Математичні моделі радіальних коливань стінок водяного колектора гідротермальнї теплонасосної системи

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЗур’ян О. В.
dc.contributor.authorZurian Oleksii V.
dc.date.accessioned2024-04-26T10:48:21Z
dc.date.available2024-04-26T10:48:21Z
dc.date.issued2023
dc.descriptionЗур’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.
dc.description.abstractАктуальність 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.
dc.description.abstract1The relevance of the transition to renewable energy sources is the subject of constant discussion and scientific research, and in recent years there have been particularly active discussions about the feasibility of using heat pump technologies, the effectiveness and availability of which are proven by both numerous scientific studies and the experience of operating heat pump installations in many countries of the world. Geothermal heat pump systems, which use the low potential energy of the upper layers of the Earth, are already widely used in environmentally safe and economically profitable energy systems. At the same time, the use of low-potential water energy of open water bodies in hydrothermal heat pump systems is not yet widely used. The existing hydrothermal systems are not always adapted to the operating conditions and location of the object, the issue of a scientific approach to the development of the technological design of the hydrothermal collector, the methodology of its optimal placement and the determination of efficiency and reliability depending on the operating conditions remains relevant. Purpose. On the basis of analytical research, develop an applied methodology as a set of principles and approaches for mathematical modeling of radial oscillations of pipeline walls, which make up the heat exchange system of a hydrothermal heat pump system with an open reservoir, taking into account the process of heat transfer from the water of the open reservoir to the heat pump evaporator. Method. The following methods are used in the article: analysis, synthesis, deduction, extrapolation method, comparative method and inductive method. Results. The analysis of the relations between stresses and deformations in the cylindrical coordinate system was performed and the equations of motion of the walls of the pipelines that perform the function of heat exchangers of the hydrothermal heat pump system were derived. The values of the velocities of longitudinal and transverse sound vibrations are determined. It is proved that the dynamic behavior of the displacements in the pipeline wall has a form different from the dynamic behavior of the pressure in the liquid, in connection with which the measurement of the radial displacements of the walls of pipelines cannot serve as a sufficiently convenient informative parameter for the analysis of dynamic processes in pipelines filled with liquid. Identified differences in approaches and methods of modeling the calculation of the movement of pipeline walls using the finite element method (FEM), and calculation according to the system of equations of a thin shell. The scientific novelty consists in a new approach to methods of calculating the movement of the walls of the pipeline that performs the function of a heat exchanger of a hydrothermal heat pump system. Methodology of its optimal placement and determination of efficiency and reliability depending on operating conditions. Practical importance. The results of the research can be used in the educational process of students, and the proposed mathematical model allows you to substantiate the optimal circuit solutions of hydrothermal collectors of heat pump systems of set power and reliability depending on the specific installation location.
dc.identifier.issn2311-3405 (Print)
dc.identifier.issn2313-0415 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/8210
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseriesУДК; 621.4
dc.subjectвідкрита водойма
dc.subjectповерхневі води
dc.subjectтеплонасосна система
dc.subjectмоделювання
dc.subjectнадійність
dc.subjectтепло¬обмінник
dc.subjectколектор
dc.subjectоpen reservoir
dc.subjectsurface water
dc.subjectheat pump system
dc.subjectmodeling
dc.subjectreliability
dc.subjectheat exchanger
dc.subjectcollector
dc.titleМатематичні моделі радіальних коливань стінок водяного колектора гідротермальнї теплонасосної системи
dc.title.alternativeMathematical models of radial oscillations water collector wall hydrothermal heat pump systems
dc.typeTheses

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Zurian.pdf
Розмір:
407.28 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
4.38 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

№ 4 (493) 2023