Математичне моделювання термоанемометричного витратоміра для вимірювання витрати автомобільного дизельного палива з індукційним нагрівальним контуром

Автор(и)

  • Юрій Олександрович Шавурський Державний університет «Житомирська політехніка», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4590-4156
  • Олександр Олександрович Багінський Державний університет «Житомирська політехніка», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0272-3707

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2023-2(92)-16-21

Ключові слова:

двигун внутрішнього згорання; витрата палива; індукційність; термоанемометр; вимірювання; дизельне паливо; моделювання; нагрівальний елемент

Анотація

Проведено математичне моделювання індукційного нагрівального елемента (ІНЕ) в основі термоанемометричного витратоміра (ТАВ) для вимірювання витрати дизельного палива (ДП). На витрату ДП впливає багато факторів, що може відобразитися на точності ТАВ, а саме: температура палива, домішки і його в’язкість. Нагрівальний елемент у вигляді тенів, який раніше досліджувався у публікації [1], є контактним у середовищі палива, що збільшує ризик займання палива під час проходження через нього великого струму. В індукційному ТАВ нагрів регулюється шляхом його циклічного включення і виключення. Сам процес нагрівання ДП у ТАВ заснований на генерації індукованих електричних струмів всередині трубопроводу, що сприяє високій ефективності, оскільки тепло генерується лише там, де це необхідно, і головне – не контактує з займистою речовиною, такою як ДП. Цьому процесу допомагають датчики температури (термопара), що входять в систему управління. Для цього встановлюється підібраний температурний режим для ДП і ТАВ: після нагріву теплоносія до певної температури автоматично вимикається, а після охолодження знову вмикається. За рядом критеріїв, таких як матеріал ТАВ з індукційним нагрівачем, довжина, діаметр і товщина стінок трубопроводу ТАВ, швидкісні режими подачі палива, математично змодельовано кількість енергії з відповідною частотою напруги, що подається на два індукційні нагрівальні елементи, для підтримки постійної різниці температур залежно від об’ємної витрати палива Q. За даними змодельованих параметрів залежності напруги (вихідний сигнал витратоміра) та кількісної витрати палива через ТАВ визначено, що рівень вихідного сигналу достатній для проведення вимірювань витрати палива в широкому діапазоні значень.

Посилання

Bezvesilna, O.M. and Shavurskyi, Yu.O. (2014), «Vysokotochnyi termoanemometrychnyi vytratomir z tsyfrovoiu obrobkoiu vymiriuvalnoi informatsii», Materialy Vseukrainskoi NPK, prysviachenoi Dniu nauky, Zhytomyr, pp. 98–99.

Hnatov, A.V. et al. (2015), «Teplovi protsesy za umov induktsiinoho nahrivannia polem ploskoho kruhovoho bahatovytkovoho solenoida», Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu, No. 5, pp. 87–92.

Makarchuk, O.V., Krokhmalnyi, B.I. and Haiduk, V.H. (2020), «Osoblyvosti proektuvannia induktsiinoho vodonahrivacha», Elektroenerhetychni ta elektromekhanichni systemy, Vol. 2, No. 1, pp. 43–51.

Korobiichuk, I. and Ilchenko, A. (2022), «Optimal Design Parameters of Thermal Flowmeter for Fuel Flow Measurement», Sensors, No. 22, doi: 10.3390/s22228882.

Bezvesilna, O., Kamiński, M. and Ilchenko, A. (2017), «Heat transfer in the thermo-anemometric flowmeter for biofuels», Advances in Intelligent Systems and Computing, No. 550, pp. 505–511.

Kukhar, V.V., Nizhelska, Yu.P. and Anishchenko, A.S. (2016), Proektuvannia induktsiinykh nahrivachiv i bezpeka pry elektrotermichnomu nahrivanni, navchalnyi posibnyk, DVNZ «PDTU», 172 p.

Chaboudez, C., Clain, S., Glardon, R. et al. (1994), «Numerical modeling in induction heating of long workpieces», IEEE Trans. Magn., Vol. 30, No. 6, pp. 5028–5037.

Bezvesilna, O.M. and Shavurskyi, Yu.O. (2009), «Osnovni vymohy do vytratomiriv avtomobilnoho biodyzelnoho palyva», Visnyk ZhDTU.

Ilchenko, A.V. and Romanova, A.O. (2007), «Urakhuvannia vlastyvostei dvokomponentnykh palyv u protsesi vymiriuvannia yikh vytraty termoanemometrychnym vytratomirom», Visnyk ZhDTU.

Polishchuk, Ye.S., Dorozhovets, M.M., Ivakhiv, O.V. and Boiko, T.H. (2008), «Zasoby ta metody vymiriuvannia neelektrychnykh velychyn», Beskyd Bit, M., 606 p.

«Contribution à l’Etude des Phénomènes de Chauffage par Induction», [Online], available at: https://docplayer.fr/74468585-Contribution-a-l-etude-des-phenomenes-de-chauffage-par-induction.html

«Chauffage par induction électromagnétique, principes», [Online], available at: https://docplayer.fr/34336474-Chauffage-par-induction-electromagnetique-principes.html

Список використаної літератури:

Безвесільна О.М. Високоточний термоанемометричний витратомір з цифровою обробкою вимірювальної інформації / О.М. Безвесільна, Ю.О. Шавурский // Матеріали Всеукраїнської НПК, присвяченої Дню науки. – Житомир, 2014. – С. 98–99.

Теплові процеси за умов індукційного нагрівання полем плоского кругового багатовиткового соленоїда / А.В. Гнатов та ін. / Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2015. – № 5. – С. 87–92.

Макарчук О.В. Особливості проектування індукційного водонагрівача / О.В. Макарчук, Б.І. Крохмальний, В.Г. Гайдук // Електроенергетичні та електромеханічні системи. – 2020. – Т. 2. – № 1. – С. 43–51.

Korobiichuk I. Optimal Design Parameters of Thermal Flowmeter for Fuel Flow Measurement / I.Korobiichuk, A.Ilchenko // Sensors. – 2022. – № 22. DOI: 10.3390/s22228882.

Bezvesilna O. Heat transfer in the thermo-anemometric flowmeter for biofuels / O.Bezvesilna, M.Kamiński, A.Ilchenko // Advances in Intelligent Systems and Computing. – 2017. – № 550. – Р. 505–511.

Кухар В.В. Проектування індукційних нагрівачів і безпека при електротермічному нагріванні : навчальний посібник / В.В. Кухар, Ю.П. Ніжельська, А.С. Аніщенко. – ДВНЗ «ПДТУ», 2016. – 172 с.

Numerical modeling in induction heating of long workpieces / C.Chaboudez, S.Clain, R.Glardon et al. // IEEE Trans. Magn. – 1994. – Vol. 30, № 6. – Р. 5028–5037.

Безвесільна О.М. Основні вимоги до витратомірів автомобільного біодизельного палива / О.М. Безвесільна, Ю.О. Шавурський // Вісник ЖДТУ. – 2009.

Ільченко А.В. Урахування властивостей двокомпонентних палив у процесі вимірювання їх витрати термоанемометричним витратоміром / А.В. Ільченко, А.О. Романова // Вісник ЖДТУ. – 2007.

Засоби та методи вимірювання неелектричних величин / Є.С. Поліщук, М.М. Дорожовець, О.В. Івахів, Т.Г. Бойко. – М. : Бескид Біт, 2008. – 606 с.

Contribution à l’Etude des Phénomènes de Chauffage par Induction [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://docplayer.fr/74468585-Contribution-a-l-etude-des-phenomenes-de-chauffage-par-induction.html.

Chauffage par induction électromagnétique: principes [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://docplayer.fr/34336474-Chauffage-par-induction-electromagnetique-principes.html.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-11-29

Як цитувати

Шавурський, Ю. О., & Багінський, О. О. (2023). Математичне моделювання термоанемометричного витратоміра для вимірювання витрати автомобільного дизельного палива з індукційним нагрівальним контуром. Технічна інженерія, (2(92), 16–21. https://doi.org/10.26642/ten-2023-2(92)-16-21

Номер

Розділ

АВТОМОБІЛЬНИЙ ТРАНСПОРТ