Математичні моделі радіальних коливань стінок водяного колектора гідротермальнї теплонасосної системи
Вантажиться...
Дата
2023
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Актуальність переходу на відновлювані джерела енергії є предметом постійного обговорення та наукових досліджень, а в останні роки особливо активно ведуться дискусії щодо доцільність використання теплонасосних технологій ефективність та доступність яких доводять як чисельні наукові дослідження, так і досвід експлуатації теплонасосних установок у багатьох країнах світу. Геотермальні теплонасосні системи, що використовують низько потенційну енергію верхніх шарів Землі, вже широко застосовується в екологічно безпечних та економічно рентабельних енергетичних системах. Разом з тим використання низькопотенційної енергії води відкритих водойм в гідротермальних теплонасосних системах ще не має широкого застосування. Наявні гідротермальні системи не завжди адаптовані до умов експлуатації та місця розташування об'єкта, актуальним залишається питання наукового підходу до розробки технологічної конструкції гідротермального колектора, методології оптимального його розміщення й визначення ефективності та надійності в залежності від умов експлуатації.
Мета. На основі аналітичних досліджень розробити прикладну методологію як сукупність принципів та під¬ходів математичного моделювання радіальних коливань стінок трубопроводів, які складають теплообмінну систему гідротермальної теплонасосної системи з відкритою водоймою з урахуванням процесу переносу теплоти від води відкритої водойми до випарника теплового насосу.
Методика. У статті використано такі методи: аналіз, синтез, дедукцію, метод екстраполяції, порівняльний метод та індуктивний.
Результати. Виконано аналіз зв’язків між напруженнями і деформаціями в циліндричній системі координат та виведено рівняння руху стінок трубопроводів, що виконують функцію теплообмінників гідротермальної теплонасосної системи. Визначені значення швидкостей поздовжніх і поперечних звукових коливань. Доведено, що динамічна поведінка зміщень в стінці трубопроводів має вигляд, відмінний від динамічної поведінки тис¬ку в рідині, в зв’язку з чим вимірювання радіальних зміщень стінок трубопроводів не може служити досить зручним інформативним параметром для аналізу динамічних процесів в трубопроводах, заповнених рідиною. Визначені відмінності в підходах і способах моделювання розрахунок руху стінок трубопроводу за допомогою методу скінчених елементів (FEM), і розрахунок за системою рівнянь тонкої оболонки.
Наукова новизна полягає в новому підході до способів розрахунку руху стінок трубопроводу, що виконує функ¬цію теплообмінника гідротермальної теплонасосної системи. Методології оптимального його розміщення й визначення ефективності та надійності в залежності від умов експлуатації.
Практична значимість. Результати дослідження можуть бути використані в навчальному процесі студентів, а також запропонована математична модель дозволяє обґрунтувати оптимальні схемні рішення гідротермальних колекторів теплонасосних систем заданої потужності та надійності в залежності від конкретного місця монтажу.
Опис
Зур’ян, О. В. Математичні моделі радіальних коливань стінок водяного колектора гідротермальнї теплонасосної системи = Mathematical models of radial oscillations water collector wall hydrothermal heat pump systems / О. В. Зур’ян // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2023. – № 4 (493). – С. 53–60.
Ключові слова
відкрита водойма, поверхневі води, теплонасосна система, моделювання, надійність, тепло¬обмінник, колектор, оpen reservoir, surface water, heat pump system, modeling, reliability, heat exchanger, collector