CC BY
14
5. ШФОРМАЩЙШ ТЕХНОЛОГИ
ГАЛУЗ1
УДК 674.647:004.942 Проф. Я.1. Соколовський, д-р техн. наук; асист.
1.Б. Борецька; доц. М.В. Дендюк, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
АНАЛ1З ВПЛИВУ ЗВ'ЯЗКУ ПЕРЕНЕСЕНИЯ ТЕПЛА I ВОЛОГИ НА НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМ1ВНИЙ СТАН У ДЕРЕВН1Й
ПЛАСТИН1
Розглянуто взаeмопов'язанi процеси перенесення тепла i вологи та дослщжено iхнш вплив на напружений стан деревини. Проаналiзовано вплив взаемозв'язку ос-новних механiчних i фiзичних характеристик зовнiшнього i внутрiшнього тепломасо-перенесення на розподiл нормальних i тангентальних напружень у деревнiй пластиш.
Актуальнiсть дослiджень. У процес сушшня майже вс капшярно-порист матер1али шдлягають деформуванню. Це зумовлено, зокрема, залеж-шстю питомого об'ему матер1ал1в вщ змши взаемозв'язаних процес1в перенесення тепла 1 вологи. Своею чергою, деформування певним чином впливае на процеси тепломасоперенесення. Тому оптим1защя багатьох пдротерм1чних технологш т1сно пов'язана з дослщженням взаемозв'язку тепломасообмшних 1 деформацшно-релаксацшних процешв у капшярно-пористих матер1алах.
Аналiз дослiджень. Вивченню процеЫв тепломасоперенесення у про-цес сушшня капшярно-пористих матер1ал1в присвячено значну кшьюсть дос-лщжень теоретичного 1 прикладного характеру [1-3, 7, 13]. Моделювання процеЫв не1зотерм1чного вологоперенесення у процеЫ сушшня деревини як ашзотропного двовим1рного матер1алу здшснено у працях [4-6]. В1дом1 р1зш шдходи шженерного розрахунку процеЫв тепломасоперенесення з врахуван-ням ашзотропи { багатом1рност1. Огляд таких дослщжень досить детально наведено у працях [2, 7].
У роботах [8-11] дослщжено математичш модел1, аналггичш та чи-сельш методи розрахунку деформацшно-релаксацшних пол1в у деревиш в процеЫ сушшня у пружнш { в'язкопружнш областях деформування.
У цш робот наведено результати дослщжень впливу взаемозв'язку процеЫв тепломасоперенесення на плоский напружено-деформ1вний стан деревини у процеЫ сушшня. Здшснено анал1з впливу комплексу теплоф1зичних { мехашчних характеристик матер1алу на розподш нормальних { тангентальних напружень у пружнш деревнш пластиш.
Розрахунок полiв температури i вологостi. Розглянемо процес тепломасоперенесення у нескшченнш плоскопаралельнш пластиш. Нехай в1сь Х напрямлена перпендикулярно поверхням пластини розм1ром I, а початок координат знаходиться посередиш м1ж поверхнями. Початкова температура пластини дор1внюе Т0(х), а вологост и0(х). У цьому випадку р1вняння тепломасоперенесення, граничш { початков! умови запишемо у такому вигляд1:
дТ(х,т)/дт = а■д2Т(х,т)/Эх2 + (еу/с)-ди(х,т)/дт ; (1)
дU(х,т)/дт = am ■д2U(х,т)/дx2 + anlS ■д2T(х,т)/дx2; (2)
-ЛдТ/дx |х=R +а(Тс -T )-(1 -е)рру(р ^ -Up) = 0; (3)
am ■дu / дx \х=R +am 8-дТ / дx \х=R +в ^ \х=R -Up) = 0; (4)
дT / дx |х=о= 0; дU / дx |x=o= 0; (5)
T (0, x) = To(x); U (0, x) = Uo(x), (6)
де: T- температура матерiалу (°С); а - коефщент температуропроводност (м /год); е - критерш фазового переходу; V - питома теплота фазового пе-ретворення (ккал/кг); х - координата; с - питома теплоемшсть (Дж/кг град); U - вологовмiст матерiалу (кг/кг); т - час, (год); ащ - коефщент вологопро-вiдностi (м /год); 8 - термоградiентний коефщент (1/град); Л - коефщент теплопровщност (Вт/м град); а - коефщент теплообмiну (Вт/м град); в -коефщент вологообмiну (м/год); у - густина сухо! частини (кг/м ); Up - рiв-новажний вологовмют (кг/кг); Тс - температура середовища (°С); U0 - почат-ковий вологовмiст (кг/кг); Т0 - початкова температура (°С).
Згiдно з [13], аналiтичний розв'язок крайово! задачi (1)-(6) можна представити у виглядг
<х>
(Т (х, т) - Т) / (Тс - Т) = 1 - X (Сп2 ооэ у1 цк-х / R - Сп1 еоэ ^2 Цк-х / R ) • ехр(-цЦЕо); (7)
п=1
(U 0 - U (х, т)) / (U 0 - Up) = 1 - X (С*1 • (1 - х|) оо^Г2 ц-к-х / R - С*2 ■ (1 - 7\) ^ п ц-х / R ) • ехр^цЦо);(8)
п=1
Цк = щ п,
де: СпI = / (Ев, Ьы, Ко, К1, Вгф ВЩ), у2 = / (Ев, Ьы), (] = 1,2) - функщональт залеж-ност вдаовщних критерив: Ев = е р8 /с - критерш Федорова; Ьы = ащ /а - кри-
- • - • К рЦ0 - Up) К
терш iнерцiйностi; Ко = —--^ - критерiй Коссовича;
с (Тс - Т0 )
(1 -е)
К1 = --- ■ Ьы В\ч / ВЩ - комплексний критерш; ВЩ = R ■ в / ащ - вологообмiнний,
е
В1Ч = R ■ а / Л - теплообмiнний критерй Бiо; цп - коренi характеристичних рiвнянь
tg Цщ = Цщ / В1щ, Щ Цп =Цп / В1Ч. (9)
Розрахунок плоского напруженого стану для дослщження впливу зв'язаност дифузи тепла i вологи на напружено-деформiвний стан деревно! пластини. Скористаемося спiввiдношеннями плоского напруженого стану для iзотропного матерiалу:
ех = (1/Е У(аху ) + а* (Т - Т0 ) + в* ^ - U0); е = (1/Е)\оу-vax) + а*(Т -Т0) + в*^ -Uo); (10)
V = 2(1 + V) т
Уху — Т*ху ■>
де: Е - модуль пружностц v - коефщент Пуассона, а , в - коефщент ль нiйного i волопсного всихання.
Осереднюючи цi píbmhm за товщиною пластини i беручи до уваги, що рiвнодiючi напружень дорiвнюють нулевi, для випадку симетрично! зада-4Í, компоненти напружень визначають за формулами:
Еа*/~ m\ E в
1 -v
(-T)+-U); ^=0>
(ii)
де T (г), U (г) - середнi за товщиною значення температури i вологость
Аналiз чисельних дослвджень. Для виконання чисельного анашзу впливу зв'язку процесiв дифузи тепла i вологи на напружено-деформiвний стан деревно! пластини, вшьно! вiд зовтштх фiзичних навантажень, вико-ристовували таю дат. Деревну пластину шв товщиною ^=0,01 м, породи сосни, густиною р = 581 кг/м , початковими значеннями температури Т0=20 (°С) i вологовмiсту U0=0,4 кг/кг прорвали для значень температури середовища Тс=70 (°С) i вщносно! вологост р = 50%. Теплофiзичнi i мехашчш характеристики приймали такими:
а = 1,5518-1017 (т2/год); е = 0,5; 0 < x < 1; с = 2697,2 (Дж / кг-град); r= 1 (год); ат = 3,0894-1010 (m2/год); S = 0,0387 (1/град);
Л = 0,2999 (Вт / м-град); a = 21,6128 (Вт / м2 - град); р = 6,2831 (м / год);
Рiвноважний вологовмiст розраховували за формулою [2]
Up = Wp /(100- Wp), Wp = 10,6р(0,0327 -0,00015T)-100. (12)
З тдвищенням температури середовища у деревнш пластиш виникае та зростае градiент вологовмiсту i температури. Матерiал змшюе свою форму внаслiдок зменшення у ньому вологовмюту i виникнення деформацш. На графiках (рис. 1, 2) показано розподш напружень у чаш для рiзних значень величини а-в*/а*.
Рис. 1. Змта напружень для а-Р*/а* = 0,001 у 4aci r =0,1...1 год,
Рис. 2. Змта напружень для а-Р*/а* = 0,1 у чаЫ т=0,1...1 год,
Ат=0,1 для ргзних координат х (х с [0,1]) Ат=0,1 для ргзних координат х (х с [0,1])
Розподш напружень у чаЫ, коли величини в ■ в* / а* набувають рiзних значень, наведено на рис. 3-5. Аналiз результата свщчить про те, що змша
величини а-в*Iа* змшюе кiлькiсний характер розподiлу напружень. Водно-час, зростання величини в -в 1а* змшюе не тшьки кшьюсну, але й якiсну картину розподшу напружень у деревнiй пластиш. Для малих значень величини, що вiдповiдае меншим швидкостям дифузп вологи порiвняно зi швид-юстю дифузи тепла, якiсний характер змши напружень не спостерiгаеться. Вiдносно швидке зростання тепла практично пiдтримуе температуру пласти-ни постiйною у процес дифузи вологи з 11 поверхш.
Рис. 3. Змта напружень для в-в*Iа* = 0,001 у чаы т=0,1...1 год,
Рис. 4. Змта напружень для в-в*Iа* = 0,1 у чаы т=0,1...1 год,
Лт=0,1 для рiзних координат х (х с [0,1]) Лг=0,1 для рiзних координат х (х с [0,1])
Рис. 5. Змта напружень для в- в Iа = 100 у чаа т=0,1...1 год, Лт=0,1 для рiзних координат х (х с [0,1])
Графiчнi залежност на рис. 6-8 характеризують вплив рiзних значень комплексу Ьи-в*Iа* на розподш напружень. Аналiз залежностей свщчить про те, що зв'язашсть перенесення тепла i вологи ютотно змшюе не тшьки кшьюсний характер розподшу напружень, але й яюсний.
0,20,30,40,50,60,70,80,9 х, м
Рис. 6. Змта напружень для Ьи-в*Iа* = 0,001 у чаы т =0,1...1 год,
10,20,30,40,50,60,70,80,9 1 х, м
Рис. 7. Змта напружень для Ьи-в*Iа* = 0,1 у чаы т =0,1...1 год,
Лт=0,1 для рiзних координат х (х с [0,1]) Лт=0,1 для рiзних координат х (х с [0,1])
0,04 0,02 0
Я -0,02: 2 -0,04 -0,06 -0,08 -0,1 -0,12
Рис. 8. Змта напружень для Lu ■ ß* / а = 100 у 4aci т=0,1...1 год, Лт=0,1 для pi3Hux координат x (x е [0,1])
Висновки. У рамках плоского напружено-деформiвного стану досль джено вплив взаемозв'язку процесiв дифузп тепла i вологи на розподiл напружень у процес нагрiвання деревно!' пластини.
На основi чисельного анашзу виявленi характернi особливостi рiзних штенсивностей дифузп тепла i вологи на розподш напружень за товщиною пластини.
Лггература
1. Лыков А.В. Теория сушки / А.В. Лыков. - М. : Изд-во "Энергия", 1968. - 472 с.
2. Шубин Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины / Г.С. Шубин. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1990. - 336 с.
3. Билей П.В. Сушка древесины твердых лиственных пород. - Изд. 2-е / П.В. Билей. -М. : Изд-во "Экология", 2002. - 224 с.
4. Соколовський Я.1. Розрахунок ашзотропних нестацюнарних температурно-волопс-них полiв у висушуванш деревиш методом скшчених елеменпв / Я.1. Соколовський, А.В. Ба-калець // Люове господарство, лiсова, паперова i деревообробна промисловють. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ. - 2004. - Вип. 29. - С. 110-118.
5. Бакалець А.В. Моделювання нелшшних тепломасообмшних процеав у висушуванш деревиш методом сюнченних елеменпв / А.В. Бакалець, Я.1. Соколовський, // Вюник Наць онального ушверситету "Льв1вська пол^ехшка": Комп'ютерна 1нженер1я та шформацшш технологи. - Льв1в : Вид-во НУ "Льв1вська полггехшка". - 2005. - Вип. 543. - С. 58-63.
6. Соколовский Я.И., Дендюк М.В., Поберейко Б.П. Моделирование деформационно-релаксационных процессов в древесине во время сушки / Соколовский Я.И., Дендюк М.В., Поберейко Б.П. // Лесной журнал : изд. ВУЗов России. - Архангельск. - 2007. - № 1. - С. 75-83.
7. Математичне моделювання технолопчних процеав: Методи математичного моделювання i розв'язання процесних задач / Федоткш 1.М., Бурляй 1.Ю., Рюмшин М.О. - К. : Вид-во "Техшка", 2002. - 407 с.
8. Соколовский Я.И. Моделирование деформационно-релаксационных процессов в древесине во время сушки / Соколовский Я.И., Дендюк М.В., Поберейко Б.П. // Лесной журнал : изд. ВУЗов России. - Архангельск. - 2007. - № 1. - С. 75-83.
9. Дендюк М.В. Вплив параметрiв агента сушшня на волопсний i напружено-деформiв-ний стан пиломатерiалiв у процес !х riдротермiчноi оброблення / Дендюк М.В., Соколовський Я.1. // Науковий вюник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ. -2006. - Вип. 16.6. - С. 97-103.
10. Соколовський Я.1. Моделювання деформацшно-релаксацшних процеав у висушуванш деревиш методом скшченних елеменпв / Я.1. Соколовський, А.В. Бакалець // Вюник На-щонального унiверситету "Львiвська полiтехнiка". - Сер.: Комп'ютерш науки та iнформацiйнi технологи. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полiтехнiка". - 2006. - Вип. 565. - С. 51-57.
11. Соколовський Я.1. Моделювання та оптимiзацiя технолопчних режимiв сушiння деревини / Я.1. Соколовський, А.В. Бакалець // Вюник Нацюнального ушверситету "Львiвська полiтехнiка". - Сер.: Комп'ютернi науки та шформацшш технологи. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полггехнка". - 2008. - Вип. 629. - С. 105-111.
12. Уголев Б.Н. Контроль напряжений при сушке древесины / Б.Н. Уголев, Ю.Г. Лапшин, Е.В. Кротов. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1980. - 208 с.
13. Лыков А.В. Теория переноса энергии и вещества / А.В. Лыков, Ю.А. Михайлов. -Минск : Изд-во Академии наук БССР, 1959. - 332 с.
Соколовский Я.И., Борецкая И.Б., Дендюк М.В. Анализ влияния связи переноски тепла и влаги на напряженно-деформационное состояние в древесной пластине
Рассмотрены взаимосвязанные процессы перенесения тепла и влаги и исследовано их влияние на напряженное состояние древесины. Проанализировано влияние взаимосвязи основных механических и физических характеристик внешнего и внутреннего тепломасопереноса на распределение нормальных и тангентальных напряжений в древесной пластине.
Sokolowskyy Ya.I., BoretskaI.B., DendyukM.V. Impact analysis of heat and moisture transfer connection on the stress-deformed state in a batten from the wood
The article deals with the interrelated processes of heat and moisture transfer and investigates their effect on the tense state of wood. The impact of general mechanic and physical characteristics of outer and inner heat and mass transfer on the distribution of normal and plain-sawed pressing in a batten is analyzed in the article.
УДК 641.07 Доц. O.I. Досяк, канд. екон. наук -Львiвський Д1НТУ
M. Вячеслава Чорновола
РОЗРОБЛЕННЯ МАКЕТУ 1НФОРМАЩЙНО1 СИСТЕМИ "ЕЛЕКТРОННИЙ РЕССТР ДОГОВОР1В ОРЕНДИ"
Розглянуто питання розроблення шструментар^ шформацшно'1 системи облшу розрахунюв з орендарями для пщприемств з великою чисельнютю орендарiв (ринки, торговi центри). Систему призначено для швидкого автоматизованого аналiзу розра-хунюв за орендну плату. Джерелом шформацп для роботи системи е електронш реестри договорiв оренди, орендованих примщень, вщомостей про орендарiв.
Сучасний стан проблеми. Питання щодо розроблення шформа-цшних систем для потреб ринку сьогодш дослщжують вщом1 на ринку прог-рамного забезпечення розробники, а саме: 1C, Галактика, Парус. Вони на ри-нок постачають готов! пакети програмного забезпечення за визначеною щ-ною. Розробники забезпечують конф1гурування, настроювання i впроваджен-ня сво!х паке^в у замовника, а також супровщ поставленого програмного забезпечення, тльгове оновлення нових версш, консультативний супровщ.
З огляду на досить високу вартють лщензованого програмного забезпечення, бшьшють малих тдприемств, як б бажали впровадити новi шфор-мацшш технологи у сферу бухгалтерского облжу, залишаються поза ринком пропонованого програмного забезпечення.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй показуе, що за допомогою стандартного забезпечення MS Office, а саме MS Excel та MS Access вЫх мо-дифжацш можна оргашзувати з дотриманням стандарт [1-4] реалiзацiю практичних шдсистем бухгалтерського облiку [5-8] на малих шдприемствах залучаючи до виконання робгг пiдготовлений персонал. Джерела [9-10] пока-зують, що стандартне забезпечення MS Office може усшшно використовува-тись для розв'язку практичних задач автоматизацп.
