Determining efficient values for the thermophysical properties of bulk materials

Abstract

Розроблено методику визначення ефективних теплофiзичних властивостей сипких матерiалiв рiзного гранулометричного та матерiального складу, що базується на поєднаннi дискретного i континуального уявлень про середовище. Сформульовано задачу механотермiчного стану цилiндричного шару сипкого матерiалу для визначення його ефективних теплофiзичних властивостей. На базi дискретно-континуальних уявлень про сипке середовище запропоновано пiдхiд та розроблено методику розв'язання поставленої задачi. Розроблено алгоритм визначення ефективних значень теплофiзичних властивостей сипких матерiалiв. Числову реалiзацiю розробленої методики виконано з використанням вiльно вiдкритого програмного забезпечення (LIGGGHTS, ParaView). Пропонована методика дає змогу визначити ефективнi значення теплофiзичних властивостей сипкого матерiалу (насипної густини, ефективного коефiцiєнта теплопровiдностi та ефективного значення iзобарної масової теплоємностi) довiльного матерiального й гранулометричного складу. У цьому разi потрiбне проведення мiнiмального обсягу складних i витратних експериментальних дослiджень з наступним числовим моделюванням процесу механотермiчного стану дослiджуваного сипкого матерiалу. При цьому iстиннi фiзичнi властивостi можна брати з довiдникiв. На прикладi модельного матерiалу визначено ефективнi теплофiзичнi властивостi сипких матерiалiв за рiзного гранулометричного складу та проведено верифiкацiю розробленої методики. Встановлено, що данi розрахункiв ефективної теплопровiдностi за розробленою методикою вiдрiзняються вiд даних, отриманих за осередненими теоретичними залежностями, в межах 0,8-9,0 %. Результати дослiдження є корисними для числового аналiзу в континуальному наближеннi теплових режимiв процесiв та обладнання, де застосовуються сипкi матерiалиКлючовi слова: сипкий матерiал, дискретна i континуальна моделi, ефективнi теплофiзичнi властивостi, матерiальний i гранулометричний склад

Generalized Mathematical Model of Physical Fields of Technological Redistributions of Manufacturing Electrographite Products

“…Äèñêðеòíе фîðìóлюâàííя ф³çè÷íèõ пðîцеñ³â ó ñèпêèõ ìàòеð³àлàõ, щî âèêîðèñòîâóюòüñя â òеõ-íîлîг³ї âèðîбíèцòâà âóглегðàф³òîâîї пðîäóêц³ї, бàçóєòüñя íà лàгðàíжеâ³é ñèñòеì³ â³äл³êó òà ìîже ìàòè ð³âíяííя пîñòóпàлüíîгî é îбеðòàлüíîгî ðóõó òà еíеðг³ї [33]:…”

“…Íà пеðшîìó еòàп³ âèçíà÷еííя ÒÔ ìîäелюєòüñя ìеõàí³÷íèé пðîцеñ çàпîâíеííя цèл³íäðè÷íîгî шàðó ÷àñòèíêàìè ñèпêîгî ìàòеð³àлó ð³çíîгî гðàíóлîìеòðè÷íîгî ñêлàäó п³ä ä³єю гðàâ³òàц³éíèõ ñèл äî ñòàíó ìеõàí³÷íîї ð³âíîâàгè. Çàçíà÷еíèé пðîцеñ îпèñóєòüñя ñèñòеìîю äèñêðеòíèõ ð³âíяíü ìеòîäó äèñêðеòíîгî елеìеíòà (МÄЕ) òàêîгî âèгляäó [12,33]:…”

“…Äîñл³äжеííя ефеêòèâíèõ ÒÔ ñèпêîгî ìàòе-ð³àлó çà ìàòеìàòè÷íîю пîñòàíîâêîю ( 19)-( 21) âèêîíàíî íà пðèêлàä³ ñèпêèõ ìàòеð³àл³â ð³çíîгî гðàíóлîìеòðè÷íîгî ñêлàäó ç òеðìîìеõàí³÷íèìè âлàñòèâîñòяìè, блèçüêèìè äî àíòðàцèòó. Äля â³-çóàл³çàц³ї äèíàì³êè ф³çè÷íèõ пîл³â п³ä ÷àñ ìеõà-í³÷íîгî òà àä³àбàòíîгî óð³âíîâàжеííя òеìпеðàòóðè ó шàð³ ñèпêîгî ìàòеð³àлó [33] (ðèñ. 2) âèêîðèñòîâóâàâñя â³лüíî â³äêðèòèé гðàф³÷íèé пàêеò äля ³íòеðàêòèâíîї â³çóàл³çàц³ї ParaView [40].…”

“…Реçóлüòàòè ÷èñлîâèõ äîñл³äжеíü ìеõàíîòеðì³÷íîгî ñòàíó цèл³íäðè÷íîгî шàðó ñèпêîгî ñеðеäîâèщà çà äèñêðеòíîю òà êîíòèíóàлüíîю ìîäеляìè íàâеäеíî íà ðèñ. 3, 4 [33]. Äàí³ ðîçðàõóíê³â ефеêòèâíîї òеплîпðîâ³äíîñ-ò³ çà ðîçðîблеíîю ìеòîäèêîю â³äð³çíяюòüñя â³ä äàíèõ, îòðèìàíèõ çà îñеðеäíеíèìè òеîðеòè÷íèìè çàлежíîñòяìè [33], ó ìежàõ (0,8-9,0) %.…”

“…3, 4 [33]. Äàí³ ðîçðàõóíê³â ефеêòèâíîї òеплîпðîâ³äíîñ-ò³ çà ðîçðîблеíîю ìеòîäèêîю â³äð³çíяюòüñя â³ä äàíèõ, îòðèìàíèõ çà îñеðеäíеíèìè òеîðеòè÷íèìè çàлежíîñòяìè [33], ó ìежàõ (0,8-9,0) %.…”