Теплообмін при розморожуванні насипних матеріалів
Вантажиться...
Файли
Дата
2013
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 — Технічна теплофізика і промислова теплоенергетика.
Дисертаційна робота присвячена експериментальному і аналітичному дослідженню теплообміну при розморожуванні вологих насипних матеріалів, що змерзлися в залізничних піввагонах.
Проведений огляд відомих матеріалів з проблеми відновлення сипучості мерзлих насипних вантажів у залізничних піввагонах. Описані та порівняні механічний і тепловий способи відновлення сипучості мерзлих насипних матеріалів в залізничних піввагонах. Проведений огляд сучасного стану теорії теплопровідності неоднорідних структур.
Проведені експериментальні дослідження динаміки формування талого шару для випадку «плівкового» розморожування насипних матеріалів. Отримані дослідні дані по температурних полях при розморожуванні насипного матеріалу (кварцового піску) різного вологовмісту.
Розглянуто проблему теоретичного визначення достовірного часу розморожування мерзлих насипних матеріалів, які перевантажуються з залізничних піввагонів в холодний період року. Проведено чисельний аналіз математичних моделей процесу нестаціонарної теплопровідності з фазовим переходом, а також інженерної методики визначення глибини відтавання.
Уточнена математична модель нестаціонарного теплообміну з фазовим переходом з урахуванням нового фізичного уявлення процесу для узгодження з дослідними даними.
Розроблені практичні рекомендації по проектуванню промислових систем обігріву піввагонів з мерзлим насипним вантажем і по технології розморожування. Запропоновано схему нової комбінованої системи обігріву, яка має ряд істотних переваг перед відомими системами для аналогічної мети.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. Диссертационная работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию теплообмена при размораживании насыпных материалов в железнодорожных полувагонах. Проведен обзор известных материалов по проблеме восстановления сыпучести мерзлых насыпных грузов в железнодорожных полувагонах. Описаны и сравнены механический и тепловой способы восстановления сыпучести мерзлых насыпных материалов. Обосновано применение наиболее перспективного способа. Проведен обзор современного состояния теории теплопроводности неоднородных структур. Описаны математические модели процесса нестационарной теплопроводности с фазовым переходом, основанные на решении задачи Стефана. Описана инженерная методика расчета глубины оттаивания и промерзания грунтов, которая используется в строительстве в районах с вечной мерзлотой. Сделаны выводы о возможности применения данных моделей в расчетах толщины талой зоны при «пленочном» размораживании насыпных грузов в железнодорожных полувагонах. Описан экспериментальный стенд для измерения поля температур опытного образца влажного мерзлого насыпного материала при его размораживании. Разработана методика проведения экспериментальных исследований. Проведены экспериментальные исследования динамики формирования талого слоя для случая «пленочного» размораживания насыпных материалов. Получены опытные данные по температурным полям при размораживании насыпного материала (кварцевого песка) различного влагосодержания. Выявлено новое физическое представление процесса размораживания насыпного материала с фазовым переходом одного из компонентов. Рассмотрена проблема теоретического определения достоверного времени размораживания мерзлых насыпных материалов в железнодорожных полувагонах в холодный период года. Проведен численный анализ математических моделей процесса нестационарной теплопроводности с фазовым переходом, а также инженерной методики определения глубины оттаивания. Выделена математическая модель процесса, результаты расчетов которой наиболее близки к опытным данным по продолжительности процесса оттаивания насыпного материала. Уточнена математическая модель нестационарной теплопроводности с фазовым переходом с учетом нового физического представления процесса для согласования с экспериментальными данными путем введения эмпирического коэффициента. Использование для расчетов уточненной модели процесса позволит с большей точностью определять продолжительность обогрева железнодорожных полувагонов, что характеризуется ресурсо- и энергосбережением, а также повышением экономической эффективности предприятия в целом. Проведен анализ внешнего лучистого и конвективного теплообмена при размораживании мерзлых насыпных грузов в железнодорожных полувагонах. Отмечено, что процесс размораживания ограничивается внутренним термическим сопротивлением материала, поэтому организация слишком интенсивного внешнего теплообмена не ускоряет процесс размораживания, а увеличивает потери теплоты в окружающую среду. Для эффективной разгрузки полувагонов с мерзлым насыпным материалом и для интенсификации процесса размораживания разработаны практические рекомендации по проектированию промышленных систем обогрева полувагонов с мерзлым насыпным грузом и по технологии размораживания. Предложена система новой комбинированной (лучисто-конвективной) системы обогрева, которая включает в себя темный инфракрасный излучатель и струйные конвективные обогреватели. Предложенная схема имеет ряд существенных преимуществ перед известными системами для аналогичной цели.
Thesis for candidate degree of Technical Sciences according major 05.14.06 - Technical Thermal Physics and Industrial Heat and Power Engineering. The thesis is about following scientific problem experimental and theoretical research heat transfer for defrosting of bulk cargoes in railway gondola cars. The literature review for friability recovery of frozen bulk cargoes in railway gondola cars is performed. The mechanical and heat recovery friability methods of frozen bulk cargoes in railway gondola cars are described and compared. The modem theory of heat conduction for heterogeneous structures is reviewed. Experimental study for formation dynamics of melting layer for "membranous" defrost of the bulk cargoes case is conducted. The experimental data according temperature fields for bulk cargo defrosting (high-silica sand) with different moisture content are obtained. The reliable defrost time theoretical determination problem for frozen bulk cargoes in railway gondola cars for cold season is considered. The numerical analysis of common mathematical models for non-stationary heat conduction processes with a phase transition and engineering methods for melt depth determination are conducted. The mathematical model for non-stationary heat conduction with a phase transition is refined. This model takes into account new physical process representation for experimental data matching by empirical coefficient incorporation. The practice recommendations for industrial heating systems design of railcars with the frozen cargoes and on defrosting technology are developed. The system of the novel combined (radiant-convective) is proposed. This system has dark infrared and jet-stream heaters. System has several significant advantages front common systems for a similar purpose.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. Диссертационная работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию теплообмена при размораживании насыпных материалов в железнодорожных полувагонах. Проведен обзор известных материалов по проблеме восстановления сыпучести мерзлых насыпных грузов в железнодорожных полувагонах. Описаны и сравнены механический и тепловой способы восстановления сыпучести мерзлых насыпных материалов. Обосновано применение наиболее перспективного способа. Проведен обзор современного состояния теории теплопроводности неоднородных структур. Описаны математические модели процесса нестационарной теплопроводности с фазовым переходом, основанные на решении задачи Стефана. Описана инженерная методика расчета глубины оттаивания и промерзания грунтов, которая используется в строительстве в районах с вечной мерзлотой. Сделаны выводы о возможности применения данных моделей в расчетах толщины талой зоны при «пленочном» размораживании насыпных грузов в железнодорожных полувагонах. Описан экспериментальный стенд для измерения поля температур опытного образца влажного мерзлого насыпного материала при его размораживании. Разработана методика проведения экспериментальных исследований. Проведены экспериментальные исследования динамики формирования талого слоя для случая «пленочного» размораживания насыпных материалов. Получены опытные данные по температурным полям при размораживании насыпного материала (кварцевого песка) различного влагосодержания. Выявлено новое физическое представление процесса размораживания насыпного материала с фазовым переходом одного из компонентов. Рассмотрена проблема теоретического определения достоверного времени размораживания мерзлых насыпных материалов в железнодорожных полувагонах в холодный период года. Проведен численный анализ математических моделей процесса нестационарной теплопроводности с фазовым переходом, а также инженерной методики определения глубины оттаивания. Выделена математическая модель процесса, результаты расчетов которой наиболее близки к опытным данным по продолжительности процесса оттаивания насыпного материала. Уточнена математическая модель нестационарной теплопроводности с фазовым переходом с учетом нового физического представления процесса для согласования с экспериментальными данными путем введения эмпирического коэффициента. Использование для расчетов уточненной модели процесса позволит с большей точностью определять продолжительность обогрева железнодорожных полувагонов, что характеризуется ресурсо- и энергосбережением, а также повышением экономической эффективности предприятия в целом. Проведен анализ внешнего лучистого и конвективного теплообмена при размораживании мерзлых насыпных грузов в железнодорожных полувагонах. Отмечено, что процесс размораживания ограничивается внутренним термическим сопротивлением материала, поэтому организация слишком интенсивного внешнего теплообмена не ускоряет процесс размораживания, а увеличивает потери теплоты в окружающую среду. Для эффективной разгрузки полувагонов с мерзлым насыпным материалом и для интенсификации процесса размораживания разработаны практические рекомендации по проектированию промышленных систем обогрева полувагонов с мерзлым насыпным грузом и по технологии размораживания. Предложена система новой комбинированной (лучисто-конвективной) системы обогрева, которая включает в себя темный инфракрасный излучатель и струйные конвективные обогреватели. Предложенная схема имеет ряд существенных преимуществ перед известными системами для аналогичной цели.
Thesis for candidate degree of Technical Sciences according major 05.14.06 - Technical Thermal Physics and Industrial Heat and Power Engineering. The thesis is about following scientific problem experimental and theoretical research heat transfer for defrosting of bulk cargoes in railway gondola cars. The literature review for friability recovery of frozen bulk cargoes in railway gondola cars is performed. The mechanical and heat recovery friability methods of frozen bulk cargoes in railway gondola cars are described and compared. The modem theory of heat conduction for heterogeneous structures is reviewed. Experimental study for formation dynamics of melting layer for "membranous" defrost of the bulk cargoes case is conducted. The experimental data according temperature fields for bulk cargo defrosting (high-silica sand) with different moisture content are obtained. The reliable defrost time theoretical determination problem for frozen bulk cargoes in railway gondola cars for cold season is considered. The numerical analysis of common mathematical models for non-stationary heat conduction processes with a phase transition and engineering methods for melt depth determination are conducted. The mathematical model for non-stationary heat conduction with a phase transition is refined. This model takes into account new physical process representation for experimental data matching by empirical coefficient incorporation. The practice recommendations for industrial heating systems design of railcars with the frozen cargoes and on defrosting technology are developed. The system of the novel combined (radiant-convective) is proposed. This system has dark infrared and jet-stream heaters. System has several significant advantages front common systems for a similar purpose.
Опис
Сагала, Т. А.
Теплообмін при розморожуванні насипних матеріалів [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика" / Сагала Тетяна Анатоліївна ; наук. кер. М. М. Кологривов ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2013. – 22 с.
Ключові слова
час розморожування, нестаціонарна теплопровідність, фазовий перехід, насипний матеріал, променистий обігрів, конвективний обігрів, время размораживания, нестационарная теплопроводность, фазовый переход, насыпной материал, лучистый обогрев, конвективный обогрев, defrosting time, non-stationary heat conduction, phase transition, bulk cargo, radiant heating, convective heating