КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ РЕЖИМІВ МІСЦЕВОГО НАГРІВУ ПЛИТНИХ КОНСТРУКЦІЙ В ГАЗОВИХ ПЕЧАХ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(52)2025.330536Ключові слова:
обчислювальний експеримент, математична модель, локальна термічна обробка, раціональні режими нагрівуАнотація
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
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
