Моделирование температурного поля в массиве кучи измельченной древесины

  • А. Н. Деснев Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, ООО «АРХПОЖСЕРВИС» https://orcid.org/0000-0002-7941-645X
  • Г. Ф. Прокофьев Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0003-4494-4989
  • В. Ю. Тюриков Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0002-6358-5822
Ключевые слова: хранение измельченной древесины, щепа, тепловая труба, теплопроводность дисперсных материалов, теплоемкость дисперсных материалов, самонагревание древесины

Аннотация

Хранение измельченных древесных материалов на лесоперерабатывающих предприятиях осуществляется открытым способом в сформированных кучах различных размеров и форм. Недостатком при хранении измельченной древесной массы таким способом является неконтролируемый процесс самонагревания щепы до критических температур под воздействием термофильных микроорганизмов. При отсутствии должного контроля за этим процессом теряется полезная масса древесины, в значительной степени ухудшается ее качество и появляется риск возгорания. Для предотвращения негативных последствий необходимо отводить избыточную тепловую энергию из массива измельченного древесного материала в окружающую среду. Отвод тепла позволит установить контроль над тепловыми процессами и организовать управление температурными полями внутри кучи. Для осуществления технологических мероприятий могут быть использованы тепловые трубы. Такой способ эффективен, не требует привлечения коммерческого энергопотребления и экологически безопасен. Для обоснования решения проведены теоретические исследования процессов, протекающих в массиве кучи измельченной древесины. Цель работы – установление математических закономерностей, описывающих влияние наиболее существенных факторов на процессы самонагревания измельченной древесины, хранящейся в сформированных конусных кучах на открытых складах. При проведении исследований использовали методы математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики с применением вычислительных программных комплексов. В результате получена система уравнений, моделирующих процессы самонагревания измельченной древесины и позволяющих прогнозировать формирование температурного поля внутри кучи к заданному временному интервалу, что позволит разработать методы безопасного хранения технологической щепы.
Для цитирования: Деснев А.Н., Прокофьев Г.Ф., Тюриков В.Ю. Моделирование температурного поля в массиве кучи измельченной древесины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 213–223. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.213

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

А. Н. Деснев, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, ООО «АРХПОЖСЕРВИС»

ст. преподаватель

Г. Ф. Прокофьев, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

д-р техн. наук, проф.

В. Ю. Тюриков, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

магистрант

Литература

Авдуевский В.С., Сорокин В.П., Ягодкин И.В. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. M.: Машиностроение, 1975. 256 с. [Avduyevskiy V.S., Sorokin V.P., Yagodkin I.V. Heat Transfer Principles in Rocket and Space Equipment. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1975. 256 p.].

Белозерцев В.Н., Бирюк В.В., Толстоногов А.П. Теплотехника. Самара: Самар. ун-т; 2001. 86 с. [Belozertsev V.N., Biryuk V.V., Tolstonogov A.P. Heat Engineering. Samara, Samarskiy universitet Publ., 2001. 86 p.].

Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Ягодкин И.В. Физические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1978. 256 с. [Ivanovskiy M.N., Sorokin V.P., Yagodkin I.V. Physical Principles of Heat Pipes. Moscow, Atomizdat Publ., 1978. 256 p.].

Исаев С.И., Кожинов И.А., Кофанов В.И. Теория тепломассообмена / под ред. А.И. Леонтьева. M.: Высш. шк., 1979. 495 с. [Isayev S.I., Kozhinov I.A., Kofanov V.I. Theory of Heat and Mass Exchange. Ed. by A.I. Leont’yev. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1979. 495 p.].

Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. 4-е изд., перераб. и доп. M.: Энергоиздат, 1981. 417 с. [Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Heat Transfer. Moscow, Energoizdat Publ., 1981. 417 p.].

Кошкин В.К., Калинин Э.К. Теплообменные аппараты и теплоносители. M.: Машиностроение, 1971. 200 с. [Koshkin V.K., Kalinin E.K. Heat Exchangers and Heat Carriers. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1971. 200 p.].

Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. 5-е изд., перераб. и доп. M.: Атомиздат, 1979. 416 с. [Kutateladze S.S. Fundamentals of the Theory of Heat Exchange. Moscow, Atomizdat Publ., 1979. 416 p.].

Лыков А.В. Теория теплопроводности. M.: Высш. шк., 1967. 600 с. [Lykov A.V. Theory of Thermal Conductivity. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1967. 600 p.].

Лыков А. В. Тепломассообмен: справ. M.: Энергия, 1971. 479 с. [Lykov A.V. Heat and Mass Exchange: Handbook. Moscow, Energiya Publ., 1971. 479 p.].

Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. 2-е изд. M.: Энергия, 1977. 343 с. [Mikheyev M.A., Mikheyeva I.M. Heat Transfer Principles. Moscow, Energiya Publ., 1977. 343 p.].

Николаев Г.П., Изотеева О.Ю. Расчет рабочих характеристик контурных тепловых труб // Молодой ученый. 2012. № 3. С. 17–25. [Nikolayev, G.P., Zoteyeva O.Yu. Performance Analysis of Loop Heat Pipes. Molodoy uchenyy [Young Scientist], 2012, no. 3, pp. 17–25].

Угланов Д.А. Численное моделирование тепловых процессов аппаратов. Самара: Самар. ун-т, 2017. 34 с. [Uglanov D.A. Numerical Simulation of Thermal Processes of Apparatus. Samara, Samarskiy universitet Publ., 2017. 34 p.].

Юдаев Б.Н. Теплопередача. M.: Высш. шк., 1973. 359 с. [Yudayev B.N. Heat Transfer. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1973. 359 p.].

Юрьев В.Н., Лебедев П.Д. Теплотехнический справочник: в 2 т. Т. 2. 2-е изд., перераб. M.: Энергия, 1976. 896 с. [Yur’yev V.N., Lebedev P.D. Heat Engineering Handbook. In 2 vol. Vol. 2. Moscow, Energiya Publ., 1976. 896 p.].

Braza M., Chassiang P., Ha Minh H. Numerical Study and Physical Analysis of Pressure and Velocity Field in the Near Wake of a Circular Cylinder. Journal of Fluid Mechanics, 1986, vol. 165, pp. 79–130. DOI: 10.1017/S0022112086003014

Lef B.I., Kesler М.G. A Generalized Thermodynamic Correlation Based on Three-Parameter Corresponding States. AlChE Journal, 1975, vol. 21, iss. 3, pp. 510–527. DOI: 10.1002/aic.690210313

LeVeque R.J. Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems. Cambridge, Cambridge University Press, 2002. 558 p.

Mandelbrot B.B. The Fractal Geometry of Nature. San Francisco, W.H. Freeman, 1982. 468 p.

Srinivas M., Ravisankar M.S., Seetharamu K.N., Aswathanarayana P.A. Finite Element Analysis of Internal Flows with Heat Transfer. Sadhana, 1994, vol. 19, iss. 5, pp. 785–816. DOI: 10.1007/BF02744405

Stefan J. Ueber die Theorie der Eisbildung, insbesondere über die Eisbildung im Polarmeere. Annalen der Physik, 1891, vol. 278, iss. 2, pp. 269–286. DOI: 10.1002/andp.18912780206

Varaprasad Patnaik B.S., Gowda Y.T.K., Ravisankar M.S., Aswatha Narayana P.A., Seetharamu K.N. Finite Element Simulation of Internal Flows with Heat Transfer Using a Velocity Correction Approach. Sadhana, 2001, vol. 26, iss. 3, pp. 251–283. DOI: 10.1007/BF02703387

Zabaras N., Ruan Y. A Deforming Finite Element Method Analysis of Inverse Stefan Problems. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1989, vol. 28, iss. 2, pp. 295–313. DOI: 10.1002/nme.1620280205

Опубликован
2019-12-11
Как цитировать
Деснев, А., Г. Прокофьев, и В. Тюриков. Моделирование температурного поля в массиве кучи измельченной древесины. Лесной журнал, вып. 6, Dec. 2019, с. 213, doi:10.17238/issn0536-1036.2019.6.213.
Раздел
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ