КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ РЕЖИМІВ МІСЦЕВОГО НАГРІВУ ПЛИТНИХ КОНСТРУКЦІЙ В ГАЗОВИХ ПЕЧАХ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(52)2025.330536

Ключові слова:

обчислювальний експеримент, математична модель, локальна термічна обробка, раціональні режими нагріву

Анотація

Локальна термічна обробка великогабаритних конструкцій, виготовлених електрошлаковим зварюванням, є прогресивним ресурсозберігаючим технологічним процесом. Одним з основних етапів цього процесу є нагрів до заданої температури в умовах місцевого теплопідведення. У той же час закономірності внутрішнього і зовнішнього теплообміну в процесі місцевого нагріву за допомогою переносних газових печей вивчені ще недостатньо, що обумовлює актуальність даної роботи.

Метою дослідження є визначення на основі обчислювального експерименту можливих варіантів удосконалення технологічного процесу локальної термічної обробки плитних конструкцій у газових печах.

У роботі розглянута традиційна тризонна схема з виділенням зони нагріву (робочий простір печі), зони теплоізоляції (ділянки, де продукт контактує з футеровкою печі) і зони охолодження (ділянки продукту зовні печі), а також схеми з теплоізоляцією зон поза піччю (схема А) і введенням буферних зон в робочому просторі печі (схема Б). При проведенні обчислювального експерименту щодо традиційної схеми термообробки використана раніше розроблена  нелінійна математична модель, локально-одновимірний метод її реалізації та комп'ютерна програма. Для проведення обчислювального експерименту в двох інших випадках використовувалися відповідним чином модифіковані моделі, алгоритми і програми.

В результаті обчислювального експерименту встановлено, що теплоізоляція зон виробу, які розташовані поза піччю, призводить до значного зниження температурних перепадів як по всій зоні нагріву, так і в зоні шириною 0,3 м від зварного шва, що забезпечує якість технологічного процесу. Таким чином, можна стверджувати, що схема А дає переваги перед традиційною схемою локальної термічної обробки в газових печах. Зокрема, при використанні режиму термічної обробки за схемою А можна зменшити розміри газової установки для локального нагріву (знизити капітальні витрати на будівництво печі).

Схема Б додатково поліпшує задані характеристики технологічного процесу. Однак слід мати на увазі, що практична реалізація схеми Б пов'язана з переобладнанням печі і збільшенням витрат палива, тому в конкретних ситуаціях вона може не дати значного економічного ефекту. Остаточне рішення про застосування розглянутих схем в конкретних технологічних процесах вимагає проведення спеціальних розрахунків з використанням алгоритмів і програм, що використовуються в даній роботі.

Посилання

Kryvov, H.O., & Zvorykin, K.O. (2012). Vyrobnytstvo zvarnykh konstruktsii: pidruchnyk [Production of welded construction]. Kyiv: KVITs [in Ukrainian].

Kompaniiets, R.A. (2023). Mistseva termoobrobka velykohabarytnykh vyrobiv: zastosuvannia ta problemy proektuvannia tekhnolohii [Local heat treatment of large-sized products: application and design problems of the technology]. Proceedings of the 1st International Scientific and Practical Internet Conference: Achievements of 21st Century Scientific Community. (pp. 223-225). Dnipro: FOP Marenichenko V.V. [in Ukrainian].

Dobrianskyi, I. M., & Bozhydarnik, V. V. (2012). Chyselno-analitychni skhemy rozrakhunku zvarnykh plastynchatykh system [Numerical-analytical calculation schemes of welded plate sys-tems]. Interuniversity collection "Scientific Notes", 37, 31-37 [in Ukrainian].

Vernygora, D.V. (2023). Modyfikovanyi metod elementarnykh teplovykh balansiv v upravlinni protsesamy mistsevoi termoobrobky [The modified method of elementary heat balances in the management of local heat treatment processes]. Proceedings of the XXXVI International science and practice conference: Suchasni aspekty modernizatsii nauky: stan, problemy, tendentsii rozvytku - Modern aspects of the modernization of science: state, problems, development trends. (pp. 188-191). Kyiv: HO "VADND" [in Ukrainian].

Karimov, I.K. (2015). Kompiuterno oriientovanyi alhorytm keruvannia protsesom mistsevoi termoobrobky velykohabarytnykh detalei [A computer-oriented algorithm for controlling the process of local heat treatment of large-sized parts]. Mathematical modeling, 1(32), 45-48 [in Ukrainian].

Karimov, I.K., Karimov, H.I., Kompaniiets, R.A., & Bulai, O.Iu. (2024). Kompiuterno oriientovanyi alhorytm modeliuvannia mistsevoho nahrivu plytnykh konstruktsii [Computer-oriented algorithm for modeling local heating of plate construction]. Science and technology today, №1(29), 689-700 [in Ukrainian].

Vernygora D., Karimov I., Karimov H., Kompaniiets R. (2024). Mathematical modeling of local heat treatment of structures made by electroslag welding. Mathematical modeling, 1(50), 152-159.

Karimov, I.К., Vernygora, D.V., Karimov, H.І., Lisenko, А.V. (2024). Modeliuvannia teplov-oho stanu plytnykh konstruktsii v protsesi mistsevoho nahrivu. [Modeling of the thermal state of plate construction in the process of local heating]. Collection of Scientific Papers of the Dnipro State Technical University (Technical Sciences), № 1(44),146-152 [in Ukrainian].

Vernygora, D.V., Karimov, I.K. (2024). Chyselnyi alhorytm modeliuvannia mistsevoho nahrivu velykohabarytnykh vyrobiv v hazovykh pechakh. [Numerical algorithm for modeling local heating of large-sized products in gas furnaces]. Science and technology today, №12(40), 1137-1148 [in Ukrainian].

Кривов Г.О., Зворикін К.О. Виробництво зварних конструкцій: підручник для студентів вищ. навч. закладів. К. : КВІЦ, 2012. 896 с.

Компанієць Р. А. Місцева термообробка великогабаритних виробів: застосування та про-блеми проектування технології/ Achievements of 21st Century Scientific Community: Proceed-ings of the 1st International Scientific and Practical Internet Conference, September 14-15, 2023. Dnipro: FOP Marenichenko V.V., 2023. Р. 223-225.

Добрянський І. М., Божидарнік В. В. Чисельно-аналітичні схеми розрахунку зварних пла-стинчатих систем. Міжвузівський збірник “Наукові нотатки”. Луцьк, 2012. Вип. 37. С. 31-37.

Вернигора Д.В. Модифікований метод елементарних теплових балансів в управлінні про-цесами місцевої термообробки. Сучасні аспекти модернізації науки: стан, проблеми, тен-денції розвитку: матеріали XXXVI Міжнар. наук.-практ. конф., 7 вер. 2023 р. Софія (Бол-гарія). К.: ГО «ВАДНД», 2023. С. 188-191.

Карімов І.К. Комп’ютерно орієнтований алгоритм керування процесом місцевої термо-обробки великогабаритних деталей. Математичне моделювання. 2015. № 1(32). С. 45-48.

Карімов І.К., Карімов Г.І., Компанієць Р.А., Булай О.Ю. Комп’ютерно орієнтований алго-ритм моделювання місцевого нагріву плитних конструкцій. Наука і техніка сьогодні. 2024. №1(29). С. 689-700.

Vernygora D., Karimov I., Karimov H., Kompaniiets R. Mathematical modeling of local heat treatment of structures made by electroslag welding. Математичне моделювання. 2024. №1(50). С. 152-159.

Карімов І.К., Вернигора Д.В., Карімов Г.І., Лисенко А.В. Моделювання теплового стану плитних конструкцій в процесі місцевого нагріву. Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки). 2024. № 1(44). С. 146-152.

Вернигора Д.В., Карімов І.К. Чисельний алгоритм моделювання місцевого нагріву велико-габаритних виробів в газових печах. Наука і техніка сьогодні. 2024. №12(40). С. 1137-1148.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-05-26

Номер

Розділ

Статті