Аналітичне розв’язання диференціального рівняння теплопровідності для пошкодженої теплової ізоляції трубопроводів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorГанжа, А. М.
dc.contributor.authorКорнелюк, В. М.
dc.contributor.authorМарченко, Н. А.
dc.date.accessioned2024-03-14T12:23:57Z
dc.date.available2024-03-14T12:23:57Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractДля систем теплопостачання України актуальною проблемою є визначення та прогнозування втрат теплової енергії при транспортуванні теплоносія. Теплотраси теплових мереж мають велику довжину та їх ізоляція пошкоджена. Встановлення приладів обліку теплової енергії на всіх джерелах та у всіх споживачів (тобто будівель) без винятку дозволяє визначити та прогнозувати реальні теплові втрати у тепловій мережі, але це є складною задачею, не всі споживачі і джерела реально охоплені обліком витрати тепла. Задача визначення теплових втрат є також актуальною для систем енергоменеджменту систем теплопостачання, підприємств енергетики та промисловості. Розв'язання задачі пропонується окремим математичним моделюванням температурного стану ділянки пошкодженого ізоляційного шару з визначенням теплового потоку через нього. Вирішення задачі запропоновано зробити методом аналітичного розв’язання диференціального рівняння теплопровідності з граничними умовами третього роду. При рівномірному розподілі характерних пошкоджень за загальною довжиною трубопроводу знаючи межі впливу пошкодження, частку пошкодження ізоляції та кількість пошкоджень на трубопроводі можна визначити реальний тепловий потік із зовнішньої поверхні трубопроводів у т.ч. коефіцієнт збільшення теплових втрат на ділянці теплотраси по відношенню до тих, що визначені нормативними документами. Традиційно здебільшого розглядаються одновимірні моделі або визначення двовимірного температурного поля та фактичних теплових потоків у поперечному перерізі до осі характерної пошкодженої ділянки ізоляції. Але при цьому не враховується двовимірність температурного поля пошкодженого шару ізоляції по довжині (тобто вздовж осі) трубопроводу. Тому метою даної роботи є розробка методики визначення теплових втрат трубопроводами з урахуванням пошкодження їх ізоляції та розподілу характерних пошкоджень за довжиною. Проведено таке моделювання для однієї з ділянок. Також проведені експериментальні та чисельні дослідження методом кінцевих різниць в комбінації з методом прогонки змінних направлень для аналогічних моделей підтвердили збіг аналітичного рішення запропонованої моделі та кінцеворізницевої моделі у межах допустимої погрішності.
dc.description.abstractotherFor heat supply systems of Ukraine, the determination and forecasting of thermal energy losses during the transportation of heat carrier is an urgent problem. The thermal lines of the heating networks are long and its insulation is damaged. Installation of heat energy metering devices at all sources and all consumers (i.e. buildings) without exception allows determining and forecasting real heat losses in the heat network, but this is a difficult task, not all consumers and sources are actually covered by heat consumption accounting. The task of determining heat losses is also relevant for energy management systems of heat supply systems, energy companies and industry. The solution to the problem is proposed by a separate mathematical modeling of the temperature state of the section of the damaged insulating layer with the determination of the heat flow through it. It is proposed to solve the problem by the method of analytical solution of the differential equation of heat conduction with boundary conditions of the third kind. With the uniform distribution of characteristic damages along the total length of the pipeline, knowing the limits of damage influence, the share of insulation damage and the number of damages on the pipeline, it is possible to determine the real heat flow from the outer surface of the pipelines, including coefficient of increase of heat losses on the section of the heat pipe in relation to those determined by regulatory documents. Traditionally, one-dimensional models or determinations of the two-dimensional temperature field and actual heat fluxes in a cross-section to the axis of a characteristic damaged section of insulation are considered. But this does not take into account the two-dimensionality of the temperature field of the damaged layer of insulation along the length (that is, along the axis) of the pipeline. Therefore, the purpose of this work is to develop a methodology for determining heat losses through pipelines, taking into account the damage to their insulation and the distribution of characteristic damages along the length. The following simulation was carried out for one of the areas. Also, experimental and numerical studies using the finite difference method in combination with the method of running variable directions for similar models confirmed the coincidence of the analytical solution of the proposed model and the finite difference model within the permissible error.
dc.format.pagerangePp. 125-130
dc.identifier.citationГанжа, А. Аналітичне розв’язання диференціального рівняння теплопровідності для пошкодженої теплової ізоляції трубопроводів / Ганжа А. М., Корнелюк В. М., Марченко Н. А. // Енергетика: економіка, технології, екологія : науковий журнал. – 2024. – № 1. – С. 125-130. – Бібліогр.: 7 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/1813-5420.1.2024.297588
dc.identifier.issn1813-5420 (Print)
dc.identifier.issn2308-7382 (Online)
dc.identifier.orcid0000-0003-3967-2421
dc.identifier.orcid0000-0002-0212-1290
dc.identifier.orcid0000-0001-9889-3713
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/65544
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofЕнергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, № 1
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
dc.subjectсистеми енергетичного менеджменту
dc.subjectтеплопостачання
dc.subjectтрубопровід
dc.subjectтеплова ізоляція
dc.subjectпошкодження
dc.subjectтранспортування теплоти
dc.subjectвтрати теплоти
dc.subjectматематичне моделювання
dc.subjectаналітичне розв’язання
dc.subjectenergy management systems
dc.subjectheat supply
dc.subjectpipeline
dc.subjectthermal insulation
dc.subjectdamage
dc.subjectheat transport
dc.subjectheat loss
dc.subjectmathematical modeling
dc.subjectanalytical solution
dc.subject.udc699.86:697.341
dc.titleАналітичне розв’язання диференціального рівняння теплопровідності для пошкодженої теплової ізоляції трубопроводів
dc.title.alternativeAnalytical solution of the differential equation of heat conductivity for damaged thermal insulation of pipelines
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
297588-691070-1-10-20240304.pdf
Розмір:
369.11 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, № 1