CC BY
11
8. Абаимов С.Г. Статистическая физика сложных систем: От фракталов до скейлинг-поведения. - М. : Кн. дом "Либроком", 2013. - 392 с.
9. Пригожин И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур : пер. с англ. / И. Пригожин, Д. Кондепуди. - М. : Изд-во "Мир", 2009. - 461 с.
10. Bekhta P. (2007) Bending strength and modulus of elasticity of particleboards at various temperatures / P. Bekhta, R. Marutzky // Holz Roh-Werkst 65. - Pp. 163-165.
11. Bekhta P. (2009) Effect of relative humidity on some physical and mechanical properties of different types of fiberboard / P. Bekhta, P. Niemz // Eur. J. Wood Prod 67. - Pp. 339-349.
12. Кульман С.М. Нелшшш ефекти деформування i руйнування композицшних матерiалiв на осжга деревини / С.М. Кульман // Науковий вюник НУБЩ Украши : зб. наук. праць. - Сер.: Лiсiвництво i декоративне садшницгво. - К. : Вид-во НУБЩ Украши. - 2011. - Вип. 164, ч. 1. -С. 250-255.
Кульман С.Н. Феноменологическая модель прочности композиционных материалов на основе древесины
На основе методов формальной кинетики предложена феноменологическая модель прочности композиционных материалов на основе древесины. Показано, что многие модели формальной кинетики созданы на основе уравнения Аррениуса. На основании результатов предыдущих исследований прочности и долговечности установлено, что принцип суперпозиции, в первом приближении, может быть применен при создании феноменологичнеской модели, которая учитывает влияние температуры и влажности на предел прочности и модуль упругости. Показано, что именно нелинейные эффекты в реакции твердых тел на внешние воздействия приводят к особенностям их деформирования и разрушения.
Ключевые слова: предел прочности, модуль упругости, долговечность, уравнение Аррениуса.
Kulman S.M. The Phenomenological Model of the Strength of Composite Materials Based on Wood
Based on the methods of formal kinetics, a phenomenological model of strength composite materials based on wood is proposed. It has been shown that many of the formal kinetics models are based on the Arrhenius equation. Based on the results of the previous studies of strength and durability it is shown that the principle of superposition, to a first approximation, can be used in creating phenomenological model which accounts for the effect of temperature and humidity on the tensile strength and modulus of elasticity. Nonlinear effects in solids reaction to external influences are proved to lead to singularities of their deformation and fracture.
Keywords: tensile strength, elastic modulus, durability, composite material.
УДК 621.187:142 Пров. наук. ствроб. Р.О. Навродська, канд. техн. наук -1нститут технЫног теплофизики НАН Украгни, м. Кшв
ЗАПОБ1ГАННЯ КОНДЕНСАТОУТВОРЕННЮ У ДИМОВИХ ТРУБАХ ЗА ЗНИЖЕННЯ ТЕПЛОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ КОТЕЛЕНЬ
Проаналiзовано тепловолопсний стан у димових трубах комунальних котелень у pa3i застосування сучасних теплоутшпзацшних технологш 3i системами антнкорозшного захисту газовщшдних трактв за умов зменшення вщиосно проектних теплових наванта-жень цих котелень. Наведено результати дослщжень щодо використання у теплоутилiзa-цшних схемах таких теплових методов запобк'ання конденсатоутворенню у газовщшдиих трактах як: байпасування частини вщхщних гaзiв котла повз теплоутилiзaтор, шдсушу-вання охолоджених у теплоутилiзaторi гaзiв у поверхневому теплообмшнику та тешмзо-ляцш корпусу димово! труби. Визначено безпечш для експлуатаци димових труб рiзного типу режими роботи котелень та основнi характеристики вказаних систем захисту.
Ключовi слова: опалювальш котельнi установки, теплоутилiзa^iя, димовi труби рiзного типу, теплове навантаження, конденсатоутворення, системи теплового захисту.
Вступ. Проблема конденсацп вологи у газовiдвiдних трактах котельних установок, що працюють на природному газ^ виникае за зниження температури димових газiв при стшщ газовiдвiдного каналу нижче температури точки роси водяно! пари. Найбiльшу небезпеку впливу конденсату зазнае внутрiшня повер-хня газовiдвiдного ствола димово! труби - останнього за ходом газiв елемента котельно! установки. Умови, що спричиняють конденсацию вологи у газовщвщ-ному трактi ^ зокрема в димовш трубi, можуть виникати як у традищйних котельних установках внаслщок вiдхилення режиму роботи ввд розрахункового зi зменшенням навантаження, так i в модернiзованих котельних установках - з глибоким охолодженням димових газш у теплоутилiзаторах [1-5].
Результати аналiзу сучасного стану дослiджень за щею проблематикою свiдчать, що наявш дослiдження щодо ефективностi застосування методiв запо-бiгання корозiйному руйнуванню димових труб зi застосуванням теплоутилiза-цшних технологiй стосувались проектних режим1в роботи опалювальних коте-лень. Тобто розглядали тi режими, що вiдповiдали розрахунковим (максималь-ним) тепловим навантаженням котельш загалом, i якi змiнювались тшьки за-лежно вiд клiматичних умов. Зниження теплового навантаження котельш приз-водить до зменшення вiдносно проектних значень витрати та температури вщ-хвдних газ1в i посилення процеав конденсатоутворення у димових трубах.
Ефективнкть застосування у теплоутилiзацiйних технологiях теплових метод1в запобiгання конденсатоутворенню у газовдащних трактах комуналь-них котелень ктотно залежить вiд режимiв ''хньо! експлуатацц протягом опалю-вального перiоду та вщ типу застосовуваних димових труб.
Мета роботи - проведения розрахункових до^джень стосовно вияв-лення впливу на основш показники систем теплового захисту димових труб ввд змiни проектного навантаження комунальних котелень у разi застосування теп-лоутилiзацiйних технологш з глибоким охолодженням вiдхiдних димових газiв.
Основнi результати. Дослiдження виконували для димових труб рiзно-го типу (цегляних, залiзобетонних та металевих) зi застосуванням таких теплових метод1в запобiгання конденсатоутворенню як: байпасування частини ввд-хвдних газ1в котла х повз теплоутилiзатор, пiдсушування охолоджених у тепло-утилiзаторi газ1в внаслщок пiдiгрiвання !х на величину А/ у поверхневому теп-лообмiннику i теплоiзоляцiя корпусу димово! труби. Пiд час проведення досль джень визначали в устi димових труб температури внутртньо! поверхнi /пов та точки роси за найвищо! для опалювального перiоду температури навко-лишнього середовища /нс, яка вiдповiдае найбшьш сприятливим умовам для конденсатоутворення i посиленим заходам щодо антикорозiйного захисту димових труб. Ввдносне теплове навантаження котелень К змiнювалось у дiапазо-нi 100-40 %.
Для прикладу, на рис. 1, 2 наведено розрахунковi тепловолопсш характеристики в усп цегляно! та залiзобетонноí з футеруванням димових труб в разi змiни теплового навантаження котелень i застосування одиночних методiв -байпасування або шдсушування вiдхiдних газiв. Як свiдчать отриманi данi, метод байпасування забезпечуе вдаернення конденсатоутворення за зниження навантаження К до 60 % для цегляно!' димово!' труби за часток байпасування газiв
повз теплоутитзатор х < 40 %. Для затзобетонно!' труби використання вказано-го методу обмежуеться значениям вiдносного навантаження К < 80 % за таких же значень х < 40 %.
Рис. 1. Залежшсть температури внутрШньог поверхш гпов i точки роси гр в устi
димових трубрЬного типу вiд частки байпасування х (а) та вiд величини тдсушування Аг (б) для рiзних значень навантажень котелень К за температури навколишнього середовища гнс = 10 °С: 2-4 - цегляна труба; 5-7 - зал1зобетонна з футеруванням; 1 - гр; 2, 5 - К = 80 %; 3, 6-60 %; 4, 7-40 %
Результати анатзу ефективносп застосування методу тдсушування димових газiв шляхом ''хнього пщ^вання у теплообмтнику св^ить, що навггь у разi зниження теплового навантаження до 40 % може забезпечуватись вщвер-нення випадення вологи у трубi за високих рiвнiв пiдiгрiвання газiв А?: для цег-ляно!' димово!' труби А? < 32°С, а для затзобетонно! з футеруванням - А? < 40 °С. Пiдiгрiвання газiв до високих значень А? пов'язано з великими втратами теплоти, якi можуть перевищувати 30 % теплопродуктивностi теплоутктзатора.
Доречно зазначити, що вказанi рiвнi байпасування х та пiдiгрiвання А? зменшуються зi зниженням температури навколишнього середовища ?нс i, як показали дослщження, зокрема для затзобетонно!' з футеруванням димово!' труби за ?ж = 0оС х » 35 % i А? » 30 оС, а за ?нс = -10оС х » 20 % i А? » оС.
Зниження теплових втрат на антикорозшний захист димових труб дося-гаеться внаслщок застосування комплексу теплових методiв, наприклад, байпасування (або тдсушування) з теп^золящею димово! труби. Внутршня тепло-iзоляцiя, зокрема, може здшснюватись шляхом футерування цеглою поверхнi всередиш iснуючоi труби чи розмiщення в тй, з метою утворення пов^яного прошарку, газовiдвiдного ствола меншого дiаметра. На рис. 2 наведено результати дослщжень щодо ефективностi застосування у разi зменшення теплового навантаження котельш К методу байпасування газiв у комплексi з потовщен-ням шару цегляного футерування (на 0,05 м) для затзобетонно! без футерування димово!' труби або зi вставленням у цю трубу газовщвщного ствола. У разi застосування вставки и виутрiшнiй дiаметр повинен вiдповiдати зменшенню витрати димових газiв.
Результати проведених дослiджень показали, що застосування розгляну-того комплексу методiв забезпечуе вiдвернення конденсатоутворення у цегля-тй та залiзобетониiй димових трубах шляхом байпасування (або тдсушування)
газiв навт за низьких навантажень (К = 40 %). При цьому, у разi додаткового футерування рiвнi пщ^вання Дх у залiзобетоннiй трубi (див. рис. 2) за К = 40 % не перевишують 30 °С та в рал вставки ствола - 5 °С. Таким чином, аналiз отриманих даних сввдчить, шо застосування вставки е ефектившшим заходом з погляду покращення теплоiзоляцiйних властивостей корпусу димових труб.
30-1-----—I 40-1-----
0 10 20 30 40 А*, С 0 5 10 15 20 М °С
а) б)
Рис. 2. Залежтсть температури внутршньо'1 поверхт 1пов i точки роси <р в устг димових труб вiд частки байпасування х для рЪних значень навантажень котелень К за температури навколишнього середовища ¿нс = 10 °С:
а) - залгзобетонна з додатковим футеруванням; б) - залгзобетонна з металевою вставкою; 1 - хр; 2 - К = 80 %; 3-60 %; 4-40 %
Щодо металево! та заизобетонно! без футерування димових труб, то, як показали результати дослвджень [5, 6], i тд час проектних навантажень котелень доцшьно застосовувати комплекс теплових методiв. У разi зниження теплового навантаження К у цих трубах, потрiбно або посилювати теп^золяцго, або запроваджувати внутрiшнiй металевий ствол. Характернi результати прове-дених дослiджень шодо застосування комплексу теплових методiв (тдсушуван-ня та теп^золяцп) для запобiгання конденсатоутворенню у металевш димовiй трубi наведено на рис. 3.
а) б)
Рис. 3. Залежнтть температури внутрШньо'Х поверхш 4ов i точки роси <р в уст! металевог димовог труби вiд величини А1 для рiзних значень навантажень К за температури навколишнього середовища ¿нс = 10 °С: а) з зовншньою теплогзоля-цгею; б) зг вставним газовгдвгдним стволом; 1 - хр; 2 - К = 80 %; 3-60 %; 4-40 %
Як видно з результатов дослвджень, максимальш значения А/ в1дпов1да-ють ввдносному навантаженню K = 40 % i становлять 28 та 5оС, в1дпов1дно, для тепло1зольовано1 димово1 труби та труби 3i вставним стволом. У p&3i вставного ствола його дiаметр за K = 40 % був зменшений приблизно в 1,5 раза, порiвняно i3 внутрiшнiм дааметром основно!' труби.
Рiшення про застосування того чи шшого заходу щодо реконструкцiï димово!' труби з метою посилення теплоiзоляцiйних властивостей ïï корпусу пот-рiбно приймати з урахуванням технiчноï можливостi та економiчноï дощльнос-тi у кожнiй конкретнш ситуацiï. Висновки:
1. Проведено дослвдження тепловологiсних режимiв роботи димових труб pi3-ного типу за умов змши теплового навантаження комунальних котелень при застосуваннi теплоутилiзацiйних технологш з запобiганням конденса-тоутворенню у газоввдвщних трактах.
2. Визначено безпечш для експлуатацп' димових труб режими роботи котелень та основш характеристики систем антикорозшного захисту з викорис-танням таких теплових метсдав як: байпасування частини вiдхiдних димових газiв котла повз теплоутишзатор, пiдсушування охолоджених в тепло-утилiзаторi газiв у поверхневому теплообмiннику та теп^золящя корпусу димово'1 труби.
Лггература
1. Долинский А.А. Основные принципы создания теплоутилизационных технологий для котельных малой теплоенергетики / А.А. Долинский, Н.М. Фиалко, Р.А. Навродская, Г.А. Гнедаш // Промышленная теплотехника : сб. науч. тр. - 2014. - № 4. - С. 27-36.
2. Фиалко Н.М. Повышение эффективности котельных установок коммунальной теплоэнергетики путем комбинированного использования теплоты отходящих газов / Н.М. Фиалко, Р.А. Навродская, Г.А. Гнедаш, Г.А. Пресич, А.И. Степанова, Шевчук С.И. // Альтернативная энергетика и экология : междунар. науч. журнал. - 2014. - № 15. - С. 126-129.
3. Путрик С.Б. Расчет температурно-влажностного режима газоотводящего тракта с учетом уноса из теплоутилизаторов / С.Б. Путрик, А.П. Баскаков // Промышленная энергетика : сб. науч. тр. - 2006. - № 9. - С. 36-39.
4. Стриха И.И. Надежность работы дымовых труб / И.И. Стриха // Новости теплоснабжения : сб. науч. тр. - 2009. - № 3 (103). - С. 123-129.
5. Фиалко Н.М. Анализ эффективности теплообменного оборудования для обеспечения отсутствия конденсатообразования в газоотводящих трактах котельных / Н.М. Фиалко, Р.А. Навродская, Г.А. Пресич и др. // Проблемы промышленной теплотехники : тезисы V-ой Междунар. конф. - К. : Изд-во " Лыбидь", 2007. - С. 171-172.
6. Фиалко Н.М. Тепловые методы защиты газоотводящих трактов котельных установок с глубоким охлаждением дымовых газов / Н.М. Фиалко, Р.А. Навродская, С.И. Шевчук, Г.А. Пресич, Г.А. Гнедаш, О.Ю. Глушак // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. - Сер.: Технические и естественные науки. - 2014. - № 2(15). - С. 13-17. - С. 34-39.
Навродская Р.А. Предотвращение конденсатообразования в дымовых трубах при снижении тепловой нагрузки котельных
Проведен анализ тепловлажностного состояния в дымовых трубах коммунальных котельных при применении современных теплоутилизационных технологий с системами антикоррозионной защиты газоотводящих трактов в условиях снижения относительно проектных тепловых загрузок этих котельных. Представлены результаты исследований по использованию в теплоутилизационных схемах таких тепловых методов предотвращения конденсатообразования в газоотводящих трактах как: байпасирование части отходящих газов котла мимо теплоутилизатора, подсушивание охлажденных в тепло-
утилизаторе газов в поверхностном теплообменнике и теплоизоляция корпуса дымовой трубы. Определены безопасные для эксплуатации дымовых труб разного типа режимы работы котельных и основные характеристики указанных систем защиты.
Ключевые слова: отопительные котельные установки, теплоутилизация, дымовые трубы разного типа, тепловая нагрузка, конденсатообразование, системы тепловой защиты.
Navrodska R.A. Preventing Condensation in the Chimney by Reducing Heat Load Boiler Plants
The analysis of thermal-humidity condition in municipal boiler chimneys when applying modern heat-utilization technologies with vapour corrosion protection systems tracts under conditions to reduce project's heat loads this boiler are conducted. The results of research of the use of heat-utilization circuits of such thermal methods to prevent condensation as channeling effect paths of exhaust gases by boiler out heat-utilizer, heating chilled exhaust gases in a surface heat-exchanger and heat insulation chimney of boiler plants are presented. Safe for exploitation of chimneys of various types of boiler modes of operation and the main characteristics of these protection systems are determined.
Keywords: heating boilers, heat recovery, chimneys of different types, thermal power, condensation, thermal protection system.
УДК65.012.8:674.684.047 Доц. Т.В. Олянишен, канд. техн. наук;
доц. Л.А. Яремчук, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДУ АНАЛ1ЗУ 16РАРХ1Й ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ РАЦЮНАЛЬНОГО ЛАКОФАРБОВОГО МАТЕР1АЛУ ЗА ОСНОВНИМИ ВИРОБНИЧИМИ КРИТЕР1ЯМИ
Дослщжено можливють використання математичного апарату для розв'язання ви-робничих задач, пов'язаних iз ращональним вибором за умовою юнуючих альтернатив. Використано вщомий метод ан^зу ieрархш для визначення оптимального лакофарбо-вого матерiалу (ЛФМ) з трьох альтернатив (алкiдний органорозчинний лак, шшакрило-вий водоемульсiйний лак та модифшована канiфоллю лляна олiя) за технолопчними, екологiчними та економiчними критерiями. Стушнь переваги одного критерiю над ш-шим здiйснено на основi експертного ощнювання з використанням шкали вщносно! важливостi об'eктiв Саатi. Дослiджуванi в робот ЛФМ використовують пiдприeмства галузi для опорядження столярно-будшельних виробiв (вшна, дверi, пiдлоги).
Ключовi слова: лакофарбовi матерiали; технологiчнi, екологiчнi, економiчнi кри-терп; метод аналiзу ieрархiй; матриця попарних порiвнянь; шкала ввдносно! важливост об'екйв Саатi.
Постановка проблеми. Для опорядження деревини у деревообробшй промисловосп використовують рiзнi лакофарбовi матерiали (ЛФМ), яю вiдрiз-няються сво!м хгшчним складом i властивостями. У робоп дослвджено три ма-терiали: алюдний органорозчинний лак, полiакриловий водоемульсшний лак та модифшована кашфоллю лляна олiя (табл. 1). Порiвняльний аналiз наведених вище матерiалiв здiйснюють за основними виробничими критерiями, серед яких важливими е технологiчнi, екологiчнi та економiчнi критерii' (фактори).
Мета роботи. Визначення ращонального ЛФМ з трьох альтернатив, ви-користовуючи метод аналiзу iерархiй [3], який дае змогу встановити ступiнь переваги одного критерда (фактора) над iншим на основi експертного ощнювання з використанням шкали вiдносноi' важливостi об'ектiв Саатi.
