No abstract

The object of research: a mathematical model of unsteady heat transfer between particles forming a dense layer in a heat exchange channel and an air flow passing through the layer. Investigated problem: obtaining a mathematical model adequate to the physical phenomenon will significantly expand the field of research, reduce the time for determining the thermal characteristics of heat transfer and data processing. The main scientific results: an explicit analytical dependence is obtained that allows calculating the local temperature of the layer in an arbitrary cross-section of the channel at selected moments of time. The presented analytical dependence was verified by analyzing the calculated data on the material temperatures in the channel obtained by varying the main physical quantities: the effect of the heating duration, heat transfer coefficient, porosity, and density on the temperature distribution was studied. The temperatures along the length of the channel were calculated at different points in time with the following initial data: material - gravel: c=860, ρ=1500, λ=0.6, ε=0.4; aud=800. Based on the results of the calculations for the time τ=60 s, τ=900 s, τ=1800 s, τ=2400 s, τ=1800 s, the graphs shown in the paper are constructed. It is shown that the mathematical model adequately describes the process of heating a layer of granular material in a heat exchange channel and allows obtaining satisfactory data on the temperature distribution along the length at different points in time. The calculated data correlate satisfactorily with the experimental results. Innovative technological product is an analytical dependence obtained for the first time, which is necessary for inclusion in the calculation method of regenerative heat exchangers intended for the utilization of low-potential heat flows. The area of practical use of the research results is the heat engineering calculations of regenerative heat exchangers with a dense granular packing. The consumers of the developed regenerators are greenhouses and food industry. Such industries are characterized by a low-potential level of thermal emissions, the heat of which is difficult to utilize using existing heat exchange equipment. Scope of the innovative product: design bureaus focused on the design of innovative heat exchangers for the utilization of low-potential heat flows, and research laboratories studying the processes of heat exchange between a dense layer of granular material and a through gas (air) flow.

Акутальним в наш час є пошук ефективних акумуляторів сонячної енергії для обігріву приміщень в умовах значного добового перепаду температур. В якості акумулюючого тіла доцільно застосовувати щільний шар гранульованих матеріалів. Вивчено можливість застосування теплообмінного апарату регенеративного типу з гранульованою насадкою у вигляді щільного шару. Нагрівання гранульованої насадки здійснюється потоком повітря з внутрішнього простору. Проектований регенератор призначений для підтримки необхідного температурного рівня. Ідея створення ґрунтового регенератора ґрунтується на відомостях про інтенсивність нагріву повітря в теплиці від сонячного випромінювання в денний час і ефективності контактного теплообміну між повітрям і шаром частинок. Пропоноване схемне рішення передбачає забір повітря з верхньої частини теплиці, що забезпечує подачу потоку повітря в канал при максимальній температурі. Розглядається застосування щільного шару щебню в якості теплообмінної насадки. Представлені результати теплового розрахунку регенератора, проведені для теплиці з площею основи 18 м2. Кліматичні умови відповідають регіонам з помірним кліматом, наприклад, Одеській області. Для середнього рівня інсоляції, характерного для квітня, і заданої тривалості нагріву шару, визначені основні геометричні характеристики теплообмінних каналів. Наведено результати попереднього розрахунку теплових втрат від теплиці в нічний час і час, протягом якого теплота, акумульована регенератором, буде йти на обігрів внутрішнього обсягу теплиці. Отримано, що акумульована теплота дозволяє підтримувати допустиму температуру в теплиці протягом 2,5 години без застосування інших засобів обігріву. При підвищенні температури навколишнього середовища час роботи регенератора буде збільшуватися, що сприяє більшому зниженню енергетичних витрат на підтримку клімату в теплиці

No abstract

Розглядається задача оптимізації нагріву нафтопродуктів при зливі з залізничних цистерн при використанні мікрохвильового нагрівання. Встановлено, що мікрохвильовий нагрів дозволяє значно спростити технологічну схему, виключивши всі процеси і апарати, пов'язані з підготовкою теплоносія. Визначено, що в даний час існуючі патенти і технічні рішення, запропоновані до застосування мікрохвильового нагріву для розігріву нафтопродуктів, припускають, що мікрохвильова енергія падає на вільну поверхню рідини. Стверджується, що недоліком подібних схем є істотна нерівномірність нагріву внаслідок того, що мікрохвильова енергія швидко згасає при просуванні вглиб цистерни. Відзначається, що при нагріванні поверхні рідини в цистерні відстань від джерела до зливного отвору досить велика, внаслідок чого неможливе ефективне використання мікро­хвильового нагріву. Запропоновано спосіб вирішення цієї проблеми, що полягає в установці мікро­хвильового пристрою всередині порожнистої труби, яка безпосередньо приєднується до верхнього люка при підготовці до відкачування і занурюється в нафтопродукт на глибину, що корелюється з глибиною проникнення мікрохвильового поля в конкретному продукті. Проведено оцінку глибини проникнення мікрохвильової енергії в досліджуваний нафтопродукт – мазут, на підставі якої рекомендовано встановлювати відстань від випромінювача до зливного отвору. Стверджується, що моделювання мікрохвильового нагрівання доцільно проводити на основі диференціального рівняння теплопровідності з урахуванням внутрішніх джерел теплоти. Представлено математичну модель, що описує нагрівання об’єму високов'язких нафтопродуктів як процес теплопровідності в необмеженому масиві при дії мікрохвильового випромінювання. На прикладі мазуту проведені розрахунки з використанням методу кінцевих різниць, які показали розподіл температур в масиві в різні моменти часу