The inverse geometric problem of thermal conductivity for determining the thickness of scale in steam boiler pipes

封面

如何引用文章

全文:

详细

The paper considers a nonstationary nonlinear problem of thermal conductivity in a steam boiler pipe, on the inner surface of which there is calcined scale. In the inverse geometric problem, the thickness of this scale is determined by the temperature change at the outer surface of the tube. Three cases of movement of water and steam in a tube are considered: only water, water and steam, and only steam. The problem is solved on the cross section of the structural element, the movement of water and steam is modeled by the presence of distributed heat extraction in them, when steam is formed, heat extraction at the phase boundary is taken into account, which is set by the boiling point. As a result of solving the problem by the finite element method, for the three cases under consideration, the dependence of the temperature at the outer boundary on the thickness of the scale layer is constructed. These dependencies serve as the basis for solving the inverse geometric problem of identifying scale parameters.

作者简介

A. Soloviev

Crimean Engineering and Pedagogical University the name Fevzi Yakubov; Southern Federal University

编辑信件的主要联系方式.
Email: solovievarc@gmail.com
Simferopol, Russia; Rostov-on-Don, Russia

M. Shevchenko

Southern Federal University

Email: msh@sfedu.ru
Rostov-on-Don, Russia

M. Germanchuk

V. I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: germanchukms@cfuv.ru
Simferopol, Russia

参考

  1. Алифанов О.М. Обратные задачи теплообмена.-М.: Машиностроение, 1988.
  2. Bai Y., Zhang C., He Z., Cui M., Sun D. Inverse solution to two-dimensional transient coupled radiation and conduction problems and the application in recovering radiative thermo-physical properties of Si3N4 ceramics// Int. J. Thermal Sci. - 2023.- 190.-108303.
  3. Battaglia J.-L. Linear and nonlinear thermal system identification based on the integral of noninteger order- Application to solve inverse heat conduction linear and nonlinear problems// Int. J. Thermal Sci. -2024.- 197.-108840.
  4. Cui M., Gao X., Zhang J. A new approach for the estimation of temperature-dependent thermal properties by solving transient inverse heat conduction problems// Int. J. Thermal Sci. -2012.-58.- С. 113-119.
  5. Han W.W., Chen H.B., Lu T. Estimation of the time-dependent convective boundary condition in a horizontal pipe with thermal stratification based on inverse heat conduction problem// Int. J. Heat and Mass Transfer.- 2019.- 132.-С. 723-730.
  6. Kanjanakijkasem W. Estimation of spatially varying thermal contact resistance from finite element solutions of boundary inverse heat conduction problems split along material interface// Appl. Thermal Engin. - 2016.-106.- С. 731-742.
  7. Matrosov A., Soloviev A., Ponomareva E., Meskhi B., Rudoy D., Olshevskaya A., Serebryanaya I., Nizhnik D., Pustovalova O., Maltseva T. Finite element modeling of crystallization with temperature jump to improve cryopreservation of fish germ cells// Processes.-2024.-12, № 2.- 413.
  8. Matrosov A., Soloviev A., Serebryanaya I., Pustovalova O., Nizhnik D. Modelling of phase transitions in the process of cryopreservation of biological material// В сб.: «Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications PHENMA 2023».- 2024.- 41, №12.-С. 114-121.
  9. Mierzwiczak M., Kolodziej J.A. The determination temperature-dependent thermal conductivity as inverse steady heat conduction problem// Int. J. Heat Mass Transfer.-2011.-54, № 4.- С. 790-796.
  10. Resende L., Silva R., Magalhaes E., Machado H. Applying multivariate inverse heat conduction problem to determine thermal contact resistance in aircraft embedded systems// Int. Commun. Heat Mass Transfer.- 2023.-149.- 107163.
  11. Tikhe A.K., Deshmukh K.C. Inverse heat conduction problem in a thin circular plate and its thermal deflection// Appl. Math. Model.- 2006.- 30, № 6.-С. 554-560.
  12. Xu H.J., Xing Z.B., Wang F.Q., Cheng Z.M. Review on heat conduction, heat convection, thermal radiation and phase change heat transfer of nanofluids in porous media: Fundamentals and applications// Chem. Engin. Sci. -2019.- 195.- С. 462-483.
  13. Zhang J., Lu T., Deng J., Ding Sh., Xiong P. Rapid identification of erosion thinning and scaling thickening of inner wall of circular tube based on inverse heat conduction problem method// Thermal Sci. Engin. Prog.-2024.-47.-102263.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».