автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Исследование процессов теплообмена при разогреве карбамидоформальдегидного концентрата в железнодорожных цистернах

На правах рукописи

ГАЛОВ Владимир Викторович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ РАЗОГРЕВЕ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО КОНЦЕНТРАТА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРНАХ

Специальность 05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□34УБББ7

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

1 7 Г-

003476657

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» на кафедре «Теплотехника и теплосиловые установки».

Научный руководитель -

Доктор технических наук, профессор КИСЕЛЕВ ИГОРЬ ГЕОРГИЕВИЧ

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор ТРЕТЬЯКОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

Кандидат технических наук ПАНФЕРОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

Ведущая организация -Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения».

Защита состоится « 8 »октября 2009 г. в 1330 на заседании диссертационного совета Д 218.008.05 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 5-407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан «_7_» сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

В.А. КРУЧЕК

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Карбамидоформальдегидный концентрат в настоящее время получает все большее применение при производстве карба-мидоформальдегидных смол, используемых в качестве основы клеев для древесных материалов в деревообрабатывающей и мебельной промышлен-ностях. Потребность в карбамидоформальдегидном концентрате обоснована современной безотходной технологией, позволяющей получать экологически чистые смолы с экономией энергозатрат.

Отмеченный за последние два года постоянный рост производства и потребления концентрата приводит к увеличению объема его перевозок, основная доля которых в России приходится на железнодорожный транспорт. Условия транспортировки серьезно осложняют продолжительность холодного времени года, недопустимость переохлаждения или перегрева концентрата.

Концентрат является вязкой жидкостью и кристаллизуется при температуре 0°С, что затрудняет его выгрузку без предварительного разогрева и увеличивает время простоя подвижного состава. Превышение верхнего предела температуры хранения плюс 30°С приводит к необратимым процессам в концентрате, связанным с изменением фазового состояния и теп-лофизических характеристик, что делает его непригодным для дальнейшего использования.

Существующий подвижной состав, состоящий из железнодорожных цистерн, переоборудованных под перевозку концентрата, является несовершенным, так как не обеспечивает требуемый температурный режим при разогреве концентрата зимой и его защиту от перегрева летом.

Возрастающий объем перевозок концентрата приводит к необходимости проведения исследований, направленных на разработку технических решений с формулировкой исходных требований к специализированной конструкции цистерн, позволяющих создать температурные условия для транспортировки и ускоренной выгрузки концентрата.

Цель работы заключается в научном обосновании и разработке исходных требований к специализированным железнодорожным цистернам для перевозки карбамидоформальдегидного концентрата и его выгрузки при минимально возможных затратах времени.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

1. Проанализирована проблема перевозки карбамидоформальдегидного концентрата железнодорожным транспортом.

2. Выявлены особенности транспортировки, разогрева и слива концентрата на основании обзора терминалов выгрузки и используемого подвижного состава.

3. Разработана методика расчета процессов теплообмена, дающая подробную картину распределения температур при разогреве концентрата в железнодорожной цистерне.

4. Выполнены теоретические исследования распределения температур в концентрате с обоснованием применения рациональных систем разогрева.

5. Проведена экспериментальная проверка адекватности разработанной математической модели.

6. Предложены технические решения способов разогрева с формулировкой исходных требований к специализированной конструкции цистерны для перевозки карбамидоформальдегидного концентрата и его ускоренной выгрузки.

7. Сделана оценка экономического эффекта от внедрения предложенных решений на перспективном подвижном составе железных дорог.

Научная новизна работы:

1. Разработана методика расчета процессов теплообмена, дающая подробную картину распределения температур при различных способах разогрева концентрата в железнодорожной цистерне.

2. Получены температурные поля, характеризующие поведение концентрата в процессе разогрева, на основании которых выявлены зоны, характеризующие температурный режим, необходимый для осуществления ускоренной выгрузки концентрата из цистерны.

3. Получены зависимости коэффициентов конвекции от температуры, позволяющие оценить интенсивность свободно-конвективного движения концентрата в цистерне.

Практическая ценность работы:

1. На основании разработанной методики созданы вычислительные алгоритмы и комплекс прикладных программ расчета, позволяющий получать температурные поля при различных способах разогрева и конфигурации источников тепловыделений.

2. Сформулированы исходные требования к конструкции специализированных цистерн для перевозки концентрата и ускоренной его выгрузки.

3. Внедрение рекомендованных технических решений на специализированных цистернах позволит получить годовой экономический эффект не менее 787 тыс. руб. на парк в 100 вагонов.

4. Разработанная методика может быть применима к расчету процессов разогрева других вязких грузов в железнодорожных цистернах.

Реализация. Результаты работы использованы ООО «Инженерный центр вагоностроения» и ОАО «Рузхиммаш» при разработке перспективных конструкций специализированных цистерн для перевозки концентрата на этапе предпроектных исследований, а также совершенствовании и улучшении технических характеристик систем разогрева.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

1) результатами численных решений, расхождение которых при реализации двух используемых методов не превышает 1,8%;

2) результатами экспериментальных исследований с максимальным расхождением экспериментальных и расчетных данных, не превышающим 9%.

Апробация работы. Основные положения разработанной методики и результаты исследований докладывались на международных симпозиумах по теплопередаче и возобновляемым источникам энергии HEAT TRANSFER AND RENEWABLE SOURCES OF ENERGY (Польша, г. Щецин, 2006,2008 гг.), на научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2008 г.), VI международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2009 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в восьми печатных работах. По результатам внедрения получен патент на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и трех приложений, изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц и 40 иллюстраций. Список использованных источников насчитывает 104 наименования.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе рассмотрена проблема перевозки карбамидоформаль-дегидного концентрата железнодорожным транспортом. Выполнен обзор работ, посвященных исследованию влияния физико-химических свойств концентрата на качество получаемых карбамидоформальдегидных смол, среди которых следует отметить труды C.B. Афанасьева, Ю.Г. Доронина, В.П. Кондратьева, В.И. Кондращенко, JI.B. Лисовской, A.A. Триполицына и др. Показано, что стабильность свойств концентрата определяется не только технологией его производства, но и климатическими условиями транспортировки. Проанализирована структура производства и

потребления (рис. la, б) с прогнозом увеличения выпуска различных марок концентрата в России на период 2009 г. до 600 тыс. тонн в год. Среди крупнейших производителей в мировом масштабе приоритетные позиции занимают компании США Georgia Pacific Chemical (GP Chemical), Capital Resin Corporation (CRC), а также Global Formaldehyde & Resin Technologies (GFRT, Австралия), Urea Formaldehyde Concentrate Plant (M.E. Engineering, Канада), Elekeiroz S.A. (Бразилия), Pars Pasargad General Trading Co (Иран), Oman Formaldehyde Chemical Company L.L.C. (Оман), Qatar Fertiliser Company (QAFCO, Катар), Formerly Saudi Formaldehyde Chemical Co. Ltd. (Chemanol, Саудовская Аравия), Caribbean Petrochemical Manufacturing Limited (CPM, Тринидад и Тобаго).

Мощность производства, тыс. тонн в год Оборот вагонов, шт. в месяц 50

180

Ш ЗАО «Череповецкий фанерно-мебепьный комбинат», Вологодская обл., г. Череповец В ОАО «Вышневолоцкий мебельно-деревообрабатывающий комбинат», Тверская обл., г. Вышний Волочек И ОАО «Дягьково-деревообрабатьтающий завод», Брянская обл., г. Дятьково

■ ОАО «Метафракс»,

Пермский край, г. Губаха ООО ОАО «Томский нефтехимический

комбинат», Томская обл., г. Томск КЗ ОАО «Щекиназот»,

Тульская обл., пос. Первомайский Ш ОАО «Тольяттназот»*,

Самарская обл., г. Тольятти Ш ООО «Кроншпан»**,

Московская обл., г. Егорьевск Е! ОАО «Акрон», Новгородская обл., г. Новгород

а) б)

*С вводом новой установки выпуск должен составить не менее 200 тыс. тонн в год.

**Построена еще одна установка мощностью 60 тыс. тонн в год.

Рис. 1. Производство и потребление концентрата в России: а) производство; б) потребление

Существующий подвижной состав при возрастающем объеме перевозок не обеспечивает оперативную выгрузку концентрата и не учитывает климатические условия транспортировки для сохранения его физико-химических свойств. В области совершенствования подвижного состава для перевозки вязких грузов проведены исследования ВНИИЖТом, ГосНИИВом, МИИТом, ПГУПСом, УрГУПСом, ДВГУПСом, а также

другими российскими и зарубежными университетами, академиями и производственными объединениями. Ведущие разработки закреплены за компаниями США: Union Tank Company (UTLX), General American Marks Company (GATX Corporation), Trinity Industries, Inc. (подразделение Trinity Rail Group TILX). В Европе наиболее распространены Arbel Fauvet Rail (A.F.R., Франция), The Greenbrier Companies (Greenbrier Europe, Германия), S.C. Meva S.A. и S.C. Romvag S.A. (Румыния). В России и странах СНГ -ОАО «Рузхиммаш» и ОАО «Азовмаш». Обзор существующих конструкций железнодорожных цистерн для перевозки вязких грузов, в том числе переоборудованных под перевозку концентрата, позволил выявить особенности перевозки и выгрузки с акцентом на системы и устройства разогрева. В области разработки устройств разогрева высоковязких грузов при их выгрузке из железнодорожных цистерн следует отметить труды

A.К. Галлямова, Г.М. Григоряна, В.А. Лизунова, Н.В. Калашникова, Ю.П. Конакова, В.П. Свиридова, Е.К. Смирнова, З.И. Фонарева,

B.И. Черникина и др.

Выявленные особенности выгрузки концентрата из железнодорожных цистерн привели к необходимости исследования процессов теплообмена при его разогреве. Значительный вклад в изучение поведения вязкой жидкости в условиях естественной конвекции внесли Р.К. Макгрегор, М.А. Михеев, А.Ф. Эмери и др. Описанию поперечной циркуляции жидкости в сплошном горизонтальном цилиндрическом сосуде при различных температурах стенок посвящены классические работы С. Острача, из отечественных ученых - C.B. Чекмазова, Е.М. Свиридова.

Выполненный обзор работ позволил сформулировать основные задачи исследования, необходимые для достижения поставленной цели.

Во второй главе разработана методика расчета температурных полей при разогреве концентрата в железнодорожных цистернах, составлены алгоритмы и создан комплекс программ, учитывающий различные способы подвода теплоты.

Разогрев концентрата в неподвижной железнодорожной цистерне сопровождается только свободным движением частиц, то есть происходит в условиях естественной конвекции. При таких условиях имеет место перенос теплоты через отдельные слои концентрата, где каждый из слоев характеризуется эквивалентным коэффициентом теплопроводности 1зкв, что позволяет рассматривать разогреваемый в цистерне концентрат как квазитвердое тело с переменным коэффициентом теплопроводности. Процесс конвективного теплообмена в этом случае сводится к явлению теплопроводности, исключая из рассмотрения уравнения гидродинамики.

Эквивалентный коэффициент теплопроводности Хэкв вычисляется с использованием формул (1) - (4), и его значение уточняется на каждом шаге расчета:

(1)

Коэффициент конвекции ек является функцией чисел Прандтля Рг и Грасгофа бг - определяющих критериев подобия процессов естественной конвекции:

л ---л ,/11 . — л . .. л й

(2)

(3)

г 3 .. „ялттз

(4)

£к - 0,105(Ргкг( GrJ\ 103 < Рг^ Огкц <106;

10 <Pr^ Grm <10

кч у а' ау

Расчетной областью выбрана половина поперечного сечения средней части котла цистерны (рис. 2а, б). Расчет процесса разогрева сводился к решению нелинейного дифференциального уравнения параболического типа в частных производных:

д_

дг дг

дТ_ дг

Хэт 8Т 1 8

А..

дТ_ дер

(5)

г дг г д(р

Для исследуемых систем разогрева начальные условия задавались выражением:

Т(г,ф) = Т{1, §<r<R, 0<р^180°. (6)

Граничные условия определялись системами выражений: - для «обогревательной рубашки» снаружи котла

Т{г,ф) = Трб, г = R, 0 <(р<<ррб

дТ

дг

= 0, r=R, (ррб«р<ти

5Г dtp

= 0, 0 <r<R, (р- 0, = 180°

(7)

- дня «обогревательных труб» внутри котла

дТ_ дг

дТ_ д<р

= 0, r = R, 0<р<180° = 0, 0 < r<R, <р = 0, (р =180°

Наличие источников тепловыделений (обогревательных труб) при постановке краевой задачи учитывалось в уравнении (5) дополнительной величиной, характеризующей объемную плотность тепловыделений и», Вт/м3:

дт дг

К

эт

дг

г дг г2 дф

. дТ д(р

+ IV, м> > 0.

(9)

Рис. 2. К постановке краевой задачи теплопроводности расчетная область железнодорожной цистерны с исследуемыми системами разогрева: а) «обогревательная рубашка»; б) «обогревательные трубы»

Для решения задачи использован метод конечных разностей, вычисления проведены по явной и неявной разностным схемам с целью оценки погрешности и устойчивости (применительно к явной схеме) численных решений. Разработанные алгоритмы реализации разностных схем включают 6 этапов:

1. Ввод исходных данных и формирование разностной сетки.

2. Задание начальных и граничных условий.

3. Вычисление коэффициентов теплопроводности в узлах сеточной области (отдельная процедура).

4. Проверка условия устойчивости (отдельная процедура, используется при реализации явной схемы).

5. Расчет поля температур.

6. Контроль времени, заданной точности решения и остановка вычислений.

Реализация неявной разностной схемы исключает проверку на устойчивость (этап 4), однако требует решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), выполненного по классическому методу улучшенных итераций.

В третьей главе диссертации выполнена апробация разработанной методики расчета. Проведены теоретические исследования, основанные на численном моделировании процессов теплообмена при разогреве концентрата в железнодорожной цистерне, с обоснованием применения рациональных систем разогрева и формулировкой исходных требований к перспективной специализированной конструкции цистерны для перевозки концентрата.

Первоначально выполнена отладка программ расчета с уточнением исходных данных: геометрических параметров расчетной области, определяющих размеры разностной сетки (<р, R), теплофизических характеристик концентрата, параметров, определяющих способ разогрева (<ppg, Трд - источник теплоты на границе котла, <pm,„ rmp, w - источник теплоты внутри котла). На этапе отладки программ расчета экспериментально определено среднее значение коэффициента объемного расширения /? концентрата, которое составило /?и/ = 0,0012 1/К.

Критерием оценки температурного режима, необходимого для осуществления выгрузки концентрата, выбрана зона в нижней части цистерны, ограниченная углом поворота «контрольного» радиуса <pK,mmP' 0 <<р< (ркт,тр, 0 < г < R (далее - «контрольная» зона).

Результаты исследований полученных распределений температуры Гг=, (г, <р, г) в расчетной области цистерны показали:

1. Разогрев концентрата «обогревательной рубашкой» наиболее рационален при условии <рРо = я/2 рад (рис. За). В этом случае за время x-t (t = 120 мин.) температуры на границе «контрольной» зоны имеют максимальные значения (рис. 4а). Коэффициенты конвекции ек в «контрольной» зоне варьируются в диапазоне от 35 до 53 (рис. 5а), что свидетельствует о значительном влиянии свободной конвекции с увеличением коэффициента теплопроводности концентрата Л„, до 1м:в в процессе разогрева.

2. Разогрев концентрата «обогревательными трубами» наиболее рационален при условиях: Z= 3; <pmp ^ = тг/18 рад, & = 1; d<pmp = (pmp, k - <Pmp, k-i = 5гг/36 рад, к = 2;...; Z; гтр = 0,85R (рис. 36). При этом плотность тепловыделений w принималась из условия, что температура в точках подвода теплоты не превышает Ттр < 30°С. При таких условиях за время г = t (f = 120 мин.) температуры на границе «контрольной» зоны имеют максимальные значения (рис. 46), превышающие полученные при разогреве «обогревательной рубашкой» на 18%. Диапазон коэффициентов конвекции еА в «контрольной» зоне смещен к меньшим пределам от 15 до 48 (рис. 56). Смещение вызвано изменением расположения источников тепловыделений.

Температура/С

'-—_I_1_I I_" ----- 1 I I 1 ) д^К.

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 0.2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

а) б)

Рис. 3. Распределение температуры Гт=, (г, (р, г) в расчетной области цистерны с указанием поля градиентов при разогреве концентрата: а) «обогревательной рубашкой»; б) «обогревательными трубами»

1, мин 100

Я, м

тД

30

25

20

15

10

120

мин 100^^

Рис. 4. Температурное поле при разогреве концентрата на границе

«контрольной» зоны <ркоитр - лг/10 рад, ре [0; <римтр], ге [0; /?]: а) «обогревательной рубашкой»; б) «обогревательными трубами»

20 И 60 80 100 120

5; 50

\ ; ^5

40

Нг=0Л6К 35

30

-|г=0,77Я 25

1 20

т, мин 15

120

г=0,4бй г=0,61? (•=0,7715

I, мин

20 Ь0 60 60 100 120

а)

б)

Рис. 5. Коэффициенты конвекции е* на границе «контрольной» зоны при разогреве концентрата: а) «обогревательной рубашкой»; б) «обогревательными трубами»

3. Использование комбинированного подвода теплоты при наличии одновременно двух систем разогрева предполагало оценку создаваемого в расчетной области температурного режима, необходимого для осуществления выгрузки концентрата, в сравнении с режимами от действия каждой системы разогрева в отдельности. Численное моделирование нестационарных процессов разогрева концентрата проведено: при изменении угла охвата «обогревательной рубашкой» котла 0 <(ррв< тг/2; геометрии расположения обогревательных труб с координатами: (гктр, <рктр), к-\2, 0 < <ррб <я/2, 0,5 К <г<Я, считая температуру «обогревательной рубашки» Трв< 30°С и плотность тепловыделений в обогревательных трубах обеспечивающую температуру на внешней поверхности трубы Т„р < 30°С. Наиболее рациональный разогрев с максимальными значениями температур на границе «контрольной» зоны достигается при параметрах, полученных по результатам моделирования каждой из систем в отдельности. На основании проведенных исследований комбинированная система не дает значительных преимуществ по отношению к системе «обогревательные трубы», создавая уровень температур, превышающий на 2-4% (таблица).

Таблица

«Обогревательная «Обогревательные Комбинированная

№ Р убашка» трубы» система

мин. ЗГг-о Тг-0,25К Тг-о Тг=0.25К Тг-0,5Я Тг-о Тг=0,25Я Тг=0,5Я

°с °с °С

1 10 10,00 10,01 10,49 10,01 10,18 12,34 10,31 10,49 12,71

2 30 10,91 11,53 13,06 12,18 13,24 17,36 12,55 13,64 17,88

3 60 14,28 15,05 16,74 16,45 17,39 20,78 16,94 17,91 21,40

4 90 17,22 17,88 19,31 19,36 20,11 22,78 19,94 20,71 23,46

5 НО 18,76 19,35 21,45 21,75 22,39 24,02 22,40 23,06 24,74

Численное моделирование процессов теплообмена по явной и неявной разностным схемам счета показало стабильные сходящиеся решения, расхождение которых по абсолютной величине температуры не превышает 1,8%.

В четвертой главе выполнена экспериментальная проверка адекватности разработанной математической модели. Постановка эксперимента основана на подобии процессов теплообмена в условиях естественной конвекции. В процессе проведения эксперимента соблюдено:

1. Геометрическое подобие, определяемое постоянной подобия:

cr = const. (10)

2. Подобие температурных полей, создаваемых источниками теплоты. При соблюдении условия геометрического подобия параметры, отвечающие за подвод теплоты, сохранены без изменений:

<Ррб ~ <Pp6(mod)i Трб ~ Трб(тоф, <ртр — <Pmp(mod)> Ттр ~ Ттр(тоф. (П)

3. Равенство произведений определяющих критериев подобия Грас-гофа Gr и Прандтля Рг, вычисляемых по формулам (4):

GrPr = idem. (12)

На основании сформулированных условий подобия (10-12) созданы две экспериментальные модели, имитирующие котел железнодорожной цистерны, оснащенный исследуемыми системами разогрева, в масштабе 1:25 (сг = 25). Смонтирована экспериментальная установка, реализующая способы подвода греющего теплоносителя согласно исследуемым системам разогрева и позволяющая регистрировать температуры в сечениях моделей, подобных расчетной области цистерны. Значение абсолютной погрешности в измерительных трактах экспериментальной установки не превышало 0,3°С, что в процентном отношении к измеряемому диапазону температур составило 1,5%.

Моделирование процессов разогрева сопровождалось измерением и регистрацией показаний первичных преобразователей температуры в контрольных точках сечений моделей с учетом времени разогрева (рис. 6а, б).

Анализ полученных полей градиентов температур позволил спрогнозировать направления потоков концентрата при его разогреве в цистерне (рис. 6а, б). На основании проведенных исследований наиболее рациональный разогрев достигается применением обогревательных труб, которые обеспечивают температурный режим, превышающий создаваемый «обогревательной рубашкой» на 18%.

В пятой главе проведено сопоставление расчетных и экспериментальных данных, представлена экономическая оценка результатов работы.

—-градиент температуры —- поток модельной жидкости

а) б)

Рис. 6. Результаты экспериментальных исследований при разогреве: а) «обогревательной рубашкой»; б) «обогревательными трубами»

Результат сопоставления показал сходимость значений с наибольшим разбросом, не превышающим 9%. Внедрение полученных решений на перспективных цистернах для перевозки концентрата позволит получить предполагаемый годовой экономический эффект не менее 787 тыс. руб. на парк в 100 специализированных вагонов. Результаты работы использованы в ООО «Инженерный центр вагоностроения» и ОАО «Рузхиммаш» при разработке перспективных конструкций специализированных цистерн для перевозки концентрата на этапе предпроектных исследований, а также совершенствовании и улучшении технических характеристик систем разогрева с целью ускорения выгрузки вязких грузов из цистерн.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной результат теоретических и экспериментальных исследований сводится к следующему:

1. Проанализированы данные о структуре производства и потребления концентрата, включая объем и условия доставки железнодорожным транспортом, показана актуальность исследований в этом направлении.

2. Выполнен обзор терминалов выгрузки и используемого подвижного состава, на основании полученных данных выявлены особенности перевозки, разогрева и слива концентрата.

3. Разработана методика расчета температурных полей при разогреве концентрата в железнодорожной цистерне, составлены алгоритмы и отлажен комплекс программ, учитывающий различные способы подвода теплоты и конфигурацию источников тепловыделений.

4. Определены конструктивные и эксплуатационные параметры систем разогрева «обогревательная рубашка» и «обогревательные трубы», при которых реализуется наиболее рациональный разогрев и выгрузка концентрата без потери его физико-химических свойств.

5. Применение системы «обогревательные трубы» в котле цистерны эффективнее использования системы «обогревательная рубашка», так как в этом случае создается температурный режим, ускоряющий выгрузку концентрата по времени разогрева на 18%.

6. Одновременное действие систем «обогревательные трубы» и «обогревательная рубашка» (комбинированная система) ускоряет выгрузку концентрата на 2—4%, что не дает существенных преимуществ для цистерн, эксплуатация которых по железным дорогам не будет выгодна с экономической точки зрения.

7. Оценка погрешности и устойчивости численных решений, полученных реализацией по двум разностным схемам счета, при сопоставлении результатов показала расхождение по абсолютным значениям температуры, не превышающее 1,8%.

8. Установлено экспериментальное подтверждение вариантов решений, полученных расчетным путем, что позволяет сделать вывод о корректности постановки краевой задачи и адекватности разработанной математической модели, описывающей процессы теплообмена при разогреве концентрата в железнодорожной цистерне. Расхождение результатов расчетных и экспериментальных данных не превышает 9%.

9. Сформулированы исходные требования к перспективному подвижному составу для перевозки концентрата, которые заключаются в оборудовании железнодорожных цистерн индивидуальной системой разогрева в виде обогревательных труб, расположенных внутри теплоизолированного котла. В качестве теплоносителя следует применять однофазную жидкость, способную обеспечить на поверхности нагрева трубы температуру не более 30°С.

10. При оценке экономических результатов от использования предложенных технических решений на перспективном подвижном составе для перевозки концентрата получен предполагаемый годовой экономический эффект, который составит не менее 787 тыс. руб. на парк в 100 специализированных цистерн.

11. Основные положения разработанной методики расчета процессов разогрева использованы ООО «Инженерный центр вагоностроения» и ОАО «Рузхиммаш» при создании специализированных цистерн для перевозки концентрата на этапе предпроектных исследований.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

работа, опубликованная в издании, входящем в перечень, рекомендованный ВАК Минобразования России:

1. Киселев И.Г., ГаловВ.В. Теплообмен при разогреве карбамидо-формальдегидного концентрата в железнодорожных цистернах / И.Г. Киселев, В.В. Галов // Наука и техника транспорта. - 2008. - № 1. -С. 86-89.

работы, опубликованные в изданиях, не входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобразования России:

2. Галов В.В., Киселев И.Г. Способы разогрева и слива карбамидо-формальдегидного концентрата из железнодорожных цистерн / В.В. Галов, И.Г. Киселев // VI Международная научно-техническая конференция «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты». - СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2009. - С. 43-45.

3. Галов В.В. Особенности перевозки карбамидоформальдегидного концентрата железнодорожным транспортом / В.В. Галов // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2008. - Вып. 2 (15). - С. 87-96.

4. Галов В.В., Федоров С.А. Формирование исходных требований к специализированным вагонам-цистернам для перевозки карбамидоформальдегидного концентрата / В.В. Галов, С.А. Федоров // Развитие методов проектирования и внедрение новых видов ремонта грузовых специализированных вагонов: сб. науч. тр. / под ред. A.A. Битюцкого; Инженерный центр вагоностроения. - СПб.: ОМ-Пресс, 2008. - Вып. 4. - С. 25-35.

5. Галов В.В, Моделирование процессов разогрева карбамидоформальдегидного концентрата в железнодорожных цистернах / В.В. Галов // Материалы межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее» (Неделя науки - 2008). -СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2008. - С. 16-20.

6. Kiselev LG., Galov V.V. Heat exchange processes researching under carbamide-formaldehyde concentrate warming up in a railways rolling stock / I.G. Kiselev, V.V. Galov // The XIIth International Symposium on Heat Transfer and Renewable Sources of Energy (HTRSE 2008). - Szczecin : Szczecin Univercity of Technology. - 2008. - P. 593-597.

Киселев И.Г., Галов B.B. Исследование процессов теплообмена при разогреве карбамидоформальдегидного концентрата на подвижном составе железных дорог/ И.Г. Киселев, В.В. Галов // 12-й Международный симпозиум по теплопередаче и возобновляемым источникам энергии. -Щецин : Щецинский Технологический Университет. - 2008. - С, 593-597.

7. Kiselev LG., Galov V.V. The Heat exchange under warming up of viscous liquid freights in rairoad tank-trucks / I.G. Kiselev, V.V. Galov II The 11th International Symposium on Heat Transfer and Renewable Sources of Energy (HTRSE 2006). - Szczecin: Szczecin Univercity of Technology. - 2006. -P. 729-733.

Киселев И.Г., Галов B.B. Теплообмен при разогреве вязких жидких грузов в железнодорожных цистернах / И.Г. Киселев, В.В. Галов // 11-й Международный симпозиум по теплопередаче и возобновляемым источникам энергии. - Щецин : Щецинский Технологический Университет. -2006.-С. 729-733.

8. Сувернев М.Н., Афанасьев A.B., Галов В.В. Выбор параметров конструкции котла вагона-цистерны для перевозки вязких нефтепродуктов / М.Н. Сувернев, А.Е. Афанасьев, В.В. Галов // Повышение эффективности эксплуатации грузовых вагонов и совершенствование их конструкции: сб. науч. тр. / под ред. A.A. Битюцкого; Инженерный центр вагоностроения. -СПб.: ОМ-Пресс, 2006. - С. 98-107.

9. Патент 80151 Российская Федерация, МПК B61D5/00, B65D 88/74. Устройство для разогрева котла железнодорожной цистерны / Битюцкий A.A., Киселев И.Г., Галов В.В.; заявитель и патентообладатель ООО «Инженерный центр вагоностроения». - №2008131181/22; заявл. 28.07.2008 ; опубл. 27.01.2009, Бюл. № 3. -2 с.: ил.

Основные обозначения

Т-температура, К\ г - время, c\R- радиус котла цистерны, мш,

г,<р- цилиндрические координаты; с - теплоемкость (массовая), Дж/кг-К;

р - плотность, кг/м3; Я - коэффициент теплопроводности, Вт/м-К;

Л ,

а - — - коэффициент температуропроводности, м /с\ ср

w - объемная плотность тепловыделений, Вт/м3; z - количество источников тепловыделений (обогревательных труб); ек - коэффициент конвекции; ß - коэффициент объемного расширения, 1/К; g - ускорение свободного падения, м/с2; v - кинематическая вязкость, м2/с] L - расстояние между слоями концентрата, м; AT- разность температур между слоями, К.

Индексы

кц - концентрат; рб - обогревательная рубашка; тр - обогревательные тру' бы; (mod) - модельный, относящийся к объекту исследования.

Подписано к печати оз.оз. аз Печ.л. - 1,0

Печать-ризография. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 \6

Тираж 100 экз. Заказ N«699

СР ПГУПС 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕВОЗКИ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО КОНЦЕНТРАТА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Особенности перевозки карбамидоформальдегидного концентрата железнодорожным транспортом.

1.2. Обзор подвижного состава для перевозки карбамидоформальдегидного концентрата с обследованием терминалов выгрузки.

1.3. Существующие системы разогрева и их классификация.

1.4. Методы расчета процессов разогрева и их недостатки.

1.5. Постановка задач исследования.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ РАЗОГРЕВЕ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО КОНЦЕНТРАТА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЕ.

2.1. Теплообмен при разогреве концентрата в условиях естественной конвекции.

2.2. Постановка краевой задачи. Математическая модель процессов теплообмена.

2.3. Метод решения краевой задачи.

2.4. Разработка вычислительного алгоритма решения. Информационная модель процессов теплообмена.

2.5. ВЫВОДЫ.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗОГРЕВА КАРБАМИДОФОМАЛЬДЕГИДНОГО КОНЦЕНТРАТА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЦИСТЕРНЕ.

3.1. Теплофизические характеристики концентрата.

3.2. Теплообмен при разогреве концентрата обогревательной рубашкой.

3.3. Теплообмен при разогреве концентрата обогревательными трубами.

3.4. Комбинированный способ разогрева. Оценка погрешности и устойчивости численных решений.

3.5. ВЫВОДЫ.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗОГРЕВА КАРБАМИДОФОМАЛЬДЕГИДНОГО КОНЦЕНТРАТА.

4.1. Объект исследования.

4.2. Схема экспериментальной установки.

4.3. Оценка погрешности измерений.

4.4. Проведение эксперимента. Обработка и анализ результатов измерений.

4.5. ВЫВОДЫ.

5. СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. ПРЕДПОЛАГАЕМЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕШЕНИЙ.

5.1. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований.

5.2. Расчет экономического эффекта от внедрения полученных решений.

5.3. ВЫВОДЫ.

Актуальность работы. Карбамидоформальдегидный концентрат в настоящее время получает все большее применение при производстве карбамидоформальдегидных смол, используемых в качестве основы клеев для древесных материалов в деревообрабатывающей и мебельной промышленностях. Потребность в карбамидоформальдегидном концентрате обоснована современной безотходной технологией, позволяющей получать экологически чистые смолы с экономией энергозатрат.

Отмеченный за период последних двух лет постоянный рост производства и потребления концентрата приводит к увеличению объема его перевозок, основная доля которых в России приходится на железнодорожный транспорт. Условия транспортировки серьезно осложняют продолжительность холодного времени года, недопустимость переохлаждения или перегрева концентрата.

Концентрат является вязкой жидкостью и кристаллизуется при температуре 0°С, что затрудняет его выгрузку без предварительного разогрева и увеличивает время простоя подвижного состава. Превышение верхнего предела температуры хранения плюс 30°С приводит к необратимым процессам в концентрате, связанным с изменением фазового состояния и теплофизических характеристик, что делает его непригодным для дальнейшего использования.

Существующий подвижной состав, состоящий из железнодорожных цистерн, переоборудованных под перевозку концентрата, является несовершенным, так как не обеспечивает требуемый температурный режим при разогреве концентрата зимой и его защиту от перегрева летом.

Возрастающий объем перевозок концентрата приводит к необходимости проведения исследований, направленных на разработку технических решений с формулировкой исходных требований к специализированной конструкции цистерн, позволяющих создать температурные условия для транспортировки и ускоренной выгрузки концентрата.

Цель работы заключается в научном обосновании и разработке исходных требований к специализированным железнодорожным цистернам для перевозки карбамидоформальдегидного концентрата и его выгрузки при минимально возможных затратах времени.

Научная новизна работы:

1. Разработана методика расчета процессов теплообмена, дающая подробную картину распределения температур при различных способах разогрева концентрата в железнодорожной цистерне.

2. Получены температурные поля, характеризующие поведение концентрата в процессе разогрева, на основании которых выявлены зоны, характеризующие температурный режим, необходимый для осуществления ускоренной выгрузки концентрата из цистерны.

3. Получены зависимости коэффициентов конвекции от температуры, позволяющие оценить интенсивность свободно-конвективного движения концентрата в цистерне.

Практическая ценность работы:

1. На основании разработанной методики созданы вычислительные алгоритмы и комплекс прикладных программ расчета, позволяющий получать температурные поля при различных способах разогрева и конфигурации источников тепловыделений.

2. Сформулированы исходные требования к конструкции специализированных цистерн для перевозки концентрата и ускоренной его выгрузки.

3. Внедрение рекомендованных технических решений на специализированных цистернах позволит получить годовой экономический эффект не менее 787 тыс. руб. на парк в 100 вагонов.

4. Разработанная методика может быть применима к расчету процессов разогрева других вязких грузов в железнодорожных цистернах.

Реализация. Результаты работы использованы ООО «Инженерный центр вагоностроения» и ОАО «Рузхиммаш» при разработке перспективных конструкций специализированных цистерн для перевозки концентрата на этапе предпроектных исследований, а также совершенствовании и улучшении технических характеристик систем разогрева.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

1) результатами численных решений, расхождение которых при реализации двух используемых методов не превышает 1,8%;

2) результатами экспериментальных исследований с максимальным расхождением экспериментальных и расчетных данных, не превышающим 9%.

Апробация работы. Основные положения разработанной методики и результаты исследований докладывались на международных симпозиумах по теплопередаче и возобновляемым источникам энергии HEAT TRANSFER AND RENEWABLE SOURCES OF ENERGY (Польша, г. Щецин, 2006, 2008 гг.), на научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2008 г.), VI международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2009 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в восьми печатных работах. По результатам внедрения получен патент на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и трех приложений, изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц и 40 иллюстраций. Список использованных источников насчитывает 104 наименования.

5.3. ВЫВОДЫ

1. Установлено экспериментальное подтверждение вариантов решений, полученных расчетным путем, что свидетельствует о корректности постановки краевой задачи, адекватности разработанной математической модели и приемлемости использования разработанной методики для расчета процессов разогрева карбамидоформальдегидного концентрата в железнодорожной цистерне. Расхождение результатов расчетных и экспериментальных данных не превышает 9%.

2. Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволил сформулировать исходные требования к перспективному подвижному составу для перевозки карбамидоформальдегидного концентрата, которые заключаются в оборудовании железнодорожных цистерн индивидуальной системой разогрева в виде обогревательных труб, расположенных внутри теплоизолированного котла. В качестве теплоносителя следует применять однофазную жидкость, способную обеспечить на поверхности нагрева трубы температуру не более 30°С.

3. При оценке экономических результатов от использования предложенных технических решений на перспективном подвижном составе для перевозки концентрата получен предполагаемый годовой экономический эффект, который составит не менее 787 тыс. руб. на парк в 100 специализированных цистерн.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной результат теоретических и экспериментальных исследований сводится к следующему:

1. Проанализированы данные о структуре производства и потребления концентрата, включая объем и условия доставки железнодорожным транспортом, показана актуальность исследований в этом направлении.

2. Выполнен обзор терминалов выгрузки и используемого подвижного состава, на основании полученных данных выявлены особенности перевозки, разогрева и слива концентрата.

3. Разработана методика расчета температурных полей при разогреве концентрата в железнодорожной цистерне, составлены алгоритмы и отлажен комплекс программ, учитывающий различные способы подвода теплоты и конфигурацию источников тепловыделений.

4. Определены конструктивные и эксплуатационные параметры систем разогрева «обогревательная рубашка» и «обогревательные трубы», при которых реализуется наиболее рациональный разогрев и выгрузка концентрата без потери его физико-химических свойств.

5. Применение системы «обогревательные трубы» в котле цистерны эффективнее использования системы «обогревательная рубашка», так как в этом случае создается температурный режим, ускоряющий выгрузку концентрата по времени разогрева на 18%.

6. Одновременное действие систем «обогревательные трубы» и «обогревательная рубашка» (комбинированная система) ускоряет выгрузку концентрата на 2-4%, что не дает существенных преимуществ для цистерн, эксплуатация которых по железным дорогам не будет выгодна с экономической точки зрения.

7. Оценка погрешности и устойчивости численных решений, полученных реализацией по двум разностным схемам счета, при сопоставлении результатов показала расхождение по абсолютным значениям температуры, не превышающее 1,8%.

8. Установлено экспериментальное подтверждение вариантов решений, полученных расчетным путем, что позволяет сделать вывод о корректности постановки краевой задачи и адекватности разработанной математической модели, описывающей процессы теплообмена при разогреве концентрата в железнодорожной цистерне. Расхождение результатов расчетных и экспериментальных данных не превышает 9%.

9. Сформулированы исходные требования к перспективному подвижному составу для перевозки концентрата, которые заключаются в оборудовании железнодорожных цистерн индивидуальной системой разогрева в виде обогревательных труб, расположенных внутри теплоизолированного котла. В качестве теплоносителя следует применять однофазную жидкость, способную обеспечить на поверхности нагрева трубы температуру не более 30°С.

10. При оценке экономических результатов от использования предложенных технических решений на перспективном подвижном составе для перевозки концентрата получен предполагаемый годовой экономический эффект, который составит не менее 787 тыс. руб. на парк в 100 специализированных цистерн.

11. Основные положения разработанной методики расчета процессов разогрева использованы ООО «Инженерный центр вагоностроения» и ОАО «Рузхиммаш» при создании специализированных цистерн для перевозки концентрата на этапе предпроектных исследований.

1. Афанасьев, С.В. Производство и потребление КФК в России / С.В. Афанасьев, JI.B. Лисовская, А.А. Триполицын // Дерево.БШ. — 2006. — № 6. -С. 102-103.

2. Бабушка, И. Численные процессы решения дифференциальных уравнений / И. Бабушка, Э. Витасек, М. Прагер. М.: Мир, 1970. - 368 с.

3. Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов. М.: Наука, 1973.- 632 с.

4. Беннетт, К.О. Гидродинамика, теплообмен и массообмен / К.О. Беннетт, Дж.Е. Майерс. М.: Недра, 1966. - 725 с.

5. Битюцкий, А.А. Специализированные вагоны для операторских компаний / А.А. Битюцкий // Вагоны и вагонное хозяйство. — 2004. Пилотный выпуск. — С. 16-18.

6. Бэк, Л. Численная аппроксимация конвективного граничного условия / Л. Бэк // Труды амер. общества инж.-мех. Теплопередача. 1962. - №1. - С. 109110.

7. Вазов, В. Разностные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных / В. Вазов, Дж. Форсайт. — М.: Изд-во иностр. лит., 1963. -487 с.

8. Вольский, И.Г. Специальные цистерны и вагоны для перевозки химических и нефтяных продуктов: Справочное пособие / И.Г. Вольский. — М.: НИИТЭХИМ, 1968. 176 с.

9. Галлямов, А.К. Использование гибких электронагревательных лент для разогрева нефтепродуктов в железнодорожных цистернах / А.К. Галлямов,

10. A.Ф. Юкин и др. // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1988. - №3. - С. 19-20.

11. Галов, В.В. Моделирование процессов разогрева карбамидоформальдегидного концентрата в железнодорожных цистернах /

12. B.В. Галов // Материалы межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее» (Неделя науки — 2008).- СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2008. С. 16-20.

13. Галов, В.В. Особенности перевозки карбамидоформальдегидного концентрата железнодорожным транспортом / В.В. Галов // Известия Петербургского университета путей сообщения. — 2008. Вып. 2(15). - С. 87-96.

14. Инженерный центр вагоностроения. СПб.: Изд-во «ОМ-Пресс», 2008: - Вып. 4. -С. 25-35. Л л,. ' ■ ; . . . .

15. Гисматуллин, Ю.Р. Измерения физических величин и обработка . результатов- измерений: Методические указания к лабораторной: работе № 100; / Ю.Р. Гисматуллин, А.В. Пашошкин. Великие Луки: ЛИИЖТ, 1987. - 27 с.

16. Гухман, А.А. Применение, теории подобия к исследованию процессов ■тепломассообмена /А.А. Гухман. М:: Высшая щкола; 1974.-328 с.

17. Данченко, А'.В. Новые конструкции вагоновщистерн за рубежом: . Обзор /А.В.Данченко, B.C. Лагута. М.: ЦНИИТЭИТяжмаш, 1988. 28 с.

18. Джалурия, И. Естественная конвекция:: Теплот и массообмен / И: Джалурия.-М,: Мир, 1983.- 400 с. .

19. Жеребятьев, И.Ф. Математическое моделирование уравнений типа теплопроводности с разрывными коэффициентами / И.Ф. Жеребятьев,

20. A.Т. Лукьянов. М.: Энергия, 1968. - 56 с. ': '

21. Карбамидоформальдсгидныс смолы: синтез, модифицирование,, 'применение: / Под ред.: А.А. Леоновича: материалы научно-практического семинара от 18 ноября 2004 г. // Деревообрабатывающая промьпнленность. 2006. -№ 3. - С. 22-27.

22. B.В. Галов // Наука и техника транспорта. — 2008. №1. - С. 86-89.

23. Коздоба, Л;А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности / Л.А. Коздоба.;-М.: Наука, 1975. -227 е.

24. Конаков, Ю.П. Экспериментальное исследование температурного . , поля в жидком продукте, перевозимом в цистерне / Ю:П. Конаков, С.В: Чекмазов :

25. Исследования по вопросу совершенствования железнодорожного подвижногосостава и погрузочно-разгрузочных работ: межвуз. сб. науч. тр. МИИТ. 1982. -Вып. 728.-С. 91-95.

26. Кондратьев, В.П. Синтетические клеи для древесных материалов / В.П. Кондратьев, В.И. Кондращенко. М.: Научный мир, 2004. - 264 с.

27. Кормен, Т. Алгоритмы: построение и анализ / Т. Кормен, Ч. Лейзерсон, Р. Ривест. М.: МЦНМО, 2000. - 960 е., ил.

28. Котуранов, В.Н. Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов: справ. пособие / В.Н. Котуранов, В.Н Филиппов, А.В. Смольянинов и др. М.: Изд. стандартов, 1993. -215 е., ил., табл.

29. Кутателадзе, С.С. Анализ подобия в теплофизике / С.С. Кутателадзе.- Новосибирск.: Наука, 1982. 280 с.

30. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. -Изд. 5-е перераб. и доп. М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

31. Лазарев, Ю.Ф. MatLAB 5.x / Ю.Ф. Лазарев. К.: Издательская группа BHV, 2000.-384 с.

32. Лизунов, В.А. Слив высоковязких грузов из ж. д. цистерн с обогревом тепловым излучением / В.А. Лизунов. — М.: Транспорт, 1968. — 25 с.

33. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука, 1970. - 902 с.

34. Лукин,В.В. Конструирование и расчет вагонов / В.В.Лукин, Л.А. Шадур, В.Н. Котуранов, А.А. Хохлов, П.С. Анисимов; Под ред. В.В. Лукина.- М.: УМК МПС России, 2000. 731 е., ил.

35. Лыков,А.В. Теория теплопроводности / А.В.Лыков. М.: Высшая школа, 1967. - 600 с.

36. Лыков,А.В. Тепломассообмен: Справочник / А.В.Лыков. М.: Энергия, 1972.-560 с.

37. Макгрегор, Р.К. Свободная конвекция в вертикальных и плоских слоях жидкости при средних и высоких числах Прандтля / Р.К. Макгрегор, А.Ф. Эмери // Теплопередача. 1969. -№3. - С. 109-121.

38. Мартыненко, О.Г. Свободно-конвективный теплообмен: Справочник / О.Г. Мартыненко, Ю.А. Соковишин. Минск: Наука и техника, 1982. - 400 с.

39. Мартынов, Н.Н. Введение в MATLAB 6.0 / Н.Н. Мартынов. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002. - 352 с.

40. Марчук, Г.И. Численные методы расчета ядерных реакторов / Г.И. Марчук. М.: Атомиздат, 1958. - 381 с.

41. Маслов В.П. Математическое моделирование процессов тепломассопереноса / В.П. Маслов, В.Г. Данилов, К.А. Волосов. М.: Наука, 1987.- 352 с.

42. Методы определения теплопроводности и температуропроводности / А.Г. Шашков, Г.М. Волохов, Т.Н. Абраменко и др.; Под ред. А.В. Лыкова. М.: Энергия, 1973. - 336 с.

43. Микеладзе, Ш.Е. Численное решение уравнения теплопроводности / Ш.Е. Микеладзе // Труды Тбил. мат. Института. 1960. - вып. 27. - С. 367-410.

44. Митчелл, Э. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными / Э. Митчелл, Р. Уэйт. М.: Мир, 1981. - 216 с.

45. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. -М.: Энергия, 1973. 320 е., ил.

46. Модель эффективной теплопроводности для расчета свободно-конвективного теплообмена при больших числах Рэлея / JI.A. Домбровский, Л.И. Зайчик, Ю.А. Зейгарник // Докл. РАН. 1999. - Вып. 366, №2. - С. 479-482.

47. Норри, Д. Введение в метод конечных элементов / Д. Норри, Ж. де Фриз. М.: Мир, 1981.-304 е., ил.

48. Ортега, Д. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений со многими неизвестными / Д. Ортега, В. Рейнболт. М.: Мир, 1975. -558 с.

49. Осипова, В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена / В.А. Осипова. М.: Энергия, 1969. - 392 с.

50. Панов, Д.Ю. Справочник по численному решению дифференциальных уравнений в частных производных / Д.Ю. Панов. М.-Л.: Гостехтеоретиздат, 1951. — 183 с.

51. Пасконов, В.М. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена / В.М. Пасконов, В.И.Полежаев, Л.А.Чудов. М.: Наука, 1984. -288 с.

52. Предпроектные исследования по разработке типажа новых вагонов-цистерн для перевозки широкой гаммы нефтепродуктов на маршрутах НК «ЮКОС»: отчет о НИР (заключ.) / Инженерный Центр Объединения вагоностроителей; Рук. Соколов A.M. — СПб., 2002. 89 с.

53. Пылаев, И.П. Гидродинамический способ разгрузки ж.д. цистерны с застывающими грузами / И.П. Пылаев, В.Д. Ленкин. Л.: ЛИИЖТ, 1988. - 16 с.

54. Расчет температурных полей узлов энергетических установок / А.И. Исакеев, И.Г. Киселев, В.М. Ляпунов, O.K. Никольская, Б.А. Соловьев; Под ред. канд. техн. наук И.Г. Киселева. Л.: Машиностроение, 1978. - 183 с.

55. Рихтмайер, Р. Разностные методы решения краевых задач / Р. Рихтмайер, К. Мортон. М.: Мир, 1972. - 420 с.

56. Самарский, А.А. Введение в теорию разностных схем / А.А. Самарский. -М.: Наука, 1971. 552 с.

57. Самарский, А.А. Численные методы: Учеб. пособие для вузов / А.А. Самарский, А.В. Гулин. М.: Наука. Гл. ред. Физ-мат. лит., 1989. - 432 с.

58. Самарский, А.А. Устойчивость разностных схем / А.А. Самарский, А.В. Гулин. М.: Наука, 1973. - 416 с.

59. Саульев, В.К. Интегрирование уравнений параболического типа методом сеток / В.К. Саульев. М.: Физматгиз, 1960. — 324 с.

60. Свиридов, В.П. Новая конструкция электрического подогревания ж.д. цистерн / В.П. Свиридов, Н.Г. Болдов, Е.И. Трошкин // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1977. - №10. - С. 22-25.

61. Свиридов, В.П. Установка для подогрева и слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн / В.П. Свиридов, Н.Г. Болдов. -Уфа: ВНИИСПТнефть, 1980. 5 с.

62. Себиси, Т Конвективный теплообмен / Т. Себиси, П. Брэдшоу. — М.: Мир, 1987.-590 с.

63. Синтез, модифицирование и применение смол для древесных плит / Под ред. А.А. Леоновича: Научно-практический семинар, 18 ноября 2004 г. -СПб.: Политехи, ун-т, 2004. 124 с.

64. Смирнов, Е.К. Слив высоковязких грузов из железнодорожных цистерн / Е.К. Смирнов. М.: Трансжелдориздат, 1949. - 62 с.

65. Создание перспективного подвижного состава для транспортировки опасных грузов с котлами из композиционных материалов: отчет о НИР (заключ.) / ЛИИЖТ; Рук. Бороненко Ю.П. Л., 1991. - 83 с.

66. Соковишин, Ю.А. Введение в теорию свободно-конвективного теплообмена / Ю.А. Соковишин, О.Г. Мартыненко. Л.: ЛГУ, 1982. - 224 с.

67. Соколов, М.М. Архитектоника грузовых вагонов: Учеб. пособие для работников жел. дор. транспорта / М.М. Соколов, А.В. Третьяков, И.Г. Морчиладзе. -М.: ИБС-Холдинг, 2006. 394 с.

68. Специализированные грузовые вагоны / Железные дороги мира. -2003.-№2.-С. 8-11.

69. Совершенствование грузовых вагонов на железных дорогах США / Железные дороги мира. — 2001. №1. - С. 15-16.

70. Сувернев, М.Н. Выбор параметров конструкции котла вагона-цистерны для перевозки вязких нефтепродуктов / М.Н. Сувернев, А.Е. Афанасьев,

71. B.В. Галов // Повышение эффективности эксплуатации грузовых вагонов и совершенствование их конструкции: сб. науч. тр. / под ред. А.А. Битюцкого; Инженерный центр вагоностроения. СПб.: Изд-во «ОМ-Пресс», 2006.1. C. 98-107.

72. Теплотехнический справочник / Под ред. В.Н. Юренева, П.Д. Лебедева. Т.2. - М.: Энергия, 1976. - 896 с.

73. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. АН СССР В.А. Григорьева, В.М. Зорина. 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560 е., ил.

74. Типаж вагонов-цистерн железнодорожных специализированных на 1986-2000 гг. / ВНИИЖТ, ВНИИВ. М., 1986. - 30 с.

75. Типаж перспективного подвижного состава. Раздел 4. Грузовые вагоны: Пояснительная записка / ГУЛ ВНИИЖТ МПС РФ; Рук. Цюренко В.Н. -М., 2002. 60 с.

76. Тихонов, А.Н. Уравнения математической физики / А.Н. Тихонов, А.А. Самарский. -М.: Наука, 1972. 736 с.

77. ТУ 2181-032-00203803-2003. Концентрат карбамидоформальдегидный (КФК). Технические условия.

78. ТУ 2223-009-48090685-2003. Концентрат карбамидоформальдегидный (ККФ). Технические условия.

79. Фаддеев, Д.К. Вычислительные методы линейной алгебры / Д.К. Фаддеев, В.Н. Фаддеева. -М.: Физматгиз, 1963. 734 с.к

80. Филиппов, В.Н. О защите котлов цистерн для перевозки опасных грузов / В.Н. Филиппов, А.В. Смольянинов // Повышение надежности, совершенствование технического обслуживания и ремонта вагонов: межвуз. сб. науч. тр. -М.: УЭМИИТ, 1989. Вып. 80. - С. 65-71.

81. Фонарев, З.И. Транспортировка вязких жидкостей с применением электроподогрева / З.И. Фонарев. Л.: Недра, 1973. - 36 с.

82. Фонарев, З.И. Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности / З.И. Фонарев. Л.: Недра, 1984. - 148 с.

83. Хемминг, Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров / Р.В. Хемминг. М.: Наука, 1972. - 400 с.

84. Цирельман, Н.М. Прямые и обратные задачи тепломассопереноса / Н.М. Цирельман. М.: Энергоатомиздат, 2005. - 392 с.

85. Чекмазов, С.В, Анализ работы системы обогрева котла железнодорожной цистерны для транспортировки затвердевающих жидкостей / С.В. Чекмазов // Межвуз. сб. науч. тр. МИИТ 1982. - Вып. 706. - С. 47-51.

86. Чекмазов, С.В. Факторы, влияющие на температуру стенки котла при разогреве перевозимого продукта / С.В. Чекмазов // Межвуз. сб. науч. тр. МИИТ. — 1985.-Вып. 763.-С. 43-46.

87. Ши, Д. Численные методы в задачах теплообмена / Д. Ши. М.: Мир, 1988. - 544 е., ил.

88. Эмери, А.Ф. Свободная конвекция в плоских вертикальных слоях неньютоновских жидкостей со степенными законами / А.Ф. Эмери // Теплопередача. 1971. - №2. - С. 33-39.

89. Экологические аспекты вагоностроения / Железные дороги мира. — 2003.-№11.-С. 21-22.

90. Юшков, П.П. Приближенное решение задач теплопроводности методом конечных разностей / П.П. Юшков // Труды института энергетики БССР. 1958.-Вып. 6.-С. 3-158.

91. Юшков, П.П. О влиянии граничных условий и типа сеток на устойчивость разностных схем при численном интегрировании уравнения теплопроводности / П.П. Юшков // Тепло- и массоперенос. Минск: Наука и техника, 1966. -т.6. - С. 216-225.

92. Ostrach, S. An experimental investigation of natural convection in a horizontal cylinder / S. Ostrach, I.Brooks // Journal of Fluid Mechanics. 1970. -Vol. 44, Issue 3. - P. 545-561.

93. Ostrach, S. Natural convection inside a horizontal cylinder / S. Ostrach, R. Hantaan // Chemical Engineering Communications. 1981. - Vol.9, Issue 1. -P. 213-243.

94. Weinbaum, S. Natural convection in a horizontal circular cylinder / S. Weinbaum // Journal of Fluid Mechanics. 1964. - Vol. 18, Issue 3. - P. 409-437.