Numerical calculation of cargo heating in the railway wagon

М. М. Beliaiev, А. A. Karpo

Abstract


Purpose. Development of the method of calculating the thawing coal in the gondola car before feeding them into the car dumper. Existing methods of calculation is based mainly on the use of regression models constructed by processing the results of the experiment. These models have a narrow area of application, as their ability to limit the range of operating parameters that have been implemented in experiments. Analytical models provide a simplified picture of the defrosting process, and can only be used for valuation calculations. Numerical models require significant computer time in the practical implementation and their use is limited at present in engineering practice. Therefore there is a need for effective methods of thawing coal calculating, which would not require large expenditures in the practical implementation on a computer and based on the fundamental equations of heat and mass transfer. Methodology. The developed method for calculating the thawing coal gondola cars based on numerical integration of the one-dimensional heat equation. The calculation is performed using the implicit alternating - triangular method A. Samara. In the practice of this method, the cost of computer time is less than one second. Findings. On the basis of the numerical model, a program in the algorithmic language FORTRAN was developed. With the help of this program, the computer experiment for assessing the dynamics of thawing coal in the gondola car was done. The calculation is performed in a narrow sub-zone located near the wall of the gondola, which is heated by the usage of infrared radiation elements. Warm-up time zones for two different values of the temperature of the wall of the gondola were established. Originality. An efficient method for calculating the express defrosts coal gondola cars using infra-red radiation elements was developed. The calculation method is based on numerical simulations of heat transfer. Practical value. This computer program allows carrying out calculations with minimal staff time to substantiate the serial parameters of infrared elements and the choice of a rational mode of operation during defrosting of coal in the garage thawing.

Keywords


defrost coal; numerical simulation; heat transfer; finite difference schemes.

References


Беляев, Н. Н. Моделирование нестационарных процессов аварийного загрязнения атмосферы: Монография / Н. Н. Беляев, А. В. Берлов, П. Б. Машихина. – Д: Акцент ПП, 2014. – 127 с. Belyaev, N. Modelling of non-stationary processes of accidental pollution of the atmosphere: Monograph / N.N. Belyaev, A.V. Berlov, P.B. Mashihina. – D.: Aktsent, 2014. – 127 р.

Крейт Ф. Основы теплопередачи./ Ф. Крейт, У. Блэк. – М.: Мир, 1983. – 512 с. Crate F. Fundamentals of heat transfer. / F. Crate, W. Black – M.: Mir, 1983. – 512 р.

Кожевников, Н.Н. Прогнозирование процессов промерзания в сыпучих материалах при железнодорожных перевозках / Н.Н. Кожевников, В.И. Попов. – Новосибирск: Наука, 1978. – 104 с. Kozhevnikov, N. N. Forecasting the process of freezing in bulk materials at railway transportation / N. N. Kozhevnikov, V. I. Popov. – Novosibirsk: Nauka, 1978. – 104 р.

Парунакян, В.Э. Исследование процесса обработки вагонопотока с сырьем грузовой станции металлургического завода в переходные периоды / В.Э. Парунакян, Ю.В. Гусев, В.Г. Гонтовой // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. науч. тр. – Мариуполь, 2001. – Вып. № 11 – С. 285-289. Parunakyan, V. E. Investigation process wagon stream processing with raw materials freight station steel plant in transitional periods / B. E. Parunakyan, Yu. V. Gusev, V. G. Shingle // Bulletin of the Priazovsky state technical University – Mariupol, 2001. – Vol. No. 11 – Р. 285-289.

Парунакян, В.Э. Исследование процесса размораживания железосодержащего сырья в вагонах с использованием компьютерной технологии “DATA MINING” / В.Э. Парунакян, В.Г. Дженчако // Вестник Приазовского государственного технического университета: Серия: Технические науки - Мариуполь, 2010. – Вып. № 20 – С.267-274. Parunakyan, V.E. Investigation of the defrosting process of ironcontaining raw material in cars using computer technology «DATA MINING» / V.E. Parunakyan, V.G. Djenchako // Bulletin of the Priazovsky state technical University: Series: Technical Sciences – Mariupol, 2010. – Vol. No. 20 – P. 267-274.

Парунакян, В.Э. Методика определения продолжительности разогрева грузов в конвективных гаражах размораживания / В.Э. Парунакян, В.Г. Дженчако // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 2004. – Вып. № 14 – С. 319-322. Parunakyan, V. E. Method of determining the duration of the heating loads in convective garages defrost / V. E. Parunakyan, V. G. Genaco // Bulletin of the Priazovsky state technical University. – Mariupol, 2004. – Vol. No. 14. – Р. 319-322.

Парунакян, В.Э. Определение продолжительности разогрева груза в вагонах на основе метода планирования эксперимента / В.Э. Парунакян, В.Г. Дженчако // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. науч. тр. – Мариуполь, 2006. – Вып. № 16 – С. 233 – 239. Parunakyan, V. C. The duration of heating of cargo in wagons based on the method of experiment planning / B. E. Parunakyan, V. G. Genaco // Bulletin of the Priazovsky state technical University – Mariupol, 2006. – Vol. No. 16 – Р. 233 – 239.

Парунакян, В.Э. Разработка методологии определения продолжительности разогрева грузов в конвективных гаражах размораживания / В.Э. Парунакян, В.Г. Дженчако // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 2006. – Вып. № 16 – С. 93 – 99. Parunakyan, VE Development of the methodology for determining the duration of the heating loads in konvekimvnyh garages thawing / VE Parunakyan, VG Dzhenchako // Bulletin of the Priazovsky state technical University. – Mariupol, 2006. – Vol. Nо. 16 – Р. 93 – 99.

Парунакян, В.Э. Совершенствование процесса приема и обработки вагонопотока с сырьем грузовой станции металлургического завода в зимний период / В.Э. Парунакян, В.Г. Дженчако // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. науч. тр. – Мариуполь, 2003. – Вып. № 13 –С. 272-275. Parunakyan, V. E. Improving the process of receiving and processing wagon stream with raw materials freight station steel plant in winter / V.E. Parunakyan, V.G. Genaco // Bulletin of the Priazovsky state technical University – Mariupol, 2003. – Vol. No. 13 –Р. 272-275.

Патанкар, С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С.В. Патанкар – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 152 с. Patankar S. V., Numerical methods for solving heat transfer and fluid dynamics / S. V. Patankar, M.: Energoatomizdat, 1984. – 152 р.

Приходько, А.А. Математическое моделирование нестационарных процессов замораживании и размораживании пористых сред / А.А. Приходько, С.В. Алексеенко // Сборник научных статей «Современная наука: тенденции развития, проблемы и перспективы» – Бугульма, РФ, 2012. – Вып. № 2(10) – С. 57-63. Prikhodko, A. A. Mathematical modeling of transient processes of freezing and thawing of porous media / A. A. Prikhod'ko, S. V. Alekseenko // Modern science: researches, ideas, results, technologies – Bugulma, Russian Federation, 2012. – Vol. No. 2(10) – Р. 57-63.

Самарский, А.А. Теория разностных схем. – М.: Наука, 1983. – 616 с. Samarsky, A.A. The theory of difference schemes. – M .: Nauka, 1983 – 616 р.

Соловьев, В.А. Математическая модель одного из возможных путей снижения энергозатрат при разгрузке вагонов со смерзшимся углем / В.А. Соловьев, М.Г. Подвицкий // Журнал «Современные наукоемкие технологии». – Москва, 2013. – Вып. № 8 – С. 227-229. Soloviev, V. A. Mathematical model of a possible way to reduce energy consumption when unloading wagons with frozen coal / V. A. Soloviev, M. G. Podwiki // The journal «Modern high technologies». – Moscow, 2013. – Vol. No. 8 – Р. 227 – 229.

Цытович, Н.А. Механика мерзлых грунтов / Н.А. Цытович – М.: Выс. школа, 1973. – 446 с. Tsytovich, N. A. Mechanics of frozen soils / N.A. Tsytovich. – M.: High. school, 1973. – 446 р.

Яковенко, В.О. Математичне моделювання процесу роздрібнення замерзлих насипних вантажів у залізничних вагонах з використанням мікрохвильової енергії / В. О. Яковенко // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2008. - Вип. 20. - С. 208-212. Yakovenko, V. A. Mathematical modeling of process of crushing the frozen bulk cargo in railway cars using microwave energy / U. A. Yakovenko // Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport. – Dnipropetrovsk, 2008. – Vol. 20. – P. 208-212.


GOST Style Citations




Refbacks

  • There are currently no refbacks.