Вісники та науково-технічні збірники, журнали
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/12
Browse
13 results
Search Results
Item Математична модель теплообміну в елементах цифрових пристроїв(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Гавриш, В. І.; Майхер, В. Ю.; Havrysh, V. I.; Mayher, W. Yu.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозроблено математичну модель аналізу теплообміну між ізотропною двошаровою пластиною, яка нагрівається точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів, і навколишнім середовищем. Для цього з використанням теорії узагальнених функцій коефіцієнт теплопровідності матеріалів шарів пластини зображено як єдине ціле для всієї системи. З огляду на це, замість двох рівнянь теплопровідності для кожного із шарів пластини та умов ідеального теплового контакту між ними отримано одне рівняння теплопровідності в узагальнених похідних із сингулярними коефіцієнтами. Для розв’язування крайової задачі теплопровідності, що містить це рівняння та крайові умови на межових поверхнях пластини, використано інтегральне перетворення Фур’є й отримано аналітичний розв’язок задачі в зображеннях. До цього розв’язку застосовано обернене інтегральне перетворення Фур’є, яке дало змогу одержати остаточний аналітичний розв’язок вихідної задачі. Отриманий аналітичний розв’язок подано у вигляді невласного збіжного інтеграла. За методом Сімпсона одержано числові значення цього інтеграла з певною точністю для заданих значень товщини шарів, просторових координат, питомої потужності точкового джерела тепла, коефіцієнта теплопровідності конструкційних матеріалів пластини та коефіцієнта тепловіддачі з межових поверхонь пластини. Матеріалом першого шару пластини є мідь, а другого – алюміній. Для визначення числових значень температури в наведеній конструкції, а також аналізу теплообміну між пластиною та навколишнім середовищем, зумовленого різними температурними режимами завдяки нагріванню пластини точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів, розроблено обчислювальні програми. Із використанням цих програм наведено графіки, що відображають поведінку кривих, побудованих із використанням числових значень розподілу температури залежно від просторових координат. Отримані числові значення температури свідчать про відповідність розробленої математичної моделі аналізу теплообміну між двошаровою пластиною з точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів і навколишнім середовищем, реальному фізичному процесу. Програмні засоби також дають змогу аналізувати такі неоднорідні середовища щодо їх термостійкості під час нагрівання. Завдяки цьому уможливлюються підвищення термостійкості та захист від перегрівання, яке може спричинити руйнування не тільки окремих елементів, а й усієї конструкції.Item Estimation of effective thermal parameters of heating sources based on dynamic measurments in smart home(Видавництво Львівської політехніки, 2020-11-20) Сінкевич, О.; Монастирський, Л.; Соколовський, Б.; Бойко, Ярослав Васильович; Sinkevych, O.; Monastyrskii, L.; Sokolovskii, B.; Boyko, Ya.; Львівський національний університет імені Івана Франка; Ivan Franko National University of LvivЦю роботу присвячено методиці визначення ефективних теплових параметрів джерел опалення у розумному будинку, яка передбачає комбінацію застосування алгоритмів аналізу даних та рівняння фізичного процесу теплопереносу. Використання таких параметрів дозволяє створювати програмно-апаратні рішення для моделювання теплової карти будинку, а також здійснювати аналіз енергоспоживання у контексті моделей машинного навчання. Оскільки, здебільшого, відоме сумарне споживання енергії обігріву, інтерес представляє визначення тієї частини енергії, яка відповідає окремим джерелам обігріву. З цією метою у статті запропоновані математична модель та алгоритм для оцінки ефективних теплових характеристик джерел обігріву на базі рівняння теплопереносу та підходів статистичного аналізу даних, які можна використовувати для отримання інформації про індивідуальні джерела обігріву. Задача визначення таких параметрів зводиться до двох етапів. На першому етапі, з використанням скінченно-різницевого підходу до рівняння теплопереносу, визначено ефективний тепловий параметр джерел обігріву. Далі, за даними енергоспоживання та розподілами кімнатних температур і температур на поверхні обігрівальних елементів, шляхом застосування методів аналізу даних, запропонований алгоритм оцінки індивідуальних ефективних теплових характеристик встановлених в кімнатах обігрівальних елементів.Item Математичні моделі теплообміну в елементах турбогенераторів(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Гавриш, В. І.; Король, О. С.; Шкраб, Р. Р.; Зімоха, І. О.; Havrysh, V. I.; Korol, O. S.; Shkrab, R. R.; Zimoha, I. O.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозроблено математичні моделі визначення розподілу температури в елементах турбогенераторів, які геометрично описано ізотропним півпростором та термочутливим простором з локально зосередженими джерелами нагрівання. Для цього з використанням теорії узагальнених функцій у зручній формі записано вихідні диференціальні рівняння теплопровідності з крайовими умовами. Для термочутливого простору (теплофізичні параметри залежать від температури) вихідне нелінійне рівняння теплопровідності та нелінійні крайові умови лінеаризовано з використанням перетворення Кірхгофа, відносно якого отримано лінійне диференціальне рівняння. Для розв'язування крайових задач теплопровідності використано інтегральне перетворення Ганкеля і внаслідок отримано аналітичні розв'язки в зображеннях. До цих розв'язків застосовано обернене інтегральне перетворення Ганкеля, яке дало змогу отримати остаточні аналітичні розв'язки вихідних задач. Отримані аналітичні розв'язки подано у вигляді невласних збіжних інтегралів. Для конструкційного матеріалу термочутливого простору використано лінійну залежність коефіцієнта теплопровідності від температури. У результаті отримано зручну формулу для визначення температурного поля, яка дає змогу аналізувати температурні режими в термочутливому середовищі. Для визначення числових значень температури в наведених конструкціях, а також аналізу теплообміну в елементах турбогенераторів, зумовленого різними температурними режимами завдяки нагріванню локально зосередженими джерелами тепла, розроблено обчислювальні програми. Із використанням цих програм наведено графіки, які відображають поведінку поверхонь, побудованих із використанням числових значень розподілу безрозмірної температури залежно від просторових безрозмірних координат. Отримані числові значення температури свідчать про відповідність наведених математичних моделей визначення розподілу температури реальному фізичному процесу. Програмні засоби також дають змогу аналізувати середовища із локально зосередженим нагріванням щодо їх термостійкості. Як наслідок, стає можливим її підвищити, визначити допустимі температури нормальної роботи турбогенераторів, захистити їх від перегрівання, яке може спричинити руйнування не тільки окремих елементів, а й всієї конструкції.Item Thermoeconomic Model of Air Conditioning System(Lviv Politechnic Publishing House, 2019-02-26) Жихарєва, Наталія; Хмельнюк, Михайло; Zhykharieva, Nataliia; Khmelniuk, Mykhailo; Одеська національна академія харчових технологій; Odessa National Academy of Food TechnologiesРозроблено математичну модель системи кондиціювання повітря, яка ґрунтується на аналізі термоекономічних показників енергоефективності та вирішена в комплексі: визначення оптимальних параметрів; з врахуванням нестаціонарних теплоприпливів та визначення оптимального пристрою з оптимізації режимів роботи холодильної системи. При проектуванні системи кондиціювання повітря проведений термоекономний аналіз створюваного об’єкта, вирішуючи актуальну задачу енергозбереження з урахуванням зміни тарифів на електроенергію. Розроблена термоекономічна модель холодильної установки системи кондиціювання повітря з визначенням ексергетичних показників і ексергетичних втрат, як складових критерію термодинамічної ефективності енергетичних систем, що забезпечують мінімум приведених витрат. Аналіз моделі дав змогу отримати аналітичне рішення, на підставі якого визначаються оптимальні умови проектування цієї системи кондиціювання і режими її експлуатації.Item Дослідження температурних полів у корпусі термоперетворювача(Видавництво Львівської політехніки, 2018-02-26) Янишин, Я. С.; Yanyshyn, Yaroslav; Львівський національний аграрний університет; Lviv National Agrarian UniversityУ роботі запропоновано аналітичне дослідження складової інструментальної похибки термо- перетворювачів, спричиненої протіканням тепла під час вимірювання високих температур. Значення вказаної похибки залежить від конструктивного виконання термоперетворювачів, інтенсивності теплообміну із вимірюваним середовищем і особливостей його контакту із зовнішнім середовищем.Item Optimization of gas dynamical subsystem of transducers for measurement of gas flow temperature(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Fedynets, Vasyl; Vasylkivskyi, Ihor; Yusyk, Yaroslav; Lviv Polytechnic National UniversityThe main types of errors which occur while measuring the temperature of gas flows, including flows of fuels, are determined by the conditions of thermal balance at the interaction of the sensor of the temperature transducer (TT) with the gas flow via convection, radiation and conduction. The limited TT capacity to track flow temperature variation should also be taken into consideration. For high gas flow speeds (over 50 m/s), another type of error (the so-called speed error) arises from the transformation of part of kinetic energy of the flow into thermal energy. A comprehensive analytical study of the combined influence of all the major factors on the total error of gas flow temperature measurement with a particular TT is actually impracticable, since some relationships describing the character of influence of this or that factor can be obtained only by experiment. Therefore, in practice, each error type is analysed separately, assuming that no other types of error occur, and the total error of measurement is regarded as superposition of separate error types. For convenience of analysis, TT is represented as a combination of separate units, each with its own components of the error. TT for gas flow temperature measurements appears as three units, such as gas dynamic, thermal and electrical, connected in series. The gas dynamic subsystem transforms the thermodynamic temperature T(τ) of the gas flow at the TT input into the deceleration temperature ТПТ(τ) at the temperature sensor input and is characterized by the speed error. The defining characteristic of the gas dynamic subsystem is the TT recovery factor, which is why the paper discusses the methods and means of ensuring the constancy of the recovery factor. Основні види похибок, які виникають під час вимірювання температури газових потоків (зокрема і потоків енергоносіїв), визначаються умовами теплового балансу в разі взаємодії чутливого елемента перетворювача температури (ПТ) з газовим потоком через конвекцію, випромінювання та теплопровідність. Необхідно враховувати також обмежені можливості ПТ без запізнення стежити за змінами температури потоку. За великих швидкостей газового потоку (більше ніж 50 м/с наявна також похибка, зумовлена перетворенням частини кінетичної енергії потоку на теплову (так звана “швидкісна” складова похибки). Повне аналітичне дослідження сумісного впливу всіх основних чинників на загальну похибку вимірювання температури газового потоку конкретним ПТ практично неможливе, оскільки деякі залежності, що описують вплив того чи іншого чинника, можна визначити тільки експериментально. Тому на практиці аналізують кожний вид похибки окремо з припущенням, що решта її видів відсутні, а загальну похибку вимірювання розглядають як суперпозицію окремих видів похибок. Для зручності проведення аналізу ПТ подано у вигляді окремих елементарних ланок зі своїми складовими похибки. ПТ для вимірювання температури газових потоків подано у вигляді трьох послідовно з’єднаних ланок: газодинамічної, теплової та електричної. Газодинамічна підсистема перетворює термодинамічну температуру Т(τ) газового потоку на вході ПТ в температуру гальмування ТПТ(τ) на вході в термочутливий елемент і характеризується “швидкісною” складовою похибки. Визначальною характеристикою газодинамічної підсистеми є коефіцієнт відновлення ПТ. Тому в статті розглянуто способи та засоби для забезпечення постійності коефіцієнта відновлення.Item Research and analysis of rapidly changing gas flow temperatures measurement methods(Printing Center of lviv Politechnic Publishing House, 2017-02-14) Василь, Фединець; Леонід, Лесовой; Богдан, Чабан; Vasyl, Fedynets; Leonid, Lesovoi; Bohdan, Chaban; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityВнаслідок певного значення теплоємності чутливого елемента перетворювача температури його температура завжди відставатиме від температури газового потоку, якщо вона змінилася. Під час вимірювання змінної в часі температури потоку перетворювач також не встигає стежити за зміною температури, оскільки для зміни температури його чутливого елемента потрібен деякий час. Спотворення показів перетворювача через нестаціонарності теплових процесів як у самому перетворювачі, так і між перетворювачем і навколишнім середовищем зумовлені його тепловою інерцією. Оскільки повного уникнення інерційності реального перетворювача температур досягти неможливо, за практичних вимірювань температур газового потоку, що змінюються в часі, використовують перетворювачі, які мають деяке скінченне значення показника теплової інерції. За таких вимірювань отримувати потрібну інформацію можливо за допомогою аналізу запису самого нестаціонарного процесу вимірювання, здійснюючи прямий розрахунок температур середовища, або вносити поправку на запізнення в покази перетворювача температур. Досліджено та проаналізовано методи вимірювання швидкозмінних температур газових потоків шляхом їх прямого розрахунку та введенням поправки в покази перетворювачів температури.Item Моделювання процесів теплообміну в топках водотрубних котлів ДКВР(ДЕ)-10/14(Видавництво Львівської політехніки, 2016) Редько, А. О.; Давіденко, А. В.; Павловський, С. В.; Кулікова, Н. В.; Костюк, В. Є.; Кирилаш, О. І.Надано результати числового дослідження теплообміну в топці водотрубного котла ДКВР(ДЕ)-10/14. На основі креслень котла та пальника ГМГ-7 побудовано геометричну модель внутрішньої порожнини топки і пальника. Математичну модель радіаційно-конвективного теплообміну в газовому тракті котла сформовано на основі осереднених за Рейнольдсом рівнянь Нав’є – Стокса з урахуванням гравітації та з нехтуванням стисливістю. Модель складають рівняння нерозривності, перенесення імпульсу, енергії та хімічних компонентів газової суміші, записані у стаціонарній формі. Рівняння замкнено законом Ньютона для тензора тиску, законом Фур’є для теплового потоку, законом Фіка для потоку маси, законом Клайперона – Менделєєва для термодинамічного стану суміші газів, рівняннями моделі турбулентності k-ε Лаундера – Сполдінга та моделі турбулентного горіння Магнусена – Хертагера. Наведено результати числового моделювання у вигляді розподілу температури газового потоку в характерних перерізах проточної частини котла та розподілу питомих потоків теплоти на поверхнях екранів. Визначено структуру факелу та зону з максимальною температурою та тепловиділенням. Розрахунки також виконано для топки з тупиковим трубчастим вторинним випромінювачем. Показано, що густина радіаційного теплового потоку збільшується на 15–20 %, температура топкових газів на виході з топки знижується та становить 970 °С. Тhe results of a numerical study of heat transfer in water-tube boiler DKVR(DE)-10/14 furnace are provided. The geometric model of the inner cavity of furnaces and burners is constructed with help of boiler and burner GMG-7 drawings. The mathematical model of radiate and convective heat transfer with gravity in the gas path of the boiler on the basis of the Reynolds averaged incompressible Navier – Stokes equations is formed. The model incorporate continuity, momentum, energy and chemical components transfer equations of the gas mixture stored in a stationary manner. Model equations are locked by Newton’s law for a tensor pressure, Fourier law for heat flow, Fick law for mass flow, the Clapeyron law for the thermodynamic state of a gas mixture, k-ε Launder and Spalding turbulence model and Magnussen and Hjertager turbulent combustion model. Such results of numerical simulations as the gas flow temperature distribution in the boiler specific sections and the surface specific heat fluxe distribution on the furnace walls are presented. Determined the structure of the torch and the zone with the maximum temperature and heat. The calculations are also performed for the furnace to a dead-end tubular secondary emitter. It is shown that radiation heat flux density is increased by 15–20%, the flue gas temperature is reduced to 970°C.Item Heat exchange between thermometer well and pipe wall in natural gas metering systems(Lviv Polytechnic National University, 2015) Fedoryshyn, Roman; Matiko, FedirThis paper deals with the accuracy of gas flow temperature measurement in natural gas metering systems. The effect of heat exchange between thermometer well and the pipe wall on the accuracy of gas flow temperature measurement is investigated. A mathematical model is proposed to calculate the additional systematic error of gas flow temperature measurement caused by heat exchange between thermometer well and the pipe wall. Calculation results were compared to the corresponding experimental values of this error. The maximum relative deviation of calculation results from experimental values does not exceed 6 %. The effect of gas flow temperature measurement error on the accuracy of gas flow rate and volume measurement is analyzed. Measures are proposed to minimize the additional systematic error of gas flow temperature measurement and to improve the accuracy of natural gas metering. Досліджено точність вимірювання температури потоку природного газу в системах його обліку. Виконано дослідження впливу теплообміну між гільзою термоперетворювача та стінкою трубопроводу на точність вимірювання температури потоку газу. Запропоновано математичну модель для розрахунку додаткової систематичної похибки вимірювання температури потоку газу, зумовленої теплообміном між гільзою термоперетворювача та стінкою трубопроводу. Виконано порівняння результатів розрахунку цієї похибки з відповідними експериментальними значеннями. Максимальне відносне відхилення результатів розрахунку від експериментальних значень не перевищує 6 %. Проаналізовано вплив похибки вимірювання температури потоку газу на точність вимірювання витрати та кількості газу. Запропоновано заходи для мінімізації додаткової систематичної похибки вимірювання температури потоку газу та для підвищення точності обліку природного газу.Item Експериментальне дослідження інтенсивності тепловіддачі в умовах вільної конвекції від горизонтального циліндра ущільовому вертикальному каналі(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Неїло, Р. В.Наведено результати експериментального дослідження інтенсивності теплообміну одиночного горизонтального циліндра, розміщеного у вертикальному каналі, в умовах вільної конвекції до повітря, в діапазоні чисел Релея 9,1×103 < Ra <1,7 ×105 . Отримані результати показують підвищення інтенсивності теплообміну. Досліджено температурне поле теплоносія по висоті каналу. Показано, що профіль температури круто змінюється у пристінній ділянці нагрітого тіла, а далі поступово вирівнюється. Показано, що в окремих ділянках висоти каналу існують області, температура теплоносія в усіх точках об’єму яких відрізняється від температури навколишнього середовища. Такий результат свідчить про повне заповнення прогрітим теплоносієм живого перерізу каналу. Представлено також схему експериментального стенда, порядок дослідження та проаналізовано результати експерименту. This paper presents the results of an experimental study of heat transfer rate from a single horizontal cylinder confined in a vertical channel during natural convection to air in the range of Rayleigh numbers 9,1×103 < Ra <1,7 ×105 . These results show increase of heat transfer rate. Variations in the intensity have the same character in the entire range of Rayleigh numbers. Temperature field of air in the channel was also investigated. It is shown that the temperature profile is changed dramatically in the wall region of the cylinder and has approximately uniform profile at the outlet of the channel. It was shown that in some areas there are regions of the channel height, where the temperature of the coolant at all points of the volume is higher than the ambient temperature. This result indicates a complete filling of the warmed coolant in some section of the channel. The resulting increase in heat transfer rate can be explained primarily by the quasi-forced movement. The paper presents the scheme of the experimental setup, the order of the studies and the analysis of the experimental results.