Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39556

Título : Mathematical modeling of heat exchange processes when heating metal in a furnace
Otros títulos : Математичне моделювання процесів теплообміну при нагріванні металу в печі
Autor : Аулін, Віктор Васильович
Босий, Микола Вікторович
Кропівний, Володимир Миколайович
Кузик, Олександр Володимирович
Кропівна, Альона Володимирівна
Aulin, Viktor
Bosiy, Mykola
Kropivnyi, Volodymyr
Kuzyk, Olexandr
Kropivna, Alena
Affiliation: Центральноукраїнський національний технічний університет, Кропивницький, Україна
Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Bibliographic description (Ukraine): Mathematical modeling of heat exchange processes when heating metal in a furnace / Viktor Aulin, Mykola Bosiy, Volodymyr Kropivnyi, Olexandr Kuzyk, Alena Kropivna // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2021. — Vol 104. — No 4. — P. 123–130.
Bibliographic description (International): Aulin V., Bosiy M., Kropivnyi V., Kuzyk O., Kropivna A. (2021) Mathematical modeling of heat exchange processes when heating metal in a furnace. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 104, no 4, pp. 123-130.
Is part of: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 4 (104), 2021
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 4 (104), 2021
Journal/Collection: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Issue: 4
Volume: 104
Fecha de publicación : 25-ene-2022
Submitted date: 20-oct-2021
Date of entry: 25-dic-2022
Editorial : ТНТУ
TNTU
Place of the edition/event: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2021.04.123
UDC: 620.22
Palabras clave : закон Ньютона-Ріхмана
нагрівання металу
метод відокремлення змінних
закон Стефана-Больцмана
нагрівальна піч
Newton-Richman law
metal heating
variable separation method
Stefan-Boltzmann law
heating furnace
Number of pages: 8
Page range: 123-130
Start page: 123
End page: 130
Resumen : Математичне моделювання процесу нагрівання металу в печах, як обʼєкт дослідження, є актуальним завданням за потреби більш точних моделей, беручи до уваги складні теплофізичні процеси, які протікають при тепловій обробці виливків у печах. Відомі натепер моделі можуть описати процес нагрівання виливків у печах за допомогою рівнянь теплопровідності. Основні з них - це моделі оцінювання теплового стану металу (модель нагрівання) й тривалості нагрівання, а також модель управління тепловим режимом печі. Однак у цих моделях, при розгляді технологічних процесів нагрівання металу в печі, недостатньо приділено уваги вивченню тепломасообмінних процесів, аналіз яких створює теоретичну базу для вдосконалення конструкцій і теплових режимів термічних печей і агрегатів, можливостей доцільного впливу на структуру і властивості металів і сплавів, а також для оцінювання шляхів підвищення якості продукції та зниження витрат палива і шкідливих викидів. Виходячи з цього, представлено математичну модель процесу теплообміну при нагріванні металу в печі, яка описує теплофізичні процеси, що мають місце при використанні промислової технології нагрівання виливків. Спрощена модель конвективного і променевого нагрівання металу в печі, яка побудована на звичайних диференціальних рівняннях, дозволяє розрахувати час нагрівання металу. Вона дає змогу оцінити процес нагрівання металу в печі та знайти його оптимальні параметри. Модель передбачає широке застосування й може бути використана для вивчення процесу нагрівання виливка з будь-якого металу чи сплаву в печі. Адекватність моделі підтверджується порівнянням отриманих результатів оцінювання параметрів за моделлю з експериментальними даними. Показано, що модель нагрівання металу в печі з урахуванням сталої температури печі може бути використана для вирішення завдань підвищення ефективності роботи комплексу обладнання печі, а також для визначення потенціалу використання теплоти відхідних газів нагрівальних печей.
The article presents a mathematical model of the heat transfer process when heating metal in a furnace, which describes the thermophysical processes that occur when using industrial technology for heating castings. A simplified model of convective and radiant heating of metal in a furnace, which is based on conventional differential equations, allows to calculate the heating time of the metal. It allows you to evaluate the process of heating the metal in the furnace and find its optimal parameters. The model is widely used and can be applied to study the process of heating the casting of any metal or alloy in the furnace. The adequacy of the model is confirmed by comparing the obtained results of estimating the parameters of the model with experimental data.
URI : http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39556
ISSN : 2522-4433
Copyright owner: © Ternopil Ivan Puluj National Technical University, 2021
References (Ukraine): 1. Сабірзянов Т. Г. Математичне моделювання технологічних процесів лиття. Кіровоград: КНТУ, 2007. 74 с.
2. Сабірзянов Т. Г., Кропівний В. М. Теплотехніка ливарних процесів. Кіровоград: КНТУ, 2005. 402 с.
3. Сабірзянов Т. Г. Печі ливарних цехів. Кіровоград: КНТУ, 2007. 280 с.
4. Кривандин В. А., Марков Б. Л. Металлургические печи. М: Металлургия, 1977. 464 с.
5. Ткаченко В. Н. Математическое моделирование, идентификация и управление технологическими процесами тепловой обработки материалов. Т. 13. Киев: Наукова думка. 2008. 243 с.
6. Ревун М. П., Зінченко В. Ю., Іванов В. І., Мосейко Ю. В. Модель динаміки нагрівання металу в полуменевих печах камерного типу. Запорізька державна інженерна академія. Математичне моделювання. № 1 (34). 2016. С. 32–34.
7. Каюков Ю. М., Іванов В. І., Чепрасов О. І., Радченко Ю. М. До управління малоокислювальним нагріванням металу в печах камерного типу. Металургія. Випуск 2 (40). 2018. С. 106–110.
8. Ревун М. П., Іванов В. І., Мосейко Ю. В. Модель нагрівання металу в печах камерного типу. Научные труды SWORLD ООО Научный мир (Иваново). Т. 2. № 2 (43). 2016. С. 85–92.
9. Зінченко В. Ю., Іванов В. І., Чепрасов О. І., Каюков Ю. М., Запорізька державна інженерна академія. Запоріжжя. До оптимізації управління тепловою роботою полуменевих термічних печей камерного типу під час нагрівання масивних зливків. Математичне моделювання. № 1 (38). 2018. С. 88–94.
10. Ревун М. П., Зінченко В. Ю., Іванов В. І., Чепрасов О. І. Розробка математичної моделі й алгоритму розрахунків нагрівання термічно масивних тіл у полуменевих термічних печах камерного типу Металургія. Випуск 1 (35). 2016. С. 72–77.
11. Ревун М. П., Зінченко В. Ю., Іванов В. І., Чепрасов О. І. Розробка математичної моделі й алгоритму розрахунків нагрівання під термічну обробку злитків у полуменевих камерних печах. Металургія. Випуск 2 (34). 2016. С. 93–97.
12. Будник А. Ф. Тепломасоперенос у процесах і матеріалах дизайну матеріалів: навчальний посібник. Суми: Вид-во СумДУ, 2008. 158 с.
13. Тимошпольский В. И., Трусова И. А., Менделев Д. В., Ратников П. Э. Анализ методов математческого моделирования процессов теплообмена в промышленных печах для нагрева метала. БНТУ. Литье и металлургия. № 2 (65). 2012. С. 102–107.
14. Ревун М. П., Соколов А. К. Моделирование нагрева металла при автоматизированном проектировании и управлении. Запорожье: ЗГИА, 2000. 351 с.
15. Черевко О. О., Щербаков С. В., Єрмілін А. І., Тітку В. В. Математичне моделювання теплової роботи методичної печі. Наука та виробництво. Вип. 22. 2020. С. 218–224.
16. Мних І. М. Розробка математичної моделі нагріву металу та дослідження температурних полів у камерній рециркуляції печі. Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудит. № 5 (136). 2015. С. 59–66.
References (International): 1. Sabirzyanov T. G. (2007). Mathematical modeling of technological processes of casting. Kirovograd: KNTU. [In Ukrainian].
2. Sabirzyanov T. G., Kropivny V. M. (2005) Heat engineering of livarny processes. Kirovohrad: KNTU. [In Ukrainian].
3. Sabirzyanov T. G. (2007) Foundry furnaces. Kirovograd: KNTU. [In Ukrainian].
4. Krivandin V. A., Markov B. L. (1977) Metallurgical furnaces. M: Metallurgy. [In Russian].
5. Tkachenko V. N. (2008). Mathematical modeling, identification and control of technological processes of heat treatment of materials. Kiev: Naukova Dumka. Vol. 13. 243 p. [In Ukrainian].
6. Revun M. P., Zinchenko V. Yu., Ivanov V. I., Moseiko Yu. V. (2016). Model of metal heating dynamics in chamber-type flame furnaces. Zaporizhia State Engineering Academy, Zaporizhia. Mathematical modeling. No. 1 (34) P. 32–34. [In Ukrainian].
7. Kayukov Yu. M., Ivanov V. I., Cheprasov O. I., Radchenko Yu. M. (2018). To control of low-oxidative heating of metal in chamber-type furnaces. Metallurgy. Issue 2 (40). P. 106–110. [In Ukrainian].
8. Revun M. P., Ivanov V. I., Moseiko Yu. V. (2016). Model of metal heating in chamber type furnaces. Scientific works SWORLD LLC Scientific World (Ivanovo) . Vol. 2. No. 2 (43). P. 85–92. [In Russian].
9. Zinchenko V. Y., Ivanov V. I., Cheprasov O. I., Kayukov Y. M. (2018). Zaporozhye State Engineering Academy. Zaporizhzhia. To optimize the control of thermal work of flame thermal furnaces of chamber type during heating of massive ingots. Mathematical modeling. No. 1 (38). P. 88–94. [In Ukrainian].
10. Revun M. P., Zinchenko V. Yu., Ivanov V. I., Cheprasov O. I. (2016). Development of a mathematical model and algorithm for calculations of heating of thermally massive bodies in flame thermal furnaces of chamber type Metallurgy. Issue 1 (35). P. 72–77. [In Ukrainian].
11. Revun M. P., Zinchenko V. Yu., Ivanov V. I., Cheprasov O. I. (2016). Development of a mathematical model and algorithm for heating calculations for heat treatment of ingots in flame chamber furnaces. Metallurgy. Issue 2 (34), P. 93–97. [In Ukrainian].
12. Budnik A. F. Heat and mass transfer in processes and materials to materials design. Navchalnyy posibnik. Sumi: View of Sumy Department, 2008. 158. [In Ukrainian].
13. Timoshpolsky V. I., Trusova I. A., Mendelev D. V., Ratnikov P. E. (2012). Analysis of methods for mathematical modeling of heat transfer processes in industrial furnaces for heating metal. BNTU. Casting and metallurgy. No. 2 (65). P. 102–107. [In Belarus].
14. Revun M. P., Sokolov A. K. (2000). Simulation of metal heating in computer-aided design and control. Zaporozhye: ZGIA. 351 p. [In Ukrainian].
15. Cherevko O. O., Shcherbakov S. V., Ermilin A. I., Titku V. V. (2020). Mathematical modeling of thermal work of the methodical furnace. Science and production. Issue 22. P. 218–224. [In Ukrainian].
16. Mnykh I. M. (2015). Development of a mathematical model of metal heating and study of temperature fields in the chamber recirculation of the furnace. Energy saving. Energy. Energy audit. No. 5 (136). P. 59–66. [in Ukrainian].
Content type: Article
Aparece en las colecciones: Вісник ТНТУ, 2021, № 4 (104)



Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.