагона. Наукова новизна. Розроблено ефективний метод експрес розрахунку процесу розморожування вугілля в піввагонах при використанні елементів інфрачервоного випромінювання. Метод розрахунку заснований на чисельному інтегруванні рівняння теплопереносу. Практична значимість. Розроблена комп'ютерна програма дозволяє з мінімальними витратами робочого часу проводити серійні розрахунки по обґрунтуванню параметрів елементів інфрачервоного випромінювання та вибору раціонального режиму їх роботи при розморожуванні вугілля в гаражах розморожування.
EN: Purpose. The developed method of calculating the thawing coal in the gondola car before feeding them into the car dumper. Existing methods of calculation are based mainly on the use of regression models constructed by means of processing the results of the experiment. These models have a narrow area of application, as their abilities are limited within the range of operating parameters that have been implemented in experiments. Analytical models provide a simplified picture of the defrosting process, and can only be used for evaluative calculations. Numerical models require significant computer time in terms of practical implementation and their utilization is currently limited at the stage of engineering practice. Therefore there is a need of effective methods of calculating of the process of thawing coal, which would not require large expenditures while practical implementation on a computer and based on the fundamental equations of heat and mass transfer. Methodology. The developed method for calculating the thawing coal in gondola cars is based on numerical integration of the one-dimensional heat equation. The calculation is performed using the implicit alternating - triangular method A.A. Samarskiy. When in practice, this method consumes less then one second of computer time. Findings. The program operating with the algorithmic language FORTRAN was developed on the basis of the numerical model. The computer experiment for assessing the dynamics of thawing coal in the gondola car was done with the help of this program. The calculation is performed in a narrow sub-zone, located near the wall of the gondola, that is heated by means of infrared radiation elements. There have been established warm-up time zones for two different values of the temperature of the wall of the gondola car. Originality. An efficient method for calculating the express defrosts coal gondola cars using infra-red radiation elements was developed. The calculation method is based on numerical simulations of heat transfer. Practical value. This computer program allows carrying out calculations with minimal staff time for substantiation of the serial parameters of infra-red elements and the choice of a rational mode of operation during defrosting of coal in the thawing garages.
UK: Мета. Розробка методу розрахунку процесу розморожування вугілля в напіввагонах перед подачею їх в вагоноперекидач. Існуючі методи розрахунку ґрунтується в основному на використанні регресійних моделей побудованих шляхом обробки результатів експерименту. Ці моделі мають вузьку зону застосування, оскільки їх можливості обмежені діапазонах робочих параметрів, які були реалізовані при проведенні експериментів. Аналітичні моделі дають спрощену картину процесу розморожування і можуть бути використані лише для оціночних розрахунків. Чисельні моделі вимагають значних витрат комп'ютерного часу при практичній реалізації і їх застосування обмежене в даний час в інженерної практики. Тому виникає необхідність створення ефективних методів розрахунку процесу розморожування вугілля, які не вимагали великих витрат при практичній реалізації на комп'ютері і ґрунтувалися на фундаментальних рівняннях тепломасопереносу. Методика. Розроблений метод розрахунку процесу розморожування вугілля в напіввагонах ґрунтується на чисельному інтегруванні одновимірного рівняння теплопровідності. Розрахунок здійснюється за допомогою неявного поперемінно - трикутного методу А. А. Самарського. При практичної реалізації даного методу витрати комп'ютерного часу складають менше однієї секунди. Результати. На основі побудованої чисельної моделі розроблена програма на алгоритмічній мові FORTRAN. C допомогою даної програми виконаний обчислювальний експеримент по оцінці динаміки розморожування вугілля в напіввагоні. Розрахунок виконаний у вузькій підзоні розташованої поблизу стінки піввагона, яка прогрівається за рахунок використання елементів інфрачервоного випромінювання. Встановлено час прогріву зони для двох різних значень температури стінки піввагона. Наукова новизна. Розроблено ефективний метод експрес розрахунку процесу розморожування вугілля в піввагонах при використанні елементів інфрачервоного випромінювання. Метод розрахунку заснований на чисельному інтегруванні рівняння теплопереносу. Практична значимість. Розроблена комп'ютерна програма дозволяє з мінімальними витратами робочого часу проводити серійні розрахунки по обґрунтуванню параметрів елементів інфрачервоного випромінювання та вибору раціонального режиму їх роботи при розморожуванні вугілля в гаражах розморожування.
EN: Purpose. The developed method of calculating the thawing coal in the gondola car before feeding them into the car dumper. Existing methods of calculation are based mainly on the use of regression models constructed by means of processing the results of the experiment. These models have a narrow area of application, as their abilities are limited within the range of operating parameters that have been implemented in experiments. Analytical models provide a simplified picture of the defrosting process, and can only be used for evaluative calculations. Numerical models require significant computer time in terms of practical implementation and their utilization is currently limited at the stage of engineering practice. Therefore there is a need of effective methods of calculating of the process of thawing coal, which would not require large expenditures while practical implementation on a computer and based on the fundamental equations of heat and mass transfer. Methodology. The developed method for calculating the thawing coal in gondola cars is based on numerical integration of the one-dimensional heat equation. The calculation is performed using the implicit alternating - triangular method A.A. Samarskiy. When in practice, this method consumes less then one second of computer time. Findings. The program operating with the algorithmic language FORTRAN was developed on the basis of the numerical model. The computer experiment for assessing the dynamics of thawing coal in the gondola car was done with the help of this program. The calculation is performed in a narrow sub-zone, located near the wall of the gondola, that is heated by means of infrared radiation elements. There have been established warm-up time zones for two different values of the temperature of the wall of the gondola car. Originality. An efficient method for calculating the express defrosts coal gondola cars using infra-red radiation elements was developed. The calculation method is based on numerical simulations of heat transfer. Practical value. This computer program allows carrying out calculations with minimal staff time for substantiation of the serial parameters of infra-red elements and the choice of a rational mode of operation during defrosting of coal in the thawing garages.
Description
Н. Беляев: ORCID 0000-0002-1531-7882, А. Карпо: ORCID ID: 0000-0003-3201-8435
Keywords
размораживание угля, численное моделирование, теплоперенос, теплоперенос, разностные схемы, розморожування вугілля, чисельне моделювання, теплоперенос, різницеві схеми, defrost coal, numerical simulation, heat transfer, finite difference schemes, КГВ
Citation
Беляев, Н. Н. Численный расчет процесса размораживания груза в полувагоне / Н. Н. Беляев, А. А. Карпо // Строительство. Материаловедение. Машиностроение : сб. науч. тр. – Днепропетровск, 2015 – Вып. 83. – С. 29–33.