Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

45 Years of Deliberations on the Thermo-Mechanical Interpretation of Friction and Wear. Part I. The Macroscopic Interpretation of the Tribological Process

Sadowski Jan

Tribologia

|

2022

|

nr 2

55--66

EN

This first part will consider the friction couple or its part, identified with the open thermodynamic system. Dependences among extensive parameters and energetic interactions in the system and its boundaries with the environment are described in analytical terms. The dimensions of the energy dissipation zone, where the friction of solids takes place, are established. The thermo-mechanical nature of the tribological process is demonstrated. The wear conditions and distribution of energy generated by its particular elements are determined. A new quantity is introduced – the specific work of wear, which characterises the wear resistance of the tribological system and its parts. The effect of the reciprocal cover of solids’ friction surfaces on the energy balance structure in calorimetric testing is analysed. The concept of generalised wear is introduced and standardised. The discussion is restricted to processes at the macroscopic level of matter organisation.

PL

Przedmiotem rozważań w pierwszej części pracy jest para tarciowa lub jej fragment utożsamiona z systemem termodynamicznym otwartym. Opisano analitycznie zależności między parametrami ekstensywnymi i oddziaływaniami energetycznymi w systemie i na jego graniach z otoczeniem. Ustalono wymiary strefy dyssypacji energii, w której zachodzi tarcie ciał stałych. Wykazano cieplno-mechaniczną naturę procesu tribologicznego. Ustalono warunki zachodzenia zużywania i rozdziału energii rozproszonej przez poszczególne jego elementy. Wprowadzono nową wielkość – pracę właściwą zużycia, charakteryzującą odporność na zużywanie systemu tribologicznego i jego elementów. Zanalizowano wpływ wzajemnego przykrycia powierzchni tarcia ciał na strukturę bilansu energii w badaniach kalorymetrycznych. Wprowadzono pojęcie zużycia uogólnionego i jego standaryzację. Rozważania ograniczono do procesów zachodzących na makroskopowym poziomie hierarchicznym organizacji materii.

2

Modelowanie procesu sterowania systemami termodynamicznymi współpracującymi z zasobnikiem magazynującym energię cieplną

Dolna Oktawia, Matysko Robert, Wiśniewska Weronika

Automatyka, Elektryka, Zakłócenia

|

2021

|

Vol. 12, nr 1(43)

44--62

PL

Treść artykułu stanowi odpowiedź na rosnące zainteresowanie automatyzacją procesów cieplno-przepływowych w sektorze ogrzewnictwa budynków jednorodzinnych. W pracy przedstawiono pokrótce opis zastosowania regulatorów PID, regulatorów rozmytych, jak również sposoby alternatywne do klasycznych metod doboru nastaw regulatorów (np. metoda Zieglera-Nicholsa). Opisano optymalizację nastaw regulatorów dla systemów wykonawczych układu termodynamicznego. Wykonano ją w oparciu o minimalny czas narastania strumienia ciepła, w układzie skraplania, w zasobniku ciepła. W tym celu wykorzystano algorytm Simplex Neldera-Meada. W pracy przedstawiono również wyniki analizy niestacjonarnej pracy zasobnika ciepła, przeprowadzonej w środowisku Matlab Simulink.

EN

The article content constitutes the answer to a growing interest of a heat-flow processes automatisation applied into detached houses heating sector. The paper contains a brief description of a usage of the PID and fuzzy controllers. The methods of the controller’s setting selections (e.g. Ziegler-Nichols method), which are alternative to the classical ones, have been also presented within the paper. The optimization of the controllers’ settings for the executive systems of a thermodynamic cycle is also available in the paper. It was carried out based on the minimum heat flux increase time in the condenser unit of a heat storage tank. For this purpose the Simplex Neldera-Meada algorithm was used. In the article, the results of the changeable work of the thermal energy storage tank have also been presented. The analysis was carried out in the Matlab Simulink environment.

3

Control Process Modelling of Thermodynamic Systems Containing a Thermal Energy Storage Tank

Dolna Oktawia, Matysko Robert, Wiśniewska Weronika

Automatyka, Elektryka, Zakłócenia

|

2021

|

Vol. 12, nr 1(43)

24--42

EN

The article content constitutes the answer to a growing interest of a heat-flow processes automatisation applied into detached houses heating sector. The paper contains a brief description of a usage of the PID and fuzzy controllers. The methods of the controller’s setting selections (e.g. Ziegler-Nichols method), which are alternative to the classical ones, have been also presented within the paper. The optimization of the controllers’ settings for the executive systems of a thermodynamic cycle is also available in the paper. It was carried out based on the minimum heat flux increase time in the condenser unit of a heat storage tank. For this purpose the Simplex Neldera-Meada algorithm was used. In the article, the results of the changeable work of the thermal energy storage tank have also been presented. The analysis was carried out in the Matlab Simulink environment.

PL

Treść artykułu stanowi odpowiedź na rosnące zainteresowanie automatyzacją procesów cieplno-przepływowych w sektorze ogrzewnictwa budynków jednorodzinnych. W pracy przedstawiono pokrótce opis zastosowania regulatorów PID, regulatorów rozmytych, jak również sposoby alternatywne do klasycznych metod doboru nastaw regulatorów (np. metoda Zieglera-Nicholsa). Opisano optymalizację nastaw regulatorów dla systemów wykonawczych układu termodynamicznego. Wykonano ją w oparciu o minimalny czas narastania strumienia ciepła, w układzie skraplania, w zasobniku ciepła. W tym celu wykorzystano algorytm Simplex Neldera-Meada. W pracy przedstawiono również wyniki analizy niestacjonarnej pracy zasobnika ciepła, przeprowadzonej w środowisku Matlab Simulink.

4

Method of Determining the Surface Tension and Surface Energy of Tribological Wear Particles

Sadowski Jan

Tribologia

|

2020

|

nr 5

61--71

EN

Surface tension of friction wear product material is linked with unit mechanical work of newly-formed surfaces of solids. A definition of surface energy also addresses the thermal effect, which is indirectly connected with wear. Physical differences between the development of liquids and solids surfaces are discussed. Both of the quantities defined are described in analytical terms and their value is determined for a selected example of experimental testing. The discussion is based on the first law of thermodynamics using the concept of specific enthalpy of wear products. Boundaries of an area in space where mechanical energy is dissipated and dimensions of a wear particle being formed are taken into account. Mechanical and thermal parts of the energy balance are differentiated.

PL

Napięcie powierzchniowe materiału produktów zużycia tarciowego zostało powiązane z jednostkową pracą mechaniczną nowo utworzonej powierzchni ciał stałych. W definicji energii powierzchniowej uwzględniono również efekt cieplny, który jest pośrednio związany ze zużyciem. Podkreślono różnice o charakterze fizycznym między rozwojem powierzchni cieczy i ciał stałych. Obie zdefiniowane wielkości zostały opisane analitycznie, a ich wartości określono dla wybranego przykładu badań eksperymentalnych. Rozważania oparto na pierwszej zasadzie termodynamiki, w której wykorzystano koncepcję entalpii właściwej produktów zużycia. Uwzględniono granice obszaru przestrzennego, w którym energia mechaniczna jest rozpraszana, oraz wymiary powstałej cząstki zużycia. W bilansie energetycznym rozdzielono część mechaniczną i termiczną.

5

Irreversibility of Friction and Wear Processes

Sadowski Jan

Tribologia

|

2020

|

nr 5

51--60

EN

Ways of energy dissipation by friction are analysed from a thermodynamic perspective. The non-equilibrium and irreversibility of processes in tribological systems are found to be sufficient conditions for Energy dissipation. M. Planck’s currently prevailing opinion that mechanical work can be converted into heat without limitations, e.g., by means of heat, is demonstrated not to apply to the friction of solids subject to wear. Ranges of work conversion into friction heat are determined. The generation of tribological wear particles is dependent on work of mechanical dissipation and its components – surface and volume work. A friction pair or its fragments, where energy is directly dissipated, are treated as open thermodynamic systems. The processes in place are described with the first law of thermodynamics equation. The effect of friction heat and the work of mechanical dissipation on variations of internal energy, enthalpy, and energy transferred to the environment as heat are defined. These dependences should be addressed when planning and interpreting tribological tests.

PL

W artykule zanalizowano sposoby rozpraszania energii przez tarcie z punktu widzenia termodynamiki. Stwierdzono, że nierównowaga i nieodwracalność procesów zachodzących w układach tribologicznych jest warunkiem wystarczającym do wystąpienia rozpraszania energii. Wykazano, że obwiązująca współcześnie opinia M. Plancka, że pracę mechaniczną można zamienić na ciepło bez ograniczeń, np. przez tarcie, nie dotyczy przypadków tarcia ciał stałych podlegających zużywaniu. Ustalono zakresy zamiany pracy na ciepło tarcia. Powstawanie cząstek zużycia tribologicznego uzależniono od pracy dyssypacji mechanicznej i jej elementów składowych – pracy powierzchniowej i objętościowej. Para cierna lub jej fragment, w którym rozpraszanie energii następuje bezpośrednio, potraktowano jako otwarty system termodynamiczny. Zachodzące procesy opisane zostały równaniem pierwszej zasady termodynamiki. Określono wpływ ciepła tarcia i pracy mechanicznej dyssypacji na zmiany energii wewnętrznej, entalpii i energii przekazywanej do otoczenia na sposób ciepła. Te zależności należy wziąć pod uwagę przy planowaniu testów tribologicznych i ich interpretowaniu.