Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты
Представлено сопоставление экспериментальных данных, полученных на лабораторной установке по исследованию нестационарного распространения теплоты в песчаной среде, с расчетными зависимостями по аккумулированию теплоты в неограниченном грунтовом массиве. Установлено их удовлетворительное соответствие...
Saved in:
| Published in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61391 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты / А.И. Накорчевский, А.Н. Недбайло, Б.И. Басок // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 2. — С. 51-61. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859821464806490112 |
|---|---|
| author | Накорчевский, А.И. Недбайло, А.Н. Басок, Б.И. |
| author_facet | Накорчевский, А.И. Недбайло, А.Н. Басок, Б.И. |
| citation_txt | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты / А.И. Накорчевский, А.Н. Недбайло, Б.И. Басок // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 2. — С. 51-61. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Представлено сопоставление экспериментальных данных, полученных на лабораторной установке по исследованию нестационарного распространения теплоты в песчаной среде, с расчетными зависимостями по аккумулированию теплоты в неограниченном грунтовом массиве. Установлено их удовлетворительное соответствие.
Надано співставлення експериментальних даних, що отримані на лабораторній установці по дослідженню нестаціонарного розповсюдження теплоти у пісчаному середовищі, з розрахунковими залежностями щодо акумулювання теплоти у необмеженому ґрунтовому масиві. Встановлено їх задовільну відповідність.
The presented collation experimental data, got on laboratory installation on study nonstationary spreading the heat in sandy ambience, with accounting dependency on accumulation heats in unlimited soil array. It is installed their satisfactory correspondence to.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:25:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
Введение
Несмотря на то, что большинство задач тепло;
проводности относится к одному из разделов ма;
тематической физики, некоторые из этих задач,
особенно в нестационарной постановке, не име;
ют аналитических решений, удовлетворяющих
физически реальным и практически значимым
краевым условиям. К такой категории относятся
задачи длительного сезонного аккумулирования
теплоты в неограниченном грунтовом массиве с
помощью разнообразных теплообменных систем
с последующим извлечением теплоты. Они ха;
рактеризуются изменяющимися во времени
плотностью теплового потока, температурой теп;
лоносителя, возникновением регулярных разры;
вов этих функций при прекращении и возобнов;
лении аккумулирования, гидравлической и теп;
ловой инерционностью, обусловленной большой
протяженностью тепловых сетей и малой скоро;
стью движения теплоносителя. Прямое числен;
ное решение таких четырехмерных (пространст;
во и время) задач обречено на неудачу по ряду
причин. Одна из них состоит в том, что на срав;
нительно малых расстояниях от теплообменной
системы (порядка 8 – 10 м) градиенты темпера;
тур малы. Опыт численного решения задач мате;
матической физики, даже в случае использова;
ния широко апробированных процедур типа
Рунге – Кутта и им подобных, точность которых
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 51
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Надано співставлення експеримен�
тальних даних, що отримані на лабора�
торній установці по дослідженню не�
стаціонарного розповсюдження теплоти
у пісчаному середовищі, з розрахунко�
вими залежностями щодо акумулюван�
ня теплоти у необмеженому ґрунтовому
масиві. Встановлено їх задовільну
відповідність.
Представлено сопоставление экспе�
риментальных данных, полученных на
лабораторной установке по исследова�
нию нестационарного распространения
теплоты в песчаной среде, с расчетны�
ми зависимостями по аккумулированию
теплоты в неограниченном грунтовом
массиве. Установлено их удовлетвори�
тельное соответствие.
The presented collation experimental
data, got on laboratory installation on study
nonstationary spreading the heat in sandy
ambience, with accounting dependency
on accumulation heats in unlimited soil
array. It is installed their satisfactory corre�
spondence to.
УДК 662.995+536.242
НАКОРЧЕВСКИЙ А.И., НЕДБАЙЛО А.Н., БАСОК Б. И.
Институт технической теплофизики НАН Украины
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДОСТОВЕРНОСТИ
МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГРУНТОВОГО
АККУМУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ
aм – коэффициент температуропроводности за;
сыпки;
cв, cм – теплоемкости теплоносителя и засыпки;
Gв – массовый расход теплоносителя;
L – рабочая длина трубы;
q0 – плотность теплового потока на наружной по;
верхности трубы;
R – радиус распространения теплоты;
R0, Rст – наружный и внутренний радиусы трубы;
теплообменника;
r – текущий радиус;
Δr – смещение линейки относительно централь;
ной оси модуля;
Tв.н, T0, Тм – температуры, соответственно, теп;
лоносителя на входе в модуль, на;
ружной поверхности трубы и песка
при r > R, К;
t – время;
αст – коэффициент теплоотдачи на внутренней
стенке трубы;
λст, λм – коэффициенты теплопроводности стен;
ки трубы и засыпки;
ρм – плотность засыпки.
намного выше точности традиционных разност;
ных схем, свидетельствует о том, что происходит
“обнуление” производных при градиентах функ;
ций порядка 10–7 и меньше, если не принять спе;
циальных мер. Поэтому проблематично исполь;
зование разностных аналогов для решения задач
такого вида. В связи с вышеизложенным в рабо;
тах [1 – 3] предложены математические модели
задач нестационарной теплопроводности в нео;
граниченных грунтовых массивах при реально
возможных краевых условиях. Решения на осно;
ве моделей сопоставлялись с классическими ре;
шениями и установлено их удовлетворительное
соответствие. Однако постановка известных
классических задач ограничена простыми исход;
ными условиями (пространственная одномер;
ность, постоянство определяющих параметров).
В этой связи было принято решение об экспери;
ментальной проверке адекватности основных
положений моделей при условиях, близких к ре;
альным.
Особенность задачи
Сезонное аккумулирование теплоты, получа;
емой, например, от солнечных коллекторов в
теплое время года, обычно осуществляется сис;
темой грунтовых вертикальных теплообменни;
ков коаксиального или U;образного исполне;
ния, располагаемых в буровых скважинах
длиной 50 – 150 м. Промежуточным теплоноси;
телем служит вода. Контакт опускной и подъем;
ной ветвей теплоносителя приводит к сущест;
венному выравниванию расчетной температуры
по высоте теплообменника, что предопределяет
преимущественно радиальное распространение теп;
лоты. Этому способствует и малый темп увеличения
температуры грунтового массива (Δt = 40...50 К за
180 дней). Особенность предложенной теорети;
ческой модели состоит во введении конечного
радиуса R распространения теплоты в неогра;
ниченном массиве, что удобно с инженерной
точки зрения. Расчеты установили, что проис;
ходит первоначально умеренное, а затем очень
быстрое увеличение R(t). Поэтому нецелесооб;
разно делать экспериментальную установку
большого размера, поскольку при любых ко;
нечных размерах установки начальные условия
для реального неограниченного грунтового
массива Тм = const будут нарушены за малый
промежуток времени τ от начала аккумулиро;
вания.
Было принято решение ограничиться соблю;
дением в исследуемом модуле установки усло;
вия Тм = const при r > R за временной промежу;
ток ее работы τ ~ 300 ÷ 500 c. Это определило
радиус установки Rу = 200 мм. В качестве тепло;
обменного устройства использовалась прямая
труба. Ее выбор обусловлен надежными зависи;
мостями по теплопередаче для такой конструк;
ции в случае, если рабочему участку трубы
предшествует участок гидравлической и тепло;
вой стабилизации потока. Рабочая высота мо;
дуля (H = 1250 мм) должна обеспечить малую
разность температур теплоносителя на входе и
выходе (порядка 1К, что характерно для реаль;
ного теплообменника) и преимущественно ра;
диальное распространение теплоты. Миними;
зация теплового потока в осевом направлении
модуля достигается и тепловой изоляцией его
торцевых поверхностей. Кратковременность
проведения эксперимента заставила макси;
мально использовать электронные средства для
фиксирования и обработки данных от измери;
тельных устройств.
Экспериментальный комплекс
Отмеченные выше данные были положены в
основу при создании экспериментальной уста;
новки, схема которой представлена на рис. 1.
Она состоит из исследуемого модуля 1, напорно;
го бака воды 2 с электронагревателями 3, насоса
4, измерителя расхода теплоносителя 5. Элемен;
ты установки соединены трубопроводами и об;
водными линиями, позволяющими варьировать
расход теплоносителя, поступающего в модуль 1.
Исследуемый модуль (см. рис. 2) представляет
собой вертикально ориентированную цилиндри;
ческую емкость, заполненную мелкозернистым
сухим речным песком с размером частиц основ;
ной (больше 60 % по гранулометрическому ана;
лизу) фракции 0,5 мм. По центру емкости прохо;
дит труба из нержавеющей стали (d = 25×1,0 мм),
имитирующая грунтовый теплообменник. Торцы
емкости теплоизолированы пенополиуретаном.
52 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 53
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки
1 – исследуемый модуль, 2 – напорный бак, 3 – электронагреватели, 4 – насос, 5 – измеритель расхода.
54 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Рис. 2. Исследуемый модуль.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 55
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
В четырех сечениях модуля (с шагом 300 мм) рас;
положены радиально ориентированные “линей;
ки” из плексигласа с закрепленными на них тер;
мопарами. “Линейки” заводились через
монтажные отверстия в корпусе модуля по мере
его засыпки песком и смещены в азимутальном
направлении (см. рис. 2). Использовались хро;
мель;копелевые термопары XK(L) с диаметром
рабочего спая 0,2 мм. Термоэлектрические пре;
образователи применялись и для измерения тем;
ператур теплоносителя на выходе из напорного
бака, на входе в модуль и на выходе из него.
Остановимся на особенностях монтажа тер;
мопар в песчаной засыпке модуля. Радиальное
расположение термопар на “линейках” соот;
ветствовало размерам, указанным на рис. 2, с
точностью ± 0,1 мм при условии плотного кон;
такта наружной поверхности трубы с торцом
“линейки”. Тесный контакт был обеспечен
только для верхней “линейки”. Расположенные
ниже “линейки” оказались смещенными отно;
сительно центра модуля на Δr соответственно
+1,5; +1,5; +0,5 мм (точность измерений 0,5 мм).
Во избежание влияния материала “линейки” на
показания термопар их рабочие спаи возвыша;
лись над “линейкой” на 5 мм. При засыпке “ли;
неек” песком неизбежны микроперемещения
рабочих спаев. Если учесть и то, что измерения
температур проводятся в дисперсной среде с
размерами частиц порядка размера рабочего
спая, то расположение точек фактической реги;
страции температур окажется несколько иным,
чем по расчету. При определении координат
этих точек считалась допустимой корректиров;
ка расчетных расстояний не более чем на 5 % по
результатам пробного испытания установки и их
сравнения с расчетными данными согласно мо;
дели [1 – 3]. В результате анализа приняты сле;
дующие координаты первых трех точек от оси
модуля: 14,2; 15,9; 19,0 мм для верхней “линей;
ки”; 15,5; 17,3; 22,0 мм для второй “линейки” от
верха; 15,5; 17,3; 20,5 мм – для третьей от верха;
14,7; 15,9; 20,5 мм – для нижней. Средний про;
цент абсолютных значений корректировок этих
12 расстояний оказался равным 1,8 %. Уточне;
ние координат точек, удаленных от центра мо;
дуля на 28 мм и больше, проводилось только с
учетом указанного выше смещения “линеек” Δr.
Последующее изменение размеров на величину
порядка 0,1 мм здесь нерезультативно из;за по;
логого характера изменения температур на та;
ких расстояниях.
Регистрация температур в объеме засыпки и
теплоносителя осуществлялась с использовани;
ем автоматизированного комплекса. Для повы;
шения точности измерения перепада темпера;
тур теплоносителя на входе и выходе из модуля
применялась дифференциальная схема. Защита
от электромагнитных помех достигалась экра;
нированием проводов и изготовлением витой
пары термоэлектродов. Сигналы от термопар
обрабатывались аппаратно;программным ком;
плексом (АПК) на основе быстродействующей
многоканальной компьютерной платы аналого;
цифрового преобразователя (АЦП), позволяю;
щего производить измерения низковольтных
сигналов от унифицированных термопреобра;
зователей различных типов согласно существу;
ющим стандартам. В качестве компьютерной
платы использовалось серийно выпускаемое
фирмой “Сатурн Дата Интернейшнл” изделие
для шины ISA с гальванической развязкой и бу;
ферной памятью, которое предназначено для
работы в операционных системах DOS,
Windows 95, 98, 2000, XP c возможностью по;
стоянной или периодической записи результа;
тов измерений в файл, визуализацией и контро;
лем тепловых параметров не более чем в 64
измеряемых каналах. Для повышения точности
регистрации температур применялось как аппа;
ратное усиление сигнала, так и программное
умножение цифровых данных. Расчетная по;
грешность измерений ± 0,5 К.
Расход теплоносителя определялся по перепа;
ду давлений на диафрагме, сужающей поток.
Расходомерное устройство было протарировано
объемным способом. Детальное описание экспе;
риментальной установки и сведения об измери;
тельном комплексе даны в [4, 5].
Расчетные соотношения
Согласно [1–3] в цилиндрических координа;
тах (r, t) система уравнений, описывающих акку;
мулирование теплоты в исследуемом модуле,
следующая:
Распределение температур Т в области r ∈ [R0, R]
находится согласно:
(4)
Как упоминалось выше, наличие участка ста;
билизации потока позволило находить αст по из;
вестной формуле Б. С. Петухова [6]. Тогда при за;
фиксированных в опытах расходе теплоносителя
Gв и температуре Тв.н.(t) система уравнений (1) –
(3) оказывается замкнутой и сводится к задаче
Коши, численное решение которой дает значе;
ния A(t), T0(t), q0(t), R(t), а затем согласно (4) и
( )( )
( )( ) ( )
= + − − η >
= + − − η + η − η ≤
−
η =
−
0
3
0
0
0
1 4,
1 1 3 4,
.
A
T T T T A
T T T T A A
r R
R R
м м
м м
при
56 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
где при A > 4
(2)
при A = 4
(3)
( ) ( )
( ) ( )
( )( )
1 0 0 0
2 0 м 0 0
3 0 м 0 0
0,1 0,3 0,017 0,033 ,
0,2 0,2 0,034 0,016 ,
( ) 0,017 0,033 .
a R R R R A R R
a T T R R A R R
a T T R R R R
⎡ ⎤= − + − +⎣ ⎦
⎡ ⎤= − + − +⎣ ⎦
= − − − +
( ) ( )
( )( )
( ) ( )
( )( )
( )( ) ( )( )
( ) ( )
⎡ ⎤−
= − +⎢ ⎥+ + +⎢ ⎥⎣ ⎦
⎡ ⎤−
= − +⎢ ⎥+ + +⎢ ⎥⎣ ⎦
⎡ ⎤− +⎢ ⎥= − − − +
⎢ ⎥++ +⎣ ⎦
0 0
1 0
0 0
2 0
0 0
3 0 0 2 2
2
,
1 2 1
2
,
1 2 1
2 3
,
13 2
R R R
a R R
A A A
R R R
a T T
A A A
R R A R
a T T R R
AA A
м
м
( )
⎛ ⎞
= = = − +⎜ ⎟⋅ − −⎝ ⎠
1 2 3 1
0 0 0
, , ,
A A A
c c c c
q rt R R T T
м
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
A
−
=
λ −
⎧ ⎡ ⎤−
− − >⎪ ⎢ ⎥− ⎪ ⎣ ⎦= ⋅ ⎨
− −⎪ − − ≤⎪
⎩
⎛ ⎞
⎜ ⎟π⎛ ⎞ ⎝ ⎠= − = + +⎜ ⎟ α λ⎝ ⎠
− − +
ρ=
+
0 0
0
0
000
2
0 0
0
0
0
0 0 0 0
0 0 0
3 1 1 3 3
2 3
,
1
6 12
ln
1
, ,
q R R
A
T T
R R
A A
RT TdT
a
dt R R R R A
A
R
R
R
Rdq dT R L RdT
rt
dt rt dt dt G c R
q R dTdT
a c a a c
c dt dtdR
dt a a
м м
м
м
ств.н.
в в ст ст ст
в.н.
м м
при 4,
при 4,
A
( )2
,
c
(1)
(2)
(3)
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 57
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
распределения Т(r, t). В процессе вычислений
контролировалась точность интегрирования
функций сопоставлением значений количеств
введенной в модуль теплоты
и аккумулированной модулем теплоты, подсчи;
тываемой по конечным значениям параметров:
Допустимым считалась расхождение меньше 1 %.
Теплофизические свойства воды определялись по
известным табличным значениям, а песчаной за;
сыпки по специальным лабораторным исследова;
ниям, что привело к результатам: ρм = 1540 кг/м3,
λм = 0,38 Вт/(м·К), см = 793 Дж/(кг·К).
Экспериментальные данные и их
сопоставление с расчетными
соотношениями
Перед включением установки в работу прове;
рялось ее тепловое равновесие сравнением пока;
заний термопар в модуле. При разности показа;
ний в пределах 1 К считалось выполняющимся
условие Тм = const. Затем включались АПК с за;
данным шагом регистрации температур (обычно
5 или 10 с), нагреватели воды и насос. Такой ре;
жим соответствует начальному этапу грунтового
аккумулирования теплоты. Помимо такой схемы
были проведены эксперименты и с предвари;
тельным нагревом воды в напорном баке. Расход
теплоносителя поддерживался неизменным на
протяжении опыта.
Согласно изложенному, во всех проведенных
опытах фиксировались температуры песчаной
засыпки в точках, отстоящих от оси модуля на
расстояниях: 14,2; 14,7; 15,5; 15,9; 17,3; 19,0; 20,5;
22,0 мм, а также на расстояниях 28, 44, 76, 140,
199 мм (с добавлением поправок на смещение
“линеек” Δr для последних пяти значений). Сум;
марное число точек с синхронным измерением
составило 8 × 4 + 3 = 35. Вычислялись и расчет;
ные значения температур на этих расстояниях.
Из;за малых различий между значениями Т(r, t) и
Т(r + Δr, t) при r ≥ 28 мм на приведенных ниже
графиках (рис. 3;7) нанесены температурные ли;
нии для расстояний по верхней “линейке” – 28,
44, 76 мм. Расчетные линии для температур на
радиусах 140 и 199 мм практически совпадают с
линией Тм = const и поэтому не приводятся. По;
рядковые номера линий температур на графиках
соответствуют указанной выше последователь;
ности радиусов (1 – 14,2 мм, 2 – 14,7 мм, ... , 10 –
44 мм, 11 – 76 мм). Опытные данные для каждой
“линейки” оказались строго ранжированными
по радиусу до r = 28 мм включительно. Поэтому
экспериментально зафиксированные темпера;
туры “линейки” обозначены общим условным
знаком: – для верхней “линейки”, – для
второй от верха, – для третьей, * – для ниж;
ней. Для температур при r ≥ (28 + Δr) характерно
совпадение опытных данных всех “линеек”. Во
избежание чрезмерного загромождения графи;
ков здесь приводятся данные только для первой (с
минимальным Δr = 0 мм) и второй (с наибольшим
Δr = 1,5 мм) “линеек”. Причем для r = (28 + Δr)
используются приведенные выше условные зна;
ки, для r = (44 + Δr) – те же знаки, но зачернен;
ные, для r = (76 + Δr) соответственно – × и ¤.
Температуры на входе в модуль Тв.н.(t) обозначе;
ны . Аппроксимация их значений, как отмеча;
лось, служит замыкающим условием для системы
уравнений (1) – (3).
Первая серия экспериментов, когда работа на;
соса и нагревателя воды начиналась одновремен;
но, представлена опытами 1 (см. рис. 3) и 2 (см.
рис. 4). “Замыкающие” экспериментальные дан;
ные Тв.н.(t) отвечают линейным зависимостям
Тв.н.(t) = Тв.н.(0) + kTt,
где kT = 0,0327 (0,051) oC/с. Расходы теплоноси;
теля были: Qв = 0,0825 (0,139) л/с. В скобках ука;
заны значения для опыта 2. Здесь и дальше на
графиках номера расчетных кривых проставлены
только для 1, 10, 11 линий. Кривые с номерами
2–9 соответствуют упорядоченной последова;
тельности линий между 1 и 10. Если учесть, что
) ( )( )
( )
0 0
0 0
при 4,
1 2 1
0,1 0,3 0,017 0,033 при 4.
R R R
A
A A A
R R A R R A
−⎧ + >⎪ + + +⋅ ⎨
⎪ + − + ≤⎩
( )( )= π ρ − − ⋅
0 0
2kE L c T T R R
м м м
= π∫ 0 0
0
2
t
E R Lq dt
×
×
вертикальный размер условных обозначений от
их центра должен соответствовать величине ис;
ходной погрешности измерений ± 0,5 oC, то соот;
ветствие теоретических и опытных данных впол;
не удовлетворительное. На графиках этой серии
не представлено сопоставление показаний диф;
58 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Рис. 3. Опыт 1. Сопоставление расчетных (линии) и опытных (точки) данных изменения температур.
Рис. 4. Опыт 2. Сопоставление расчетных (линии) и опытных (точки) данных изменения температур.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 59
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Рис. 5. Опыт 3. Сопоставление расчетных (линии) и опытных (точки) данных изменения температур.
Рис. 6. Опыт 4. Сопоставление расчетных (линии) и опытных (точки) данных изменения температур.
ференциальных измерений разности температур
на входе и выходе установки с расчетными из;за
малости их значений (не более 1К). По этой при;
чине можно констатировать только их условное
соответствие. Ограничения временным интерва;
лом в 300 с связано с тем, что расчетный радиус
распространения теплоты достиг стенки экспе;
риментального модуля на 325 с и 326 с от начала
опытов 1 и 2.
Больший диапазон изменений температур ес;
тественен для опытов второй серии (с предвари;
тельным нагревом теплоносителя в расходной
емкости). Хотя такой режим и не является ос;
новным при аккумулировании, но нестационар;
ные эффекты здесь более четко выражены. Ре;
зультаты сопоставления даны на рис. 5 – 7, где
размер условных обозначений приближается к
требуемому, хотя остается все же меньшим. По;
этому распределение опытных данных более
четкое, чем в первой серии. Приведем значения
объемных расходов для опытов 3 – 5: 0,091;
0,114; 0,134 л/с соответственно. Влияния эффек;
та начального вытеснения холодного теплоноси;
теля горячим с разницей температур порядка
30…35 К в теплообменной трубе избежать не уда;
лось. И несмотря на это, даже на начальной ста;
дии процесса корреляция опытных и расчетных
данных вполне удовлетворительная. Если про;
анализировать всю совокупность распределения
опытных точек этой серии, то можно отметить
только частичную “ненагруженность” третьей
линии с r = 15,5 мм. Важно подчеркнуть соответ;
ствие опытных точек теоретическим данным для
9, 10 линий, что подтверждает допустимость вве;
дения понятия “конечный радиус распростране;
ния теплоты” в неограниченном массиве. При;
ходится отметить некорректность показаний
дифференциального измерителя температур. Ка;
чественно его показания соответствуют расчет;
ным, но количественно они не отвечают реаль;
ной тепловой нагрузке, вводимой в исследуемый
модуль.
Выводы
Результаты экспериментальных исследований
удовлетворительно согласуются с расчетными
данными согласно математическим моделям ак;
кумулирования теплоты в неограниченных грун;
товых массивах.
60 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Рис. 7. Опыт 5. Сопоставление расчетных (линии) и опытных (точки) данных изменения температур.
ЛИТЕРАТУРА
1. Накорчевский А.И., Басок Б.И., Беляева Т.Г.
Проблемы грунтового аккумулирования теплоты
и методы их решения// Пром. теплотехника. –
2003. – Т. 25 – № 3 – С. 42–50.
2. Накорчевский А.И. Динамика грунтового
аккумулирования теплоты и выбор рациональ;
ных решений // ИФЖ. – 2004.–Т. 77. – № 4. –
С. 10–19.
3. Накорчевский А.И., Басок Б.И., Беляева
Т.Г. Моделирование аккумулирования–разряже;
ния теплоты в неограниченном грунтовом мас;
сиве // Труды V Минского международного фо;
рума по тепломассообмену – 2004. – Т. 3 –
доклад 21, С. 3–21.
4. Недбайло А.Н. Экспериментальная уста;
новка по исследованию грунтового аккумулиро;
вания теплоты// Пром. теплотехника. – 2004. –
Т. 26 – № 6 – С. 182–183.
5. Недбайло А.Н., Коломейко Д.А. Автомати;
зированное измерение тепловых параметров раз;
личных энергетических объектов при помощи ап;
паратно;программного комплекса// Тезисы IV
Международной конференции “Проблемы про;
мышленной теплотехники”. – 2005. – С. 357–358.
6. Теоретические основы теплотехники. Теп;
лотехнический эксперимент: Справочник/ Под
общ. ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина – 3;е изд. –
М.: МЭИ, 2001 – 564 с.
Получено 12.01.2006 г.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 61
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Виконано аналіз сучасних технологій
газифікації біомаси. Зібрано дані по існу�
ючим у світі демонстраційним і ко�
мерційним газифікаторам, що виробля�
ють теплову енергію. Показано, що
газифікація біомаси з отриманням теп�
лоти вже досягла комерційного рівня і є
конкурентоспроможною з іншими техно�
логіями. Представлено огляд сучасних
науково�дослідних робіт, що проводять�
ся у даній галузі. Ці роботи спрямовано
як на розробку нових технологій га�
зифікації біомаси, так і на вдосконалення
і модернізацію відомих старих конст�
рукцій газифікаторов. Розглянуто еко�
номічні аспекти роботи газифікаційних
установок.
Выполнен анализ современных тех�
нологий газификации биомассы. Собра�
ны данные по существующим в мире де�
монстрационным и коммерческим
газификаторам, вырабатывающим теп�
ловую энергию. Показано, что газифика�
ция биомассы с получением теплоты уже
достигла коммерческого уровня и явля�
ется конкурентоспособной с другими
технологиями. Представлен обзор со�
временных научно�исследовательских
работ, проводимых в данной области,
которые направлены как на разработку
новых технологий газификации биомас�
сы, так и на совершенствование и мо�
дернизацию известных старых конструк�
ций газификаторов. Рассмотрены
экономические аспекты работы газифи�
кационных установок.
Modern technologies for biomass gasi�
fication are analyzed. Data on existing in the
world demonstration and commercial units
for biomass gasification for heat production
are collected. It is shown that biomass gasi�
fication for heat production has already
reached commercial level and is competi�
tive with other technologies. Review of
research and development work in this area
is presented. The work is directed at the
development of new biomass gasification
technologies as well as at improving and
modernizing well known old constructions
of gasifiers. Economic aspects of gasifica�
tion units are considered.
УДК 662.76
ЖЕЛЕЗНАЯ Т.А., ГЕЛЕТУХА Г.Г.
Институт технической теплофизики НАН Украины
ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ГАЗИФИКАЦИИ БИОМАССЫ
БМ – биомасса;
ВДГ – восходящее движение газа;
ГГ – генераторный газ;
ДВС – двигатель внутреннего сгорания;
КПД – коэффициент полезного действия;
КС – кипящий слой;
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61391 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:25:49Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Накорчевский, А.И. Недбайло, А.Н. Басок, Б.И. 2014-05-04T20:18:44Z 2014-05-04T20:18:44Z 2006 Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты / А.И. Накорчевский, А.Н. Недбайло, Б.И. Басок // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 2. — С. 51-61. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61391 662.995+536.242 Представлено сопоставление экспериментальных данных, полученных на лабораторной установке по исследованию нестационарного распространения теплоты в песчаной среде, с расчетными зависимостями по аккумулированию теплоты в неограниченном грунтовом массиве. Установлено их удовлетворительное соответствие. Надано співставлення експериментальних даних, що отримані на лабораторній установці по дослідженню нестаціонарного розповсюдження теплоти у пісчаному середовищі, з розрахунковими залежностями щодо акумулювання теплоти у необмеженому ґрунтовому масиві. Встановлено їх задовільну відповідність. The presented collation experimental data, got on laboratory installation on study nonstationary spreading the heat in sandy ambience, with accounting dependency on accumulation heats in unlimited soil array. It is installed their satisfactory correspondence to. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Нетрадиционная энергетика Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты Experimental verification of the trustworthiness of mathematical models of soil heat accumulation Article published earlier |
| spellingShingle | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты Накорчевский, А.И. Недбайло, А.Н. Басок, Б.И. Нетрадиционная энергетика |
| title | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты |
| title_alt | Experimental verification of the trustworthiness of mathematical models of soil heat accumulation |
| title_full | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты |
| title_fullStr | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты |
| title_full_unstemmed | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты |
| title_short | Экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты |
| title_sort | экспериментальная проверка достоверности математических моделей грунтового аккумулирования теплоты |
| topic | Нетрадиционная энергетика |
| topic_facet | Нетрадиционная энергетика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61391 |
| work_keys_str_mv | AT nakorčevskiiai éksperimentalʹnaâproverkadostovernostimatematičeskihmodeleigruntovogoakkumulirovaniâteploty AT nedbailoan éksperimentalʹnaâproverkadostovernostimatematičeskihmodeleigruntovogoakkumulirovaniâteploty AT basokbi éksperimentalʹnaâproverkadostovernostimatematičeskihmodeleigruntovogoakkumulirovaniâteploty AT nakorčevskiiai experimentalverificationofthetrustworthinessofmathematicalmodelsofsoilheataccumulation AT nedbailoan experimentalverificationofthetrustworthinessofmathematicalmodelsofsoilheataccumulation AT basokbi experimentalverificationofthetrustworthinessofmathematicalmodelsofsoilheataccumulation |