Качанов Александр Николаевич – д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой электрооборудования и энергосбережения
г. Орёл
Aleksandr N. Kachanov
Orel
Коренков Дмитрий Андреевич – канд. техн. наук, доцент кафедры электрооборудования и энергосбережения
г. Орёл
Dmitrii A. Korenkov
Orel
Ревков Артем Александрович – учебный мастер
г. Орёл
Artem A. Revkov
Orel
Максимов Виктор Владимирович – канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Электроэнергетические системы и сети»
г. Казань
Maksimov V. Viktor
Kazan
Воркунов Олег Владимирович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроэнергетические системы и сети»
г. Казань
Oleg V. Vorkunov
Kazan
ЦЕЛЬ. Длительность срока эксплуатации деревянных опор, применяемых на линиях электропередач напряжением до 35 кВ, зависит от качества проведения сушки и последующей пропитки пиломатериала. Сушка заготовок опор в настоящее время осуществляется атмосферным или конвективным способами и является наиболее продолжительным и одним из энергозатратных этапов их производства. В тоже время, существуют перспективные электротехнологические сушильные установки, позволяющие сократить длительность и повысить качество процесса при сопоставимых удельных энергозатратах. К таким установкам следует отнести вакуумные высокочастотные комплексы, широкое внедрение которых осложнено рядом нерешенных научно-технических задач: оптимизацией процесса вакуумно-высокочастотной сушки и обеспечением равномерности электромагнитного поля в заготовках большой длины. Целью данной статьи является получение математического инструментария, позволяющего одновременно описать перекрестное влияние электромагнитных явлений и процессов тепломассопереноса в длинномерном пиломатериале и способствующего дальнейшему решению указанных проблем. МЕТОДЫ. Использованы положения теории электромагнитного поля, тепломассопереноса и тепломассообмена, методы математического моделирования, учтены результаты ранее проведенных исследований в области распределения электромагнитного поля в поперечном и продольном сечениях загрузки рабочей камеры. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получена одномерная математическая модель, отражающая влияние волнового характера распределения параметров электромагнитного поля по длине заготовок опор и параметров внешней среды на температуру и влагосодержание материала, отличающаяся возможностью применения простых алгоритмов анализа систем дифференциальных уравнений на основе метода конечных разностей и требующая меньшего количества исходных данных о свойствах высушиваемого материала. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты численного исследования с помощью предложенных модели и методики ее анализа сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными, на основе чего сделан вывод об адекватности и большей её эффективности, по сравнению с другими существующими моделями вакуумно-высокочастотной сушки. Дальнейшее использование представленного математического аппарата для оптимизации конструкции и режимов вакуумных высокочастотных комплексов под задачи сушки заготовок деревянных опор позволит в целом повысить надежность воздушных линий электропередач.
THE PURPOSE. The service life duration of wooden tangent towers used on overhead transmission lines with a voltage of up to 35 kV depends on the quality of lumber drying and subsequent impregnation. The drying of tangent tower workpieces is currently carried out by atmospheric or convective methods and is the longest and one of the energy-consuming stages of their production. At the same time, there are promising electrotechnological drying installations that can reduce the duration and improve drying quality at comparable specific energy costs. Such installations include vacuum high-frequency complexes, the wide introduction of which is complicated by a number of unresolved scientific and technical problems like optimizing vacuum high-frequency drying modes and ensuring electromagnetic field uniformity in long workpieces. The purpose of this article is to obtain mathematical tools that simultaneously describe the cross-effects of electromagnetic phenomena and heat and mass transfer processes in long-sized lumber and contribute to the further solution of these problems. METHODS. The positions of the theory of electromagnetic field, heat mass transfer and heat mass exchange, methods of mathematical modeling were used for this purpose. Also the results of previous studies of electromagnetic field distribution in the cross-section and longitudinal sections of the working chamber loading are taken into account. RESULTS. А one-dimensional mathematical model is obtained. It describes the influence of electromagnetic wave distribution along the length of tangent towers and external medium parameters on the temperature and moisture content in the material. This model is characterized by the possibility of using simple algorithms for analyzing differential equation systems based on the finite differe nce method and requiring less initial data on the drying material properties. CONCLUSION. The obtained by using the proposed model and the method of its analysis the numerical study results are compared with the available experimental data. Based on this comparison it is concluded that the obtained model is adequate and more effective relative to other existing models of vacuum high-frequency drying. Generally, further use of the presented mathematical toolkit to optimize the design and modes of vacuum-high-frequency complexes in the task of drying wooden tangent towers will increase the reliability of overhead transmission lines.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.