Мета роботи - розробка інженерної методики теплотехнічного розрахунку огороджувальних конструкцій (ОК) із утеплювачем, в якому організовані повітряні камери з тепловідбивним покриттям. Інженерна методика полягає у визначенні приведеного опору теплопередачі огороджувальної конструкції на підставі розрахунку температурного поля в ній. Для знаходження температурного поля розглянуто одновимірну задачу теплопровідності в багатошаровій ОК. Теплотехнічні неоднорідності, які викликані наявністю повітряних камер, що чергуються з прошарками матеріалу утеплювача, враховані в математичній моделі за рахунок ефективного коефіцієнта теплопровідності відповідного шару. Даний коефіцієнт враховує конвективну та променисту складові телопередачі через повітряні камери. Отримано вираз для визначення його значення, який залежить від значень температури на стиках відповідного шару з сусідніми шарами ОК. Запропоновано ітераційну процедуру, що надає можливість із використанням даного виразу знаходити температурне поле в ОК, що розглядається. Як вихідні дані в цій процедурі використовуються геометричні та теплофізичні характеристики елементів ОК, а також температури повітря всередині та зовні приміщення і коефіцієнти тепловіддачі на відповідних поверхнях. Інженерна методика верифікована шляхом порівняння з результатами тривимірного CFD-моделювання, яке детально враховує вільноконвективний рух у повітряних камерах і теплообмін випромінюванням між термічно неоднорідними стінками повітряної камери. Показано, що застосування одновимірної математичної моделі замість детальної тривимірної призводить до погрішностей, що не перевищують 2,5 %. У результаті порівняльного розрахункового аналізу показано ефективність застосування запропонованого утеплювача з повітряними камерами з тепловідбивним покриттям в порівнянні з традиційними підходами до утеплення ОК. Розрахунки виконано для випадку найбільш холодної п'ятиденки за умов кліматичної зони Шимкента (Республіка Казахстан).

This paper considers the structural solution for a main above-ground pipeline with a pre-stressed winding, which makes it possible to improve the efficiency of operation and reduce material consumption. The results from studying experimentally the features in the operation of prestressed pipelines under static operating loads are given. It is shown that the radial movements of the wall of a pre-stressed pipeline are constrained by the strained winding, which prevents its deformation. It was revealed that increasing the tension force of the winding wire reduces circular stresses in the pipeline wall by 1,3 - 1,6 times and increases meridional ones by 1,2 - 1,4 times. The experimental study into the models of prestressed pipelines with free vertical and horizontal oscillations has established the dependence of frequency characteristics on the operating conditions and pre-stress parameters. It was found that the envelope amplitude on the oscillogram of free attenuated oscillations takes the shape of an exponent, which indicates the damping effect of the prestress. Analysis of the change in the dynamic characteristics of the models depending on the pre-stress force has revealed that the frequencies of free oscillations increase by 1,5 - 1,6 times while the oscillation decrement decreases by 1,2 - 1,25 times. This paper reports the results of studying the influence of pre-stress parameters on the stressed-strained state of the pipeline model under forced horizontal and vertical oscillations. It is shown that the diagrams of circular dynamic stresses and deformations in the models of a prestressed pipeline are smoother compared to similar characteristics of a conventional pipeline tested at the same experimental parameters. The study results have made it possible to quantify the features in the operation of a pre-stressed pipeline under static and dynamic influences, taking into consideration the pre-stress parameters and operating conditions.

This paper reports a study into the effect of the winding type on the stressedstrained state of the wall of a steel cylindrical tank filled with oil to the predefined level. The shapes of free oscillations of oil in the tank and the effect of the winding type on the natural frequencies of the structure were analyzed. Stress in the tank wall was estimated on the basis of finite-element simulation of the deformation of a three-dimensional structural model under the influence of distributed oil pressure on the inner surface of the wall and stresses on the outer surface of the wall. The stresses were induced by the winding of various types, taking into consideration the level of oil loading, the winding step of the winding, and the mechanical characteristics of the thread. The stressed-strained state of a cylindrical tank with winding was investigated at its full filling with oil, half-filling with oil, and without oil. Three winding options were simulated: single, double, and triple intervals. Two types of winding were considered: made from high-strength steel wire and made from composite thread. It was established that when winding the tank wall with steel wire at a triple interval, the stress in the structure does not exceed 34,2 % of the yield strength. At the same time, the height of oil loading does not significantly affect its strength. Applying a composite thread leads to an increase in the stress of up to 47,2 % of the yield strength but makes it possible to reduce the mass of the tank with winding. When winding with a composite thread at a triple interval, the mass of the structure increases by only 3,6 %. The results reported here make it possible to effectively use pre-stress in order to improve the strength and dynamic characteristics of the studied structures, taking into consideration their windings made of different materials.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж81 + К441

Рубрики:

Монтаж і демонтаж

З'єднання деталей машин

Шифр НБУВ: Ж24320 Пошук видання у каталогах НБУВ