Численный расчет процесса размораживания груза в полувагоне

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. Development of the method of calculating the thawing coal in the gondola car before feeding them into the car dumper. Existing methods of calculation is based mainly on the use of regression models constructed by processing the results of the experiment. These models have a narrow area of application, as their ability to limit 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 valuation calculations. Numerical models require significant computer time in the practical implementation and their use is limited at present in engineering practice. Therefore there is a need for effective methods of thawing coal calculating, which would not require large expenditures in the 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 gondola cars based on numerical integration of the one-dimensional heat equation. The calculation is performed using the implicit alternating - triangular method A. Samara. In the practice of this method, the cost of computer time is less than one second. Findings. On the basis of the numerical model, a program in the algorithmic language FORTRAN was developed. With the help of this program, the computer experiment for assessing the dynamics of thawing coal in the gondola car was done. The calculation is performed in a narrow sub-zone located near the wall of the gondola, which is heated by the usage of infrared radiation elements. Warm-up time zones for two different values of the temperature of the wall of the gondola were established. 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 to substantiate the serial parameters of infrared elements and the choice of a rational mode of operation during defrosting of coal in the garage thawing.