Academic literature on the topic 'Теплофізичні параметри'

Для визначення параметрів глибинного сховища радіоактивних відходів і відпрацьованого ядерного палива розроблено математичну модель теплофізичних процесів, що протікають в каністрах, тунелях та в гранітному масиві, що вміщує сховище. Вибрано схему геологічного сховища й розраховано його параметри.

У статті описано конструкцію та принцип роботи вимірювального модуля для визначення структурно-механічних властивостей та теплопровідності м’яса птиці до та після кулінарної обробки. Наведено схему розташування температурних датчиків та нагрівального елементу. Доведено актуальність дослідження не лише межи міцності поверхні продукту пенетрометром, а й релаксаційного зусилля та термопровідності продукту. Побудовано градуювальні графіки пенетрометрів та наведено приклад фіксування температури стінки вимірювального індентора напівпровідниковим термометром при підвищенні температури зразка нагрівальним індентором. Створений модуль «Реологія» приладу MIG-1.3 дозволяє визначати основні структурно-механічні та теплофізичні параметри м’яса птиці. Похибки окремих датчиків не перевищують ± 1 °С, що дозволяє визначати реологічні та теплофізичні властивості зразків м’яса птиці на проміжних стадіях технологічного процесу, коли дегустація неможлива. Результати фіксації динаміки різниці температур поверхні інденторів вказують на швидкість розповсюдження тепла всередині зразка, що дозволяє визначити теплопровідность та отримати уявлення про кількість вільної вологи, що утворилася внаслідок денатурації білків м’яса птиці. За визначеними реологічними та теплофізичними параметрами були встановлені оптимальні режими термічної обробки трьох зразків філе індика (температура, час, швидкість руху повітря, вологість) та модифікований режим «steaming» пароконвекційної шафи Convothem. З метою перевірки структурно-механічних властивостей готових зразків філе на розробленому обладнанні проведено дослідження структурно-механічних та теплофізичних властивостей філе індика після термічної обробки за різних температурних режимів. За температури 20 ± 2 °С було визначено динаміку зміни сили супротиву (релаксаційне зусилля) та зміну температури при механічній деформації зразків. Доведено відповідність результатів дослідження реологічних та теплофізичних властивостей на пропонованому приладі MIG-1.3 технологічним властивостям зразків філе.

Сушіння – це найбільш енергоємний та відповідальний етап післязбирального оброблення продукції рослинництва. Під час вибору способів сушіння необхідно ураховувати технологічні параметри процесу, такі як початкова і кінцева вологість рослинної сировини, її фізико-хімічні та теплофізичні показники, а також подальшу технологію її перероблення. Більшість відомих конструкцій зерносушарок є однотипними за принципом дії. Основний акцент виробниками сушарок робиться на конструкціях сушильної камери та системи приготування сушильного агента, також у сушарці важливими є система автоматизації і контролю перебігу процесу сушіння зерна. Важливо також удосконалювати і інші системи інтенсифікації процесу сушіння рослинних матеріалів. Зважаючи на властивості сільськогосподарських матеріалів, зокрема насіння бобових культур, розроблено механічну систему підготовлення бобів до теплового оброблення і визначено рівень впливу оброблення сировини на кінетику сушіння, що є визначальним у напрямі енергозбереження. У статті виконано аналіз впливу розсічення поверхні бобів та параметрів сушильного агента на перебіг процесу сушіння. Розроблені математичні моделі, які дозволяють розрахувати енергозберігаючі раціональні режими теплового оброблення зерна, що використовується не для насіннєвих потреб. Для математичного опису процесу сушіння бобових культур використовувалися підходи, що базуються на класичних методах моделювання із використанням основ теорії сушіння та теорії тепломасообміну.

Розглянуто питання математичного моделювання теплофізичних властивостей шару сипкого матеріалу, що дає змогу врахувати та відобразити основні властивості процесу агломерації. Запропоновано методику об’єднання в моделі уявлень про частинку сипкого матеріалу як термічно тонкого та термічно масивного тіла. Досліджено вплив параметрів однорідного моно- та полідисперсного шару на його коефіцієнт теплопровідності. Також виконано оцінку впливу системи завантаження та формування шару на розподіл матеріалу щодо фракції та теплофізичні властивості як локальних горизонтів, так і всього шару в цілому. На підставі експериментальних даних встановлено закономірності змінювання об’ємного коефіцієнта теплопередачі в шарах сипких матеріалів. Подано математичний опис розглянутих процесів, визначено початкові та граничні умови застосування моделі. Отримана модель однаково добре описує теплофізичні процеси як в шарах без внутрішніх джерел енергії, так і в шарах із спалюванням у них твердого палива.

В роботі запропоновано теоретичне рівняння стану рідкого метану, побудоване в рамках теорії збурення, де в якості нульового наближення виступає флюїд Ленарда-Джонса, а в якості потенціалу збурення – октуполь-октупольна взаємодія молекул метану. Рівняння стану рідкого метану дозволяє описати його термодинамічні властивості на лінії плавлення і передбачити їх з достатньою точністю в області високого тиску, де практично відсутні експериментальні дані. Термодинамічні властивості рідкого метану розраховані в широкому діапазоні температур (100-300 К) і тисків (1-1000 МПа). Для розрахунку було задано лише три параметри: два параметра потенціалу Ленарда-Джонса і октупольний момент молекули метану. Рівняння стану метану внесено в автоматизовану систему розрахунку теплофізичних властивостей речовин «ThermoPro-5». Наведено результати розрахунку густини, ентальпії, ентропії, коефіцієнта теплового розширення, стисливості і теплоємності. Можливості запропонованого теоретичного рівняння стану, що не залучає експериментальних даних, а також оцінки точності отриманих даних, дозволяють значно розширити область дослідження рідкого метану до високих тисків понад 1000 МПа.

_____________________________________ Інформація про авторів: Гавриш Василь Іванович, д-р техн. наук, професор кафедри програмного забезпечення. Email: gavryshvasyl@gmail.com Лоїк Василь Богданович, канд. техн. наук, доцент кафедри пожежної тактики та аварійно-рятувальних робіт. Email: v.loik1984@gmail.com Синельніков Олександр Дмитрович, канд. техн. наук, доцент кафедри пожежної тактики та аварійно-рятувальних робіт. Email: o.synelnikov@gmail.com Бойко Тарас Володимирович, канд. техн. наук, доцент, заступник начальника інституту. Email: boykotaras@gmail.com Шкраб Роман Романович, асистент кафедри програмного забезпечення. Email: ikni.pz@gmail.com Цитування за ДСТУ: Гавриш В. І., Лоїк В. Б., Синельніков О. Д., Бойко Т. В., Шкраб Р. Р. Математичні моделі аналізу температур­них режимів у 3D структурах із тонкими чужорідними включеннями. Науковий вісник НЛТУ України. 2018, т. 28, № 2. С. 144–149. Citation APA: Havrysh, V. I., Loik, V. B., Synelnikov, O. D., Bojko, T. V., & Shkrab, R. R. (2018). Mathematical Models of the Analysis of Temperature Regimes in 3D Structures with Thin Foreign Inclusions. Scientific Bulletin of UNFU, 28(2), 144–149. https://doi.org/10.15421/40280227 Нерівномірне нагрівання − один із факторів, що спричиняють деформації та напруження у пружних конструкціях. Якщо з підвищенням температури ніщо не перешкоджає розширенню структури, то вона деформуватиметься і жодних напружень не виникатиме. Однак, якщо в конструкції температура зростає нерівномірно і воно неоднорідне, то внаслідок розширення формуються температурні напруження. Першим і незалежним кроком для дослідження температурних напружень є визначення температурного поля, що становить основну задачу аналітичної теорії теплопровідності. В окремих випадках визначення температурних полів є самостійною технічною задачею, розв'язання якої допомагає визначити температурні напруження. Тому розроблено лінійні математичні моделі визначення температурних режимів у 3D (просторових) середовищах із локально зосередженими тонкими теплоактивними чужорідними включеннями. Класичні методи не дають змоги розв'язувати крайові задачі математичної фізики, що відповідають таким моделям, у замкнутому вигляді. З огляду на це описано спосіб, який полягає в тому, що теплофізичні параметри для неоднорідних середовищ описують за допомогою асиметричних одиничних функцій як єдине ціле для всієї системи. Внаслідок цього отримують одне диференціальне рівняння теплопровідності з узагальненими похідними і крайовими умовами тільки на межових поверхнях цих середовищ. У класичному випадку такий процес описують системою диференціальних рівнянь теплопровідності для кожного з елементів неоднорідного середовища з умовами ідеального теплового контакту на поверхнях спряження та крайовими умовами на межових поверхнях. Враховуючи зазначене вище, запропоновано спосіб, який полягає в тому, що температуру, як функцію однієї з просторових координат, на боковій поверхні включення апроксимовано кусково-лінійною функцією. Це дало змогу застосувати інтегральне перетворення Фур'є до перетвореного диференціального рівняння теплопровідності із узагальненими похідними та крайових умов. Внаслідок отримано аналітичний розв'язок для визначення температурного поля в наведених просторових середовищах з внутрішнім та наскрізним включеннями. Із використанням отриманих аналітичних розв'язків крайових задач створено обчислювальні програми, що дають змогу отримати розподіл температури та аналізувати конструкції щодо термостійкості. Як наслідок, стає можливим її підвищити і цим самим захистити від перегрівання, яке може спричинити руйнування як окремих елементів, так і конструкцій загалом.

Для дослідження теплофізичних властивостей матеріалів за допомогою обернених методів було виведено відповідний клас математичних моделей. Процедура обробки математичних моделей зведена до екстремальної постановки, що дозволило розробити ефективні алгоритми розв'язування коефіцієнтних задач довільного порядку точності. Представлені результати розв’язування тестових задач на основі запропонованого підходу. Виведено додаткові умови, які дозволяють розділити досліджувану проблему на дві задачі: а) температурну; б) потокову. Перша з них дає можливість розв’язувати коефіцієнтну задачу на всьому заданому діапазоні зміни температури за допомогою управляючого параметра у вигляді коефіцієнта дифузії; друга спрямована на визначення коефіцієнтів теплопровідності або теплоємності. Дослідження математичних моделей 1 і 2 проводили із застосуванням методу прямих. Запропоновані моделі дозволяють розв’язувати задачі в екстремальних постановках. Для розв’язання заданих задач методами математичного моделювання розроблено пакет прикладних задач. Створення пакету було здійснено з урахуванням вимог об'єктно-орієнтованого програмування. Процедура моделювання була реалізована на основі застосування багатопроцесорної обчислювальної системи. Пакет прикладних програм призначений для опрацювання теплофізичних експериментів оберненими методами.

Обговорюються технологічні проблеми перспективного напрямку харчових технологій – виробництва пельменної продукції кубічної форми. Аналізуються конструкції традиційних агрегатів та ліній по виготовленню пельменів. Пропонується гіпотеза, що витрати енергії при виробництві пельменів можна скоротити за рахунок використання в агрегаті сформованого, замороженого фаршу. Наведено конструкцію та принцип дії розробленого роботизованного комплексу для виготовлення пельменів розміром 22х22х22 мм. Аналізуються етапи термомеханічного циклу формування, термічної обробки заготівок та контролю якості готової продукції. Представлено модульно-процесову схему розробленого комплексу. Визначено комплекси параметрів, що характеризують ключові операції при виготовлені пельменів. Наведені діапазони змін температурних та часових параметрів, обґрунтовано завдання системам управління. Визначено статичні балансові енергетичні моделі. Розглянуто параметричну і теплофізичну моделі термомеханічного процесів в апараті. Сформульовано завдання і проведено аналітичне моделювання теплового стану основних елементів: фаршу, тіста, хватів та довкілля. Наведено умови однозначності, граничні умови. Методами електротеплової аналогії отримано модель термічних опорів для етапів включених та виключених нагрівачів. Запропоновано методику розв’язання нестаціонарної задачі теплопередачі із залученням чисел подібності. Подано результати експериментального моделювання кінетики охолодження та заморожування заготівлі фаршу у тісті. Визначено рівень кріоскопічних температур для фаршу та тіста. Аналізуються тепловізограми розігріву нагрівача у заготовці фаршу у тісті.

Анотація. В матеріалах розглянуто проблему удосконалення основного та найважливішого процесу виробництва рибних консервів ‑ стерилізації, що гарантує безпечність, стабільність при зберіганні, а також, екологічність готової продукції. Відомо, що одним з перспективних способів удосконалення процесу стерилізації рибних консервів є термостабілізація, що дозволяє мінімізувати силу теплового впливу на завершальному етапі виробництва консервів. У статті наведено результати досліджень, які направлені на розроблення та наукове обґрунтування режимів одного з перспективних методів стерилізації – термостабілізації. Наукове обґрунтування параметрів термостабілізації базується на теоретичному аналізі та експериментальній перевірці математичної моделі процесу стерилізації консервів, що включає його теплофізичні і мікробіологічні складові. У роботі запропоновано реалізацію принципу термостабілізації за допомогою дворазової теплової (дробової) обробки з проміжною витримкою для пом'якшення режиму стерилізації рибних консервів. Розраховані величини нормативної і фактичної летальності термостабілізованих консервів. Для кожного з режимів термостабілізації, було отримано не менше 5 режимів, летальність яких відповідає нормативній документації. Розроблені режими забезпечили мікробіологічну стабільність при зберіганні та кулінарну готовність кісткової тканини.

Для процесу течії надкритичної води в каналі, що обігрівається, проведено дослідження особливостей просторового розподілу фізичних властивостей води, зумовлених їх істотною температурною залежністю, характерною для надкритичних середовищ у ділянці псевдофазового переходу. На основі комп'ютерного моделювання розв'язано задачу тепломасоперенесення у вертикальній круглій трубі під час висхідного руху в ній води надкритичних параметрів. Показано, що характер розподілу властивостей теплоносія у поздовжньому перетині труби певною мірою визначається рухом в ньому фронту псевдофазового переходу. Проаналізовано вплив величини густини теплового потоку, що підводиться до стінки труби, на положення границь початку і кінця зони псевдофазового переходу і на пов'язані з цим особливості просторової зміни фізичних властивостей теплоносія. Наведено результати СFD моделювання з розподілу уздовж довжини труби, що обігрівається, таких властивостей надкритичної води, як густина, динамічна в'язкість, коефіцієнт теплопровідності і питома теплоємність. Виконано зіставлення особливостей розподілу зазначених властивостей, розрахованих за температурою на стінці труби і на її осі. Досліджено характер зміни питомої теплоємності по радіусу труби і проаналізовано вплив рівня теплового потоку, що підводиться, на положення максимуму теплоємності в різних поперечних перетинах каналу.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Мета дисертаційного дослідження – підвищення ефективності процесу визначення теплофізичних параметрів на основі розробки моделей і методів цифрової обробки зображень та інформаційної технології ідентифікації фізичних параметрів температурних процесів. Основні результати: уперше запропоновано розв'язання зворотної задачі конвективного теплообміну на основі використання інструментів алгебри скінченних предикатів і теорії цифрової обробки зображень, що дозволяє визначити характеристики об'єкта, який випромінює, за його цифровим зображенням; отримав подальший розвиток метод визначення температурних полів за цифровим зображенням процесу, що дозволяє вирішити задачу визначення фізичних параметрів оребрених структур; удосконалено метод визначення теплофізичних параметрів і побудови температурних полів теплового процесу на основі тривимірної моделі кольорового зору людини та розробленої дискретної моделі передачі тепла в оребрених трубах, що дозволяє визначити оптимальні значення параметрів оребрення в процесі передачі тепла від нагрітих газів у робоче середовище; удосконалено інформаційну технологію визначення фізичних параметрів і побудови температурних полів теплового процесу, яка дозволяє автоматизувати процес обробки теплотехнічної інформації та вдосконалити процес моніторингу стану об'єкта за рахунок визначення зон накладення температурних полів.
Thesis for a candidate degree in technical science, specialty 05.13.06 – Information Technologies. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". – Kharkiv, 2017. The aim of the research lies in the improvement of the effectiveness of the determination process of thermal parameters based on the development models and methods of digital imaging and information technologies identification of the physical parameters of temperature processes. The main results: for the first time it is offered the solution to the inverse problem of convective heat transfer based on the us-age of algebra and theory of finite predicates tools and the theory of digital imaging that allows to determine the characteristics of the object that emits according to its digital image; the method of determining the temperature fields according to the digital image process got its further development and that helps to solve the problem of physical parameters ribbed structures; it was also improved the method of deter-mining the thermal parameters and temperature fields of building thermal process based on three-dimensional model of human color vision and developed discrete model of heat transfer in ribbed tubes that enabled to determine the optimal values of ribs in the process of heat transfer from hot gases into the working environment; it was improved the information technology of determining the physical parameters and temperature fields of building thermal process that automates the process of heating the processing of information and improve the process of monitoring the state of the object on the account of the determination of the imposition temperature fields areas.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Мета дисертаційного дослідження – підвищення ефективності процесу визначення теплофізичних параметрів на основі розробки моделей і методів цифрової обробки зображень та інформаційної технології ідентифікації фізичних параметрів температурних процесів. Основні результати: уперше запропоновано розв'язання зворотної задачі конвективного теплообміну на основі використання інструментів алгебри скінченних предикатів і теорії цифрової обробки зображень, що дозволяє визначити характеристики об'єкта, який випромінює, за його цифровим зображенням; отримав подальший розвиток метод визначення температурних полів за цифровим зображенням процесу, що дозволяє вирішити задачу визначення фізичних параметрів оребрених структур; удосконалено метод визначення теплофізичних параметрів і побудови температурних полів теплового процесу на основі тривимірної моделі кольорового зору людини та розробленої дискретної моделі передачі тепла в оребрених трубах, що дозволяє визначити оптимальні значення параметрів оребрення в процесі передачі тепла від нагрітих газів у робоче середовище; удосконалено інформаційну технологію визначення фізичних параметрів і побудови температурних полів теплового процесу, яка дозволяє автоматизувати процес обробки теплотехнічної інформації та вдосконалити процес моніторингу стану об'єкта за рахунок визначення зон накладення температурних полів.
Thesis for a candidate degree in technical science, specialty 05.13.06 – Information Technologies. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". – Kharkiv, 2017. The aim of the research lies in the improvement of the effectiveness of the determination process of thermal parameters based on the development models and methods of digital imaging and information technologies identification of the physical parameters of temperature processes. The main results: for the first time it is offered the solution to the inverse problem of convective heat transfer based on the us-age of algebra and theory of finite predicates tools and the theory of digital imaging that allows to determine the characteristics of the object that emits according to its digital image; the method of determining the temperature fields according to the digital image process got its further development and that helps to solve the problem of physical parameters ribbed structures; it was also improved the method of deter-mining the thermal parameters and temperature fields of building thermal process based on three-dimensional model of human color vision and developed discrete model of heat transfer in ribbed tubes that enabled to determine the optimal values of ribs in the process of heat transfer from hot gases into the working environment; it was improved the information technology of determining the physical parameters and temperature fields of building thermal process that automates the process of heating the processing of information and improve the process of monitoring the state of the object on the account of the determination of the imposition temperature fields areas.