РОЗРОБКА ДРОВ’ЯНОї ПЕЧі ПЕРіОДИЧНОГО ФУНКЦіОНУВАННЯ, ЯК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ДЖЕРЕЛА ОПАЛЕННЯ ПРИВАТНОГО БУДИНКУ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 697.1

Б01: 10.15587/2313-8416.2018.120795

РОЗРОБКА ДРОВ'ЯНО1 ПЕЧ1 ПЕР1ОДИЧНОГО ФУНКЦ1ОНУВАННЯ, ЯК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ДЖЕРЕЛА ОПАЛЕННЯ ПРИВАТНОГО БУДИНКУ

© С. В. Попов, €. А. Васильев, О. В. Малюшицький, А. В. Васильев

Проведено лтературний огляд сучасних джерел енергИ, як можливо застосовувати для опалення приватного будинку. Зазначено ¡х основнг переваги та недолгки в умовах енергетично'1 ситуацИ, що склалася на даний час. Запропоновано конструкцт дров 'яно'1 печг перюдичного функцюнування, як альтернативного джерела опалення. 1з застосуванням оптичного пгрометра проведено сергю експериментальних до-слгджень температурного поля робочо'1 поверхт печг. Визначена оптимальна кшьюсть ряд1в футе-рування вогнетривкою цеглою

Ключовi слова: природний газ, електрична енерг1я, дров'яна пгч, температурне поле, оптичний пгро-метр

1. Вступ

Внаслщок еволюцп людство постшно удоско-налювало джерела та способи опалення житлових примщень. Це i використання дров, вуплля, газу, електрично! енерги, пари, води, природна та штучна циркулящя теплоноая за допомогою насосно! подачi iз застосуванням електричних двигушв тощо.

У робот [1] здшснено пошук оптимального джерела опалення. Наведено розрахунки економiч-но! ефективностi. На жаль, акцент зроблено на жит-лову шмнату, розташовану лише у багатоповерхо-вому будинку.

Авторами [2] запропоновано оптимальну конс-трукцiю поршневого насосу з урахуванням особливос-тей робочого процесу, що може бути використаний для штучно! циркуляци теплонот. Результатам досль дження величини робочого тиску, шляхiв його регулю-вання в магiстралi при насосному перекачуванш робочого середовища присвячена робота [3]. Але суттевим недолiком поршневих насосiв е пульсащя подачi. Засто-сування диференцшних насосiв дозволило усунути не-долши поршневих [4]. Але енергозалежнiсть, складтсть виготовлення, монтажу та експлуатацii, а також висока кiнцева вартiсть викликае багато запитань у споживача насосного обладнання. Тим бiльше, що для опалення приватного будинку одного транспортування теплоно-сш недостатньо. Потрiбно мати й нагршальний елемент, який знову ж таки е енергозалежним.

Отже, дров'яш печi, що винайдено сотнi рошв тому, користуються успiхом навiть у наш час, а шко-ли, навиъ перевершують сучаснi аналоги завдяки сво!м властивостям та якостям [5].

2. Лггературний огляд

Як ввдомо, природний газ е зручним паливом, яке досить широко поширено на Укрш'ш. Саме газ вибирають для опалення будиншв бiльшiсть людей. Вш е зручним в експлуатацii, дае добру теплоту зго-ряння. До недолЫв слiд вiднести високу вартють його пiдключення, у деяких випадках це навiть просто не можливо. Та й варпсть «блакитного палива^> останнiм часом е досить високою [6].

Електрична енерпя, поруч iз газом, також вiд-носиться до найсучасшшого виду палива. Зараз юнуе величезний вибiр систем електричного опалення вiт-

чизняного та закордонного виробництва. Серед осно-вних переваг необхвдно вiдмiтити наступне:

- електричне опалення дешевше вiд газового при покупщ та монтажi;

- безпечшше в експлуатацi!;

- бiльш еколопчне;

- не потребуе профiлакгичного обслуговування;

- бiльш унiверсальне (можна встановити де завгодно, де е джерело електроенерги).

Недолiками електричного опалення е:

- висока вартють електроенерги;

- залежнють ввд безперебiйного живлення;

- певш вимоги до силових характеристик еле-ктрично! мережi [7, 8].

Природний газ та електроенерпю можна замь нити на альтернативне опалення. Найбшьш ефектив-не опалення без газу можна оргашзувати за допомогою тих же дров. Опалення приватного будинку дровами, як i рашше, користуеться великим попитом, особливо в репонах.

1снуе два типи дров'яних печей:

- тч тривалого горiння (цiна на не! вища, зда-тна обiгрiвати примщення без втручання людини до 7 даб);

- пiч перiодичного функцюнування (працюе за принципом старих печей, необхщно перiодично за-кладати паливо).

Основною перевагою дров'яних печей е !х ав-тономнiсть. Пiчне опалення будинку не залежить вiд наявностi комунiкацiй. Шч можливо виготовити влас-ними руками. 1снуе, навiть у деяких випадках, можли-вiсть пiдключиги И до водяного опалення будинку. Повпряна тяга у димоходi не дае можливосп потрап-ляння в будинок продуктам горшня палива. Вона пов-нютю виводить назовнi усi шкiдливi речовини, завдяки чому власники ними не дихають. Нормалiзуеться температурний баланс в будинку, усуваеться надлиш-кова волога. Дров'яне паливо вiдносно дешеве та дос-тупне. Таке паливо е еколопчним [9].

Про недолiки дров'яних печей також необхвд-но пам'ятати:

- значш габаритнi розмiри, що призведуть до зменшення житлово! площц

- для печi перiодично! ди необхiдно додавати паливо не менше 2 разiв на день;

- шерцшшсть (потрiбен певний час для обпрь ву, якщо шч була вимкнута тривалий перiод);

- паливо (дрова) повинш бути низько! волого-стi i, бажано, високо! якостi [10].

Отже, незважаючи на широке застосування дров'яних печей, удосконалення !х конструкцiй для забезпечення тривалосп горiння при мiнiмальних ви-тратах дров, а також тдтримка комфортно! темпера-тури в житловому примщенш приватного будинку е досить актуальною науковою задачею.

3. Мета та задачi дослiдження

Мета дослщження - розробка альтернативного джерела опалення приватного будинку з точки зору економiчностi, ефективностi обiгрiву, а також тдт-римання заданого температурного режиму.

Для досягнення поставлено! мети були сфор-мульованi наступнi задача

1. Провести iнформацiйний пошук щодо вияв-лення найбiльш оптимального джерела опалення приватного будинку.

2. Запропонувати конструкцш футеровано! ба-гатосекцiйно! секцшно! дров'яно! печi перiодичного функцiонування.

3. Визначити методику експерименту.

4. Провести експериментальш дослiдження ро-зподiлу температурного поля за висотою печi, що дозволить визначити оптимальну шльшсть рядiв !! фу-терування.

4. Розробка конструкци футеровано'1 багато-секцшиоТ дров'янот печi перiодичного функцiону-вання

На рис. 1 наведено загальний вигляд та конструктивну схему дров'яно! печi перюдичного

функцiонування. Вона складаеться iз корпусiв ни-жнього та верхнього 1 та 2 ввдповщно. Останнш виконано iз футеруванням вогнетривкою цеглою. Кожен корпус представляе собою порожнистий цилiндр, що утворений з'еднанням чотирьох труб-частих тiл, виготовлених iз нержавiючо! сталi. Мь сця з'еднань додатково оброблено вогнетривким герметиком, щоб уникнути потрапляння диму до примщення. Корпуси з'еднуються мiж собою за допомогою болтiв, шайб i гайок (поз. 12, 13, 14 вь дповщно). Верхнiй корпус 2 угорi сполучаеться iз кришкою 10 за допомогою спещальних скоб 11. Всерединi кришка мiстить екран 16. Вентиляцiйна труба 9 нащваеться на кришку. У корпус нижньо-му розташовуеться камера згоряння 3 iз решiткою колосниковою 5. Пiд останньою розташовано зольник 4.Корпус нижнш обладнано дверцятами 7, заслшкою пiддувала 8 для завантаження дров, ор-ганiзацi! притоку пов^я та вивантаження золи.Пiч розташовуеться на пiдлозi на спецiальних шж-ках 15.

Принцип роботи та особливостi розрахунку дров'яних печей е загальновiдомими [11]. Всередину камери згоряння 3 закладаються дрова чи пелети, можливо навиъ дров'яна тирса, пiдпалюються, вико-ристовуючи гас або спещальний розпал i закрива-ються дверцята 7. Зверху, за допомогою вентиляцiй-но! труби 9, потрапляе кисень. Тiльки так дрова бу-дуть горiти, а не чадгги в будинок. Безпосередньо рь вень i потужнiсть горшня можна вiдкоригувати спе-цiальною заслшкою пщдувала 8.

Варто вiдзначити, що така конструкцiя дае можливiсть при необхщносп встановити водяний контур для обiгрiву примiщення з високим рiвнем коефiцiента корисно! дi!'.

а б

Рис. 1. Шч дров'яна перюдичного функцюнування: а - вигляд загальний; б - конструктивна схема: 1 - корпус нижнш футерований; 2 - корпус верхнш; 3 - камера згоряння; 4 - зольник; 5 - решгтка колосникова; 6 - цегла вогнетривка; 7 - дверцята завантажувального отвору; 8 - заслшка тддувала; 9 - труба вентиляцшна; 10 - кришка; 11 - скоба; 12 - болт; 13 - шайба;

14 - гайка; 15 - шжки; 16 - екран

5. Результата дослвдження Для проведения серй' експериментiв щодо ви-значення кiлькостi рядiв футерувания дров'яно! ne4Í перiодичного функцiонування Í3 метою забезпечення И оптимального температурного режиму застосову-вався пiрометр Flus IR866 [12].

На рис. 2 наведено отримане температурне поле за висотою печг

Н.м i

Виходячи iз результатш дослiджень було отри-мано залежнiсть температури на зовнiшнiй (тепловвд-даючiй) поверхнi дров'яно! печi перюдичного функцю-нування. Оптимальна кiлькiсть ряда футерування дорь внюе чотирьом. Перспективи подальших дослiджень полягають у конструювант теплообмiнника для печi, що дозволить здшснити нагрiвання води для побутових потреб приватного будинку.

f

2,25

2,0(1

1,75

1,50

1,25

■ ] ,00

■0,75

■0,50

! 0,25 ■

Ka початку роботи Через I го л»! ну Через 2 годи ни Через 3 години Чорс s 4 j олини

/

О 15 30 45 60 75 'С Рис. 2. Температурне поле робочо! поверхш дров'яно! ne4Í залежно вiд И висоти та часу роботи (деревина листяних порщ волопсть дров - 20 %)

6. Висновки

На шдстаы проведених дослiджень авторами роботи були сформульоваш наступнi висновки:

1) проведено шформацшний пошук щодо ви-явлення найбiльш оптимального джерела опалення приватного будинку Í3 урахуванням вартосп енерго-носив - дров'яна тч;

2) запропонована конструкц1я дров'яно! ^4Í перiодичного функцiонування, що складаеться 3Í з'еднаних мiж собою порожнистих цилiндрiв, виго-

товлених з нержавшчо! сталг Нижня частина печi футеруеться вогнетривкою цеглою;

3) рекомендовано використовувати оптичний пiрометр Flus IR866 для дослщження температурного поля;

4) за результатами проведених експеримента-льних дослщжень температурного поля, що характе-ризуе стутнь нагрiвання робочо! поверхнi печi за !! висотою, визначено оптимальну кiлькiсть рядiв футерування. Вона дорiвнюе чотирьом.

Лiтература

1. Попов С. В., Васильев А. В., Васильев С. А. Експериментальне дослвдження джерел опалення житлово! кiмнати багатоповерхового будинку // ScienceRise. 2017. T. 1, № 2 (30). С. 20-26. doi: 10.15587/2313-8416.2017.86290

2. Popov S., Vasilyev A., Rymar S. The designing of crank mechanism of piston pump // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2013. Vol. 1, Issue 7 (61). P. 30-32. URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/9321/8092

3. Kravchenko S., Popov S., Gnitko S. The working pressure research of piston pump RN-3.8 // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 5, Issue 1 (83). P. 15-20. doi: 10.15587/1729-4061.2016.80626

4. Pavelieva A., Vasyliev I., Popov S., Vasyliev А. The analysis of running efficiency of valve units in differential mortar pump // Technology audit and production reserves. 2017. Vol. 5, Issue 1 (37). P. 4-9. doi: 10.15587/2312-8372.2017.112351

5. Дровяная печь для дома. Teplo.guru. URL: http://teplo.guru/pechi/dom-i-dacha/drovyanaya-pech-dlya-doma.html

6. Опалення приватного будинку без газу i електрики. URL: http://economstroy.com.ua/stroyobzors/6980-opalena-pryvatnogo-bydynky-bez-gazy-i-elektryky.html

7. Переваги електричного опалення URL: http://uden-s.ua/ua/ob_otoplenii/elektricheskoe_otoplenie/

8. Электроотопление. Плюсы и минусы. URL: http://tenko.ua/ru/elektrootoplenie-plyusy-i-minusy

9. Дровяные печи: в чем их преимущества. URL: http://banipro.ru/articles/wood_stoves.html

10. Дровяная печь - основные недостатки. URL: http://tipicoshop.ru/drovyanaya-pech-osnovnye-nedostatki.html

11. Шевяков В. В. Газодинамика бытовой печи. Разработка метода расчета // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2015. № 11 (22). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/2771

12. Пирометр Flus, IR866. URL: http://gtest.com.ua/flus-ir866-pirometr.html

Рекомендовано до публжацп д-р техн. наук Фролов С. А.

Дата надходження рукопису 08.12.2017

Попов Сташслав В'ячеславович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра технологи машинобуду-вання, Полтавський нацюнальний техшчний ушверситет iм. Юрiя Кондратюка, пр. Першотравневий, 24, м. Полтава, Украша, 36011 Е-mail: kaf054@i.ua

Васильев Свгенш Анатолшович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра будiвельних машин i обладнання, Полтавський нацiональний технiчний ушверситет iм. Юрiя Кондратюка, пр. Першотравневий, 24, м. Полтава, Украша, 36011 E-mail: vas.eugene@gmail.com

Малюшицький Олександр Володимирович, кандидат техшчних наук, старший викладач, кафедра ар-хiтектури та мюького будiвництва, Полтавський нацiональний техшчний унiверситет iм. Юрiя Кондратюка, пр. Першотравневий, 24, м. Полтава, Украша, 36011 E-mail: malush.alexander@gmail.com

Васильев Анатолш Володимирович, кандидат технчних наук, доцент, кафедра технологи машинобу-дування, Полтавський нацюнальний техшчний ушверситет iм. Юрiя Кондратюка, пр. Першотравневий, 24, м. Полтава, Украша, 36011 E-mail: vas.anatoly@gmail.com

УДК 629.56:004.652

Б01: 10.15587/2313-8416.2018.121892

АНАЛ1ТИЧНА МОДЕЛЬ ФУНКЦ1ОНУВАННЯ СУДНА НА ОСНОВ1 ПОБУДОВИ 1НФОРМАЦШНО1 СИСТЕМИ ЗАВАНТАЖЕНОСТ1

© Ю. О. Казимиренко

Запропоновано аналгтичну модель функцгонування судна, яка включае у себе розробку новог ¡нформацт-но'1 системи завантаженостг та розв 'язання оптимгзацтног задачI щодо ефективного розмгщення модуля б1олог1чного захисту при транспортувант радгоактивних речовин разом з Iншими вантажами за критергями мтм1заци сталтного часу лгнтного рейсу. Оптимгзацт виконано шляхом розв 'язання кла-сично'1 задачI про ранець, для реалгзацИ яко'1 застосовано генетичний алгоритм

Ключовi слова: модель функцюнування судна, тформацшна система, оптимгзацтна задача, сталтний час, радюактивш вантажг

1. Вступ

1нформацшна пвдтримка е неввд'емною скла-довою виршення проектних завдань суднобудуван-ня. Розрахунки остшносп та мщносп грунтуються на вщомостях про розташування вантажв, проте !х ви-конання у ручному режимi являе собою труднощi та призводить до системних похибок. Застосування iMi-тацiйного моделювання з розробкою моделi функць онування судна дозволяе уявляти його експлуатацш на етапах переходу за маршрутом та знаходження у портах вiдправлення i призначення [1], розглядаючи задачу синтеза статистично! моделi як об'ект для управлiння його завантаженням з використанням ш-телектуальних систем.

2. Аналiз лiтературних даних i постановка проблеми

В умовах даяльносп порту задачi максимально! завантаженосп судна розв'язуються фах!вцями з управ-лiння за допомогою методiв ситуацшного моделювання [2]. Це дозволяе зручно розташовувати вантажi на конкретному судш, виходячи з його маршруту. Проте вра-ховуючи, що останшм часом спостерiгаеться тенденция зростання будавельно! вартосп суден та витрат на !х утримання, виршення завдань, пов'язаних iз завантаженням та розмщенням вантажiв, доцiльно розглядати на етапах проектування та вважати суднобудавними.

Процес математичного моделювання функцюнування судна в умовах лшшних (послвдовних) рей-