Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Метод расчета эволюции теплоэнергетических характеристик процесса ускоренной гидратации бетонных изделий

https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-327-324

Полный текст:

Аннотация

Разработка методов расчета динамики изменения тепловых энергетических характеристик процесса ускоренной гидратации является одной из сложнейших задач теплоэнергетики. В статье рассмотрен новый метод расчета теплотехнических характеристик процесса, ориентированный на применение его в установках ускоренной гидратации, применяемых в производстве 3D-бетонных конструкций. При разработке метода использованы принципы клеточно-автоматного моделирования энергетических характеристик процесса тепловой обработки бетонов. Математический аппарат метода основан на конечно-разностном трехмерном уравнении теплопроводности, позволяющем учесть: пространственные размеры изделия из бетона, пространственное расположение опалубки, пространственное распределение нагревательных элементов и другие конструктивные особенности системы ускоренной гидратации за счет системы граничных и начальных условий. Входными параметрами используемых моделей являются плотности, теплопроводности, теплоемкости бетонной смеси и конструктивных элементов, входящих в технологическую оснастку изделия. Граничные и начальные условия позволят решать задачи моделирования для любой 3D-конструкции. Цель исследований – разработка метода расчета динамики изменения энергетических характеристик твердеющего 3D-изделия из бетона, подвергнутого тепловой обработке, на основе сеточной неравновесной теплофизической модели. Представлен формульный аппарат, позволяющий связать геометрические характеристики изделия и конечно-разностные уравнения теплопроводности с учетом источников тепловыделений. Предложен численный метод определения энергетических характеристик твердеющего 3D-изделия из бетона, подвергнутого тепловой обработке, заключающийся в вычислении в зависимости от времени тепловой обработки: теплоты, подведенной к изделию извне; теплоты, рассеянной в окружающую среду; выделившейся теплоты гидратации; аккумулированной в изделии теплоты с учетом геометрии изделия. Метод построен на основе сеточной трехмерной теплофизической модели, учитывающей неравновесность и систему граничных условий, отражающих специфику процесса в установках ускоренной гидратации бетонов. Выполнены расчеты функций энергетических характеристик, определяющих тепловую обработку, в зависимости от времени тепловой обработки для кубических 3D-изделий из бетона различного размера. Показано, что скорость изменения энергетических характеристик можно моделировать для изделий любой пространственной конфигурации.

Об авторах

А. М. Нияковский
Полоцкий государственный университет
Беларусь


В. Н. Романюк
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Адрес для переписки: Романюк Владимир Никанорович – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь, Тел.: +375 17 293-92-16     pte@bntu.by



А. Н. Чичко
Белорусский национальный технический университет
Беларусь


Ю. В. Яцкевич
Белорусский национальный технический университет
Беларусь


Список литературы

1. Ждановский, Б. В. Прямые и косвенные энергозатраты при производстве бетонных и железобетонных изделий, конструкций и сооружений / Б. В. Жадановский, К. А. Исрафилов, А. К. Ахмедов // Системные технологии. 2018. № 26. С. 118–120.

2. Аксенчик, К. В. Оценка энергетической эффективности тепловых установок для тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий / К. В. Аксенчик // Актуальные направления научных исследований XXI в.: теория и практика: сб. науч. тр. по матер. Междунар. заочной науч.-практ. конф. Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВЛГТА», 2014. № 3, ч. 1. С. 204–211.

3. Федосов, С. В. Применение методов математической физики для моделирования массои энергопереноса в технологических процессах строительной индустрии / С. В. Федосов, A. M. Ибрагимов, А. В. Гущин // Строительные материалы. 2008. № 4. С. 65–67.

4. Моделирование набора прочности бетоном при гидратации цемента / С. В. Федосов [и др.] // Строительные материалы. 2011. № 11. С. 38–41.

5. Фролов, С. В. Математическое моделирование процесса тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий / С. В. Фролов, А. В. Лагутин // Инженернофизический журнал. 2002. Т. 75, № 3. С 151–155.

6. Объещенко, Г. А. Математическая модель гидратации цемента и эффективные режимы ТВО бетона / Г. А. Объещенко, Е. И. Шифрин // Бетон и железобетон. 1991. № 12. С. 9–11.

7. Математическая модель твердения бетона в условиях тепловой обработки заводов ЖБИ / Ю. Ю. Громов [и др.] // Вестник ТГУ. 2001. Т. 6, вып. 3. С. 344–345.

8. Ge, Zh. Predicting Temperature and Strength Development of the Field Concrete: Retrospective Theses and Dissertations [Electronic resource] / Zh. Ge // Iowa State University. 2005. Mode of access: https://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2729&context=rtd. Date of access: 14.12.2018.

9. Бибик, М. С. Об энергосберегающих режимах тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий / М. С. Бибик, В. В. Бабицкий // Строительная наука и техника. 2010. № 4. С. 55–59.

10. Бабицкий, В. В. Многофакторное проектирование состава бетона / В. В. Бабицкий, Я. Н. Ковалев // Материалы, технологии, инструменты. 2005. № 1. С. 67–71.

11. Дворкин, О. Л. Проектирование составов бетона (основы теории и методологии) / О. Л. Дворкин. Ровно: УДУВГП, 2003. 265 с.

12. Соколов, А. М. Научные основы процессов электротепловой обработки композиционных материалов в производстве конструкционного бетона / А. М. Соколов. Иваново, 2012. 38 с.

13. Аксенчик, К. В. Математическая модель внутреннего теплои массообмена в бетонных плитах, подвергаемых тепловлажностной обработке / К. В. Аксенчик, Н. И. Шестаков // Вестник Череповецкого государственного университета. 2008. Т. 19, № 4. С. 143–146.

14. Подгорнов, Н. И. Математическая формулировка задачи определения температуры бетона при термообработке в гелиокамерах типа «горячего ящика» / Н. И. Подгорнов, Д. Д. Коротеев // Вестник РУДН, серия Инженерные исследования. 2014. № 1. С. 131–135.

15. Повышение энергетической эффективности теплотехнологического оборудования на основе численного моделирования нестационарных процессов / А. М. Нияковский [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 2. С. 177–191. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-2-177-191.

16. Верификация нестационарной математической модели твердения бетона в теплотехнологических установках / А. М. Нияковский [и др.] // Наука и техника. 2019. Т. 18, № 2. С. 137–145. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-2-137-145.

17. Нияковский, А. М. Оптимальные условия термообработки как фактор формирования рациональной теплоэнергетической системы предприятий железобетонных изделий / А. М. Нияковский // Наука – образованию, производству, экономике: материалы 16-й Междунар. науч.-техн. конф. Минск: БНТУ, 2018. Т. 1. С. 93.

18. Нияковский, А. М. Температурные поля в твердеющем бетоне / А. М. Нияковский, Э. И. Гончаров // Тезисы докл. 48-й Междунар. науч.-техн. конф. преподав. и студ., посвящ. 50-летию ун-та. Витебск: ВГТУ, 2015. С. 103–104.

19. Красулина, Л. В. Структурные и теплофизические свойства твердеющего бетона / Л. В. Красулина // Наука и техника. 2012. № 2. С. 29–34.


Для цитирования:


Нияковский А.М., Романюк В.Н., Чичко А.Н., Яцкевич Ю.В. Метод расчета эволюции теплоэнергетических характеристик процесса ускоренной гидратации бетонных изделий. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2019;62(4):327-324. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-327-324

For citation:


Niyakovskii A.M., Romaniuk V.N., Chichko A.N., Yatskevich Yu.V. The Method of Calculation of the Evolution of Thermal and Energy Characteristics of the Accelerated Hydration Process of Concrete Products. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2019;62(4):327-324. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-327-324

Просмотров: 338


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)