CC BY
32
Якщо G1 > G, то залежнiсть обернена. Отже, залежно вiд форми вклю-чення та механiчних властивостей матерiалiв тiла i включення, локальне руйнування композицiï може розпочатися як у матриц бiля вершин включення, так i в точках (0, ± c ) та ( ±а, 0 ) у включеннi.
Зауважимо, що у працi [4] одержано чисельний розв'язок i дослщжено вплив форми тонкостшного включення iншоï конф^рацп у пластинi на К1Н.
Л1тература
1. Векуа И.Н. Об одном интегро-дифференциальном уравнении Прандтля / И.Н. Векуа // Прикладная механика. - 1945. - Т. 9, № 2. - С. 143-150.
2. Стадник М.М. Метод розв'язування тривим1рних термопружних задач для тш з тонкими включеннями / М.М. Стадник // Ф1зико-х1м1чна мехашка матер1ал1в. - 1994. - Т. 30, № 6. -С. 30-40.
3. Stadnyk M.M. A limit equilibrium of an infinite body with a complex form thin cylindrical elastic inclusion / M.M. Stadnyk, I.Ya. Gorbachevskyi // Proc. Int. Conf. "Strength, Durability and Stability of Materials and Structures" (Kaunas, Sept. 18-20, 1996). - Kaunas, 1996. - P. 152-157.
4. Сулим Г.Т. Влияние формы тонкостенного включения на концентрацию напряжений в пластине / Г.Т. Сулим // Физико-химическая механика материалов. - 1981. - Т. 17, № 3. - С. 64-68.
Стадник М.М., Горбачевский И.Я. Упругое состояние тела с туннельным включением профиля Векуа
С помощью метода скачков напряжений и смещений на тонком упругом включении получено аналитическое решение задачи о концентрации напряжений в неограниченном теле с цилиндрическим включением профиля крыла конечного размаха. Исследовано влияние кривизны контура в торцевой части включения и его механических характеристик на напряжённо-деформированное состояние тела.
Ключевые слова: тонкое туннельное включение, скачки напряжений и смещений, концентрация напряжений в теле.
Stadnyk M.M., Horbachevskyy I. Ya. An Elastic state of a body with the tunnel Vekua profile inclusion
An analytical solution of the stress concentration problem for an infinite body with thin elastic tunnel inclusion having the contour type wing of finite span is obtained due to using the method of stresses and displacements jumps. The influence of contour curvature in the end of inclusion and its mechanical characteristics on stress-strain state of the body.
Keywords: thin tunnel inclusion, stresses and displacements jumps, stress concentration in a body.
УДК 674.047 Проф. 1.М. Озаркв, д-р техн. наук;
доц. 1А. Соколовський, канд. техн. наук; доц. М.С. Кобринович, канд. фЬ.-мат. наук - НЛТУ Украши, м. Львiв
ОСОБЛИВОСТ1 РОЗРАХУНКУ РЕГЕНЕРАТИВНИХ ТЕПЛООБМ1ННИК1В
Проведено аналiз сучасних теплообмшнигав з метою покращення регенеративно! функци рекуперативних апара™. Розкрито 1хш особливосп. Наведено методику розрахунку теплорекуперативних теплообмшниюв. Показано шляхи визначення ко-ефщенпв тепловiддачi цих апара™. Описано особливосп розмщення таких систем та !х недолжи.
Вступ. Вщомо, що вiдпрацьованi агенти сушiння (вологе атмосферне повпря, водяна пара) видаляються через витяжнi канали сушильних камер в навколишне середовище, несучи з собою велику кiлькiсть теплоти. Тому для зменшення енергоспоживання на сушшня теплопродукцп та збереження еко-лопчного стану довкiлля слiд використовувати регенеращю тепла вiдпрацьо-ваного сушильного агента.
Зокрема, вiдпрацьоване повпря можна використовувати для пдагрь вання свiжого повиря, що подаеться для регулювання вщносно! вологостi повпря в камерi. Доцiльнiсть використання теплових викидувань буде визнача-тися 1х кiлькiсним виходом, температурою та вологовмютом повiтря. Заува-жимо, що тд час сушiння одних i тих же самих пиломатерiалiв м'яким або нормальним режимом витрати пароповиряно! сум^ по трактах припливно-витяжних каналiв вiдрiзняються бшьше, нiж у три рази.
Пда^вання свiжого атмосферного повиря за рахунок тепла вщ-працьованого повпря в сучасних сушильних камерах здшснюеться в рекупе-ративних (регенеративних) апаратах. Бшьшють iз них представляють собою теплообмiннi апарати поверхневого типу, коли тепло передаеться через стш-ку, яка роздiляе два газовi потоки (свiжого i вiдпрацьованого повпря), за схемою перехресного або протитечшного протжання теплоносiя i холодильного агента (свiжого повiтря).
Повiтряний рекуперативний теплообмiнник [1] - це насадка, що скла-даеться iз щшинних каналiв, утворених сумiжними тонкими металевими листами. Одну частину теплообмшника розташовують у потоцi вiдпрацьованого повпря, а другу - в холодному потощ свiжого атмосферного потоку. Таким чином, перенесення теплоти в такому теплообмшнику здшснюеться завдяки температурному перепаду в двох частинах теплообмшника, що роздшеш мiж собою саме герметичною перегородкою.
В окремих випадках для штенсифжацп теплообмiну зовнiшня повер-хня труб мае ребра, що збшьшуе ККД таких систем рекуперацп до 60.. .70 %. У випадку розташування припливно-витяжних каналiв на певнш вiддалi один вiд другого використовують рекуперативнi апарати iз промiжковим теплоно-сiем. Така система представляе собою газорщинш теплообмiнники, що вста-новлеш в потоках вiдпрацьованого та свiжого повiтря. Недолiком тако1 сис-теми рекуперацп е необхщнють додаткового використання носпв для подачi рiдини, що циркулюе мiж теплообмiнниками.
У реальних умовах поверхня теплообмiнi рекуперативних теплообмш-никiв мае кiнцевi розмiри, а це значить, що мають мюце тепловi втрати. Крiм того, в цьому випадку не спостерiгаеться повного використання початкового перепаду температур. Стутнь ефективносп таких рекуперативних теплооб-мшниюв становить 0,40.. .0,70. Зазначимо, що ефективнють роботи рекупера-торiв пiдвищуеться, коли, ^м передачi явного тепла, здшснюеться перенесення прихованого тепла, наприклад перегрпо! пари.
Використання рекуперативних апарапв, як показала практика, в камерах безперервно! ди дае змогу зекономити до 20... 25 °% теплово! енергп вiд загального теплоспоживання. Економiя теплоти за рахунок рекуперацп в ка-
мерах перюдично1 дп становить 10... 15 % вщ загального теплопостачання, що пов'язано iз низьким значенням вщносно! вологостi вщпрацьованого агента сушiння (температура точки роси е також невеликою).
Утилiзацiя теплоти сушильних установок. На рис. 1 наведено прин-ципiальну схему рекуперацп тепла вiдпрацьованого в камерi повiтря. Вологе вiдпрацьоване повiтря iз витяжного каналу (1) сушильно! камери поперечним потоком пароповирянох сумiшi проходить теплообмшники першого (2) i другого (3) ступетв i далi з допомогою вентилятора (6) видаляеться в атмосферу. Пiсля поверхневих теплообмiнникiв вологе повiтря проходить скрубер (4), в якому вiн вщдае частину теплоти нагрiваючiй водi. У теплообмшнику першого ступеня (2) перехресним потоком проходить технолопчний агент (вщ камер), а в теплообмiннику другого ступеня (3) - вентиляцшне повггря. З метою розширення регульованих можливостей в системi загальнообмшнох вентиляци встановлено паровий калорифер (7), а також обвщний канал, який дае змогу подавати пов^я в сушильний зал (примщення), минаючи при цьому теплообмшник.
Рис. 1. Трьохступенева система рекупераци теплоти повiтря, що видаляеться 1з сушильноЧ камери (б) i термодинамiчний процес трьохступеневог теплорекуперацшноЧ установки
Подача свiжого пов^я в систему загальнообмшно! вентиляци здiйснюеться з допомогою вентилятора (10). Технолопчне повiтря заби-раеться iз примiщення цеху вентилятором (8) через теплообмшник (2) i калорифер (5), далi каналом (9) подаеться в сушильну камеру.
Варто зазначити, що в сушильних камерах теплота, витрачена на ви-паровування вологи в процесi сушiння з деревини, в основнiй сво!й частинi (близько 95 %) передаеться вщпрацьованому повггрю, температура якого за-лежно вщ режиму рiвня 70.. .80 °С за вологост ё=70... 80 °С г/кг сух. пов^я. Термодинамiчний процес використання теплоти вiдпрацьованого повiтря у регенеративних установках показано на рис. 1, б. На цш дiаграмi лш! "1-2" i "2-3" вiдповiдають процесом передачi теплоти в ТУ-1 повггрю, i в ТУ-11 - по-вiтрю загальнообмiнноl вентиляци. Лiнiя "3-4" - вщповщае утитзаци тепла
вщпрацьованого повпря в скруберi. Бiльш повна утилiзацiя тепла (лiнiя "34") можлива тшьки за наявностi низькотемпературного поглинача (наприклад холодно! води).
Питома кшьюсть води, що нагрiваeться, залежить вщ !! початково! температури i визначаеться за спiввiдношенням
Аа = 13-14 , Н. (1)
Св ■ (в-- в) кг
Методика розрахунку теплорекуперативних установок. Для ре-
конструкцп теплоти на сьогоднi устшно використовують пластинчатi i труб-ш теплообмiнники [2]. Досвiд експлуатацi! теплорекуперативних теплообмш-никiв значною мiрою залежить вщ можливостi очищення поверхонь теплооб-мiну для повiтря, що видаляеться iз сушильно! камери. Для цього зручшше i доцiльнiше в трубах теплообмшниюв пропускати вологе повiтря по мiжтруб-ному просторi, що значно полегшило б можливiсть використання для очищення зовшшньо! поверхнi труб парообдувальних апаратiв. Об'емний коефiцiент теплообмшну визначаеться:
,, = ЫХ- (2)
де: Ьу- поверхневий коефщент теплообмiнну, Вт / (м3 ■ °С); /- поверхня теп-лообмiну, що вiдповiдае 1 м3 теплообмiнного апарату, м2 / м3.
Треба зазначити, що питома поверхня f теплообмiнного апарату визначаеться його конструкщею, а коефщент поверхневого теплообмiну а(- -формою теплообмшно! поверхнi i aеродинaмiкою !! обтжання потоком повгт-ря. Кшьюсть теплоти, що передаеться теплообмiннику визначаеться:
• для першого ступеня
0 = вЛЬ - /2), кДж / год, (3)
• для другого ступеня
Q2 = Сс(/2 - /3), кДж / год; (4)
де: Ос - витрати абсолютно сухого повпря, кг/год.
Тод^ поверхня теплообмшниюв визначаеться:
^ =-^--, м2, (5)
3,6 ■ Езаб'Кт' ©
де: Езаб - коефiцiент забезпечення поверхш теплообм^; © - середне значен-ня теплообмiнного потенщалу; Q - витрата теплоти у даному ступеш тепло-обмiнникa. Коефiцiент теплопередaчi
Кт = (6)
и + Ь2
де а1, а2 - вiдповiдно коефiцiенти теплообмiну (тепловщдач^ на сторонах сухого i вологого повiтря, Вт / (м2 ■ °С).
Коефiцiент теплообмшу на сторонi сухого повiтря у пластинчастих теплообмшниках визначаеться
Ъ = 0,018, (7)
¿екв I и )
де: а, V - вщповщно коефiцieнти теплопровщносп i кшематично! в'язкостi повпря; ю - швидкiсть повиря; ¿еке - е^валентний дiаметр щiлиноподiбних каналiв. Е^валентний дiаметр
¿еке = —(8)
де: /„.„. - площа поперечного перерiзу; П - периметр каналу.
У трубних теплообмшниках при рус повiтря в серединi труб коефь цieнт теплообмiну визначаеться за формулою
= 0,018 • Яе^80, (9)
де iндекс належить до середньо1 температури повпря в трубi, тобто
Т = В . у разi зовнiшнього обтiкання пучка труб коефщент теплообмiну
може бути розрахований за формулами М.В. Кузнецова [2] залежно вщ роз-ташування схеми труб:
• у раз1 коридорного розташування
Ыыу = 0,18 • Яе^6— (10)
• у раз1 шахматного розташування
= 0,29 • Яе}60. (11)
Вплив конденсацп пари на середне значення коефщента теплообмiну на сторонi вологого повпря (вiдпрацьованого повiтря) розраховують за формулою
1 + ^ (п -
_ 1000 • св£
де: «2 - коефщент теплообмiну вологого повiтря в сухш зонi за вiдсутностi конденсату водяно! пари; М - зниження вологовмюту в межах теплообмш-ника, г/кг сух. пов.; At - зниження температури вологого повпря у межах теплообмшника, °С; /„, ¡к - вщповщно ентальпiя пари в повiтрi i утворювано-го конденсату (води), кДж/кг; Сво. _ питома iзобарна теплоемнiсть повiтря за початкового вологовмюту кДж / (кг • °С).
Коефiцiент теплообмiну рекуперативного тепловловлювача, в якому охолоджувальне (вiдпрацьоване) повпря рухаеться по прямих каналах дво-кутного перерiзу, а нагрiваюче повпря - по хвильових каналах, за вщсутносп конденсацп в прямих каналах визначаеться
= 0,020 •Ке^80. (13)
а зi сторони профшьно! поверхш
Ыы/ = 0,2— -Ке^67 /—, (1—)
\
а2 = а2
^ (12)
де do - внутршнш po3Mip двокутного каналу, м; S1- крок noBepxHi.
В oстаннiй фopмулi визначальним poзмipoм е зoвнiшнiй poзмip двокутного потоку, тобто
d = d0 + 2-S, (15)
де S - товщина листа (аркуша) м.
Висновок. Об'емний коефщент тeплooбмiну е параметром, який дае змогу оцшити eфeктивнiсть будь-якого рекуперативного тeплooбмiнника з метою подальшого використання його в сушильнш тexнiцi.
Л1тература
1. Озарив 1.М. Основи техноекологп : навч. поабн. / 1.М. Озаpкiв, Й.С. Мисак, В.С. Джигирей, М.Д. Юрик, 1.А. Соколовський, I.I. М'якуш. - Льв1в : НВФ "Украшсьга технолопГ, 2009. - 336 с.
2. Озарив 1.М. Основи аеродинам1ки i теплообм1ну : навч. поабн. / 1.М. Озаpкiв, Л.Я. Сорока, Ю.1. Грицюк. - К. : Вид-во 1ЗМА, 1997. - 280 с.
Озаркив И.М., Соколовский И А., Кобринович М.С. Особенности расчета регенеративных теплообменников
Проведен анализ современных теплообменников с целью улучшения регенеративной функции рекуперативных аппаратов. Раскрыты их особенности. Приведена методика расчета теплорекуперативных теплообменников. Показаны пути определения коэффициентов теплоотдачи данных аппаратов. Описаны особенности размещения таких систем и их недостатки.
Ozarkiv I.M., Sokolovskyy I A., Kobrynovych M.S. Features of calculation of regenerative heat exchangers
Analysis of modern heat exchangers to improve the regenerative function of recuperative devices have been done. Their were exposed features. The method of heat-recuperative exchangers calculating has been represented. Peculiarities of placement of such systems and their shortcomings.
УДК 66.047.45 Доц. 1.М. Петрушка, канд. техн. наук;
проф. М.С. Мальований, д-р техн. наук - НУ "Львiвська полiтехнiка "
ПРОГНОЗУВАННЯ ЯКОСТ1 ХРОМАТОГРАФ1ЧНОГО РОЗД1ЛЕННЯ СУМ1Ш1 ОРГАН1ЧНИХ РОЗЧИННИК1В
Запропоновано математичну модель для прогнозування процесу роздшення нарних оргашчних сумшей з використанням рщинно! хроматограф» iмпульсним методом на основi гетерогенно! адсорбцшно! моделi (Ы1А8) з врахуванням активност цен^в адсорбци вщносно складових розчину. Визначено енергетичш константи не-однорщносп поверхш адсорбенту К1, К11 та суму квадратичних вщхилень мiж розра-хунковими i експериментальними значеннями для iзотерм aдсорбцi! Ы-Ьа^тшг i Unilan.
Ключовг слова: адсорбщя, хромaтогрaфiя, розчинники, iзотерми.
Постановка проблеми. Для забезпечення еколопчно! безпеки водних об'екпв ефективним методом нейтрал1зацп оргашчних розчинниюв з одно-рщних рщинних середовищ використовують адсорбщю останшх на природ-них чи штучних сорбентах. Проте ф1зична адсорбщя не дае змоги роздшити багатокомпонентш оргашчш сумш1 на окрем1 складовь На даний час яюсне
