Modelling GHG emissions in the mineral products industry in Poland: An uncertainty analysis

Charkovska N. V.1, Bun R. A.1,2, Nahorski Z.3, Horabik J.3

1Lviv Polytechnic National University
12 S. Bandera str., 79013, Lviv, Ukraine
2Academy of Business in Dabrowa Gornicza
1C Cieplaka str., 41-300, Dabrowa Gornicza, Poland
3Systems Research Institute of the Polish Academy of Sciences
6 Newelska str., 01-447, Warsaw, Poland

An improvement of methods for the inventory of greenhouse gas (GHG) emissions is ne¬cessary to ensure effective control of commitments to emission reduction. In this article the mathematical models of greenhouse gas emission processes from cement, lime, and glass production at the level of individual plants in Poland have been analysed. Results of the spatial analysis are presented in the form of a geo-spatial database of emissions, and visualised as layers on digital maps. Uncertainty of the inventory results is calculated using the Monte Carlo approach.
Keywords: mathematical modelling, GHG emissions, industrial sector, uncertainty

2000 MSC: 91B74, 91B72, 68U20, 68U35, 65C05, 68T37
UDC: 004.942

Моделювання процесів емісії парникових газів від виробництва основних мінеральних речовин у Польщі: аналіз невизначеності

Чарковська Н. В.1, Бунь Р. А.1,2, Нахорскі З.3, Хорабік I.3

1Національний університет «Львiвська полiтехнiка»
вул. С. Бандери, 12, 79013, Львів, Україна
2Академія бізнесу в Домброві-Гурничiй
вул. Чепляка, 1C, 41-300, Домброва-Гурнича, Польща
3Інститут системного аналізу Польської академії наук
вул. Невельська, 6, 01-447, Варшава, Польща

Вдосконалення методів інвентаризації емісій парникових газів є необхідним для забезпечення ефективного контролю зобов’язань щодо скорочення емісій. У цій статті подано математичні моделі процесів емісії парникових газів від виробництва цементу, вапна та скла на рівні окремих підприємств Польщі. Результати просторового аналізу наведено у вигляді геопросторової бази даних емісій i візуалізовано у вигляді шарів цифрових карт. Невизначеність результатів інвентаризації оцінено з використанням методу Монте-Карло.

Ключові слова: математичне моделювання, емісія парникових газів, промисловий сектор, невизначеність

2000 MSC: 91B74, 91B72, 68U20, 68U35, 65C05, 68T37
УДК: 004.942

Кількість посилань 12

Obtaining and investigation of the conditions of heat transfer through inhomogeneous inclusion with heat sources

Gera B. V.1, Dmytruk V. A.2,3

1Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after academician V. Lazaryan
12a I. Blazhkevych str., 79052, Lviv, Ukraine
2Centre of Mathematical Modelling of Ukrainian National Academy of Sciences
15 D. Dudayev str., 79005, Lviv, Ukraine
3Lviv Polytechnic National University
12 S. Bandera str., 79013, Lviv, Ukraine

The conditions of nonideal heat transfer are obtained for a heat conduction problem of contacting layers through a thin heterogeneous sublayer (inclusion) with acting heat sources (heat sinks). These conditions include both thermal resistances of components of the inclusion and specific powers of heat sources in them. On this basis, the heat conduction problem with nonideal conditions of heat transfer without consideration of inner inclusion is written down. Their use ensures observable features of temperature and heat flux, i.e. the function of temperature and the function of heat flux have a drop when passing through the contact interface. The magnitude of thermal resistance is suggested to be determined by means of more usual for measuring values, e.g. a thermal conductivity coefficient and a thickness of the inclusion. Surface specific heat sources can be set if the values of heat dissipation on the contact boundary are known. From the obtained and generalized heat transfer conditions, the known conditions of nonideal thermal contact can be obtained as particular cases.
Keywords: heat conduction problem, composite layer, thin inclusion, heat transfer, nonideal contact conditions

2000 MSC: 80A20; 93А30; 35K05
UDC: 536.2:539.3

Отримання і дослідження умов теплового обміну через неоднорідне включення з джерелами тепла

Гера Б. В.1, Дмитрук В. А.2,3

1Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна
вул. Іванни Блажкевич, 12а, 79052, Львів, Україна
2Центр математичного моделювання ІППММ ім. Я. С. Підстригача НАН України
вул. Дж. Дудаєва, 15, 79005, Львів, Україна
3Національний університет «Львівська політехніка»
вул. С. Бандери, 12, 79013, Львів, Україна

Отримано умови неідеального теплообміну для задачі теплопровідності контактуючих через неоднорідне тонке включення між шарами, у якому діють джерела (стоки) тепла. У ці умови входять як термічні опори складових включення, так і питомі потужності джерел тепла у них. На цій основі записано задачу теплопровідності з умовами неідеального теплообміну без розгляду проміжного включення. Їх використання забезпечує отримання спостережуваних особливостей температури і теплового потоку, а саме функції температури і теплового потоку зазнають стрибкоподібної зміни при переході через поверхню контакту. Значення термічного опору пропонується визначати через більш звичні для вимірювання --- коефіцієнт теплопровідності та товщину включення. Поверхневі питомі джерела тепла можна задати, якщо відомі величини тепловиділення на границі контакту. З отриманих узагальнених умов теплообміну можна отримати відомі умови неідеального теплового контакту як окремі випадки.
Ключові слова: задача теплопровідності, складений шар, тонке включення, теплоперенесення, умови неідеального контакту

2000 MSC: 80A20; 93А30; 35K05
УДК: 536.2:539.3

Кількість посилань 17

Optical combustion sensor data interpretation using hybrid negative selection algorithm with artificial immune networks

Lytvynenko V.1, Smolarz A.2, Wojcik W.2, Ballester J.3, Kozhukhovskaya O.4, Gromaszek K.2

1Kherson National Technical University
24 Bereslavsk Road, Kherson, Ukraine
2Lublin University of Technology
38a Nadbystrzycka str., 20-618, Lublin, Poland
3University of Zaragoza
3 Maria de Luna str., 50018 Zaragoza, Spain
4Cherkasy State Technological University
460 Shevchenko Avenue, Cherkasy, Ukraine

In most extended in Poland PC burners an individual air excess ratio rules an amount of pollution generated, yet there is a lack of method that allows measurement of output parameters. It is therefore necessary to use indirect methods, which could primarily include acoustic, and optical methods. These methods are non-invasive and can provide virtually not delayed and additionally spatially selective information about the combustion process but they are really difficult in interpretation. The article shows application of relatively new class of classification methods --- the artificial immunology algorithms to the combustion process diagnostics consisting in detection of incorrect air excess in pulverised coal burner on the basis of signals acquired from optical sensor.
Keywords:optical industrial systems, industrial diagnostics, pulverised coal burner, artificial immune network, negative selection algorithm

2000 MSC: 68T
UDC: 519.6:681.51.015

Інтерпретація даних оптичних датчиків моніторінгу горіння з використанням гібридного алгоритму негативного добору штучних імунних мереж

Литвиненко В.1, Смоляч А.2, Вуйцик В.2, Балестер Х.3, Кожуховська О.4, Громашек К.2

1Херсонський національний технічний університет
Береславське шосе, 24, м. Херсон, 73008, Україна
2Технічний університет «Люблінська політехніка»
вул. Надбистрицька, 38а, 20-618, м. Люблін, Польша
3Сарагозький університет
вул. Марія де Луна, 3, м. Сарагоза, 50018, Іспанія
4Черкаський державний технологічний університет
Бульвар Т. Шевченка, 460, м. Черкаси, Україна

У найпоширеніших у Польщі промислових котлах кількісна характеристика забруднення під час горіння здійснюється за допомогою «коефіцієнта надлишку повітря». Однак, сьогодні відсутні будь-які методи, які б дали змогу вимірювати вихідні параметри, які безпосередньо давали б можливість визначати якість горіння. З цієї причини, значно цікавить використання акустичних і оптичних методів для оці¬ню¬ван¬ня якості горіння. Зазначені методи належать до класу так званих «неівазивних» методів, які дають змогу, з одного боку, дистанційно і миттєво отримувати великий обсяг інформації про горіння, але, з іншого боку, в разі їх застосування виникають проблеми інтерпретації отриманих даних. У статті описано застосування нового гібридного імунного алгоритму для виконання завдань діагностики процесу горіння. Запропонований алгоритм дає можливість виявити надлишок повітря в казані з розпорошеним вугіллям на основі оброблення сигналів, отриманих від оптичного датчика.
Ключові слова: оптичні індустріальні системи, промислова діагностика, горілки вугільного пилу, штучні імунні системи, алгоритм негативного добору

2000 MSC: 68T
УДК: 519.6:681.51.015

Кількість посилань 15

Thermal stresses in a long cylinder under Gaussian-distributed heating in the framework of fractional thermoelasticity

Povstenko Yu.1,2

1Jan Dlugosz University
13/15 Armii Krajowej, 42-200 Cz\c estochowa, Poland
2European University of Information Technology and Economics
22 Bialostocka, 03-741 Warsaw, Poland

An axisymmetric problem for Gaussian-distributed heating of a lateral surface of an infinite cylinder is solved in the framework of fractional thermoelasticity based on the time-fractional heat conduction equation with the Caputo derivative. The representation of stresses in terms of displacement potential and Love function is used to satisfy the boundary conditions on a surface of a cylinder. The results of numerical calculation are presented for different values of the order of fractional derivative and nondimensional time.
Keywords: fractional thermoelasticity, Caputo derivative, Mittag-Leffler function, thermal stresses

2000 MSC: 26A33; 74F05
UDC: 539.3

Теплові напруження в довгому циліндрі під час нагрівання його бокової поверхні за гауссовим розподілом у межах дробової термопружності

Повстенко Ю.1,2

1Академія ім. Яна Длугоша
вул. Армії Крайовей, 13/15, 42-200, Ченстохова, Польща
2Європейський університет інформатики і економіки
вул. Бялостоцька, 22, 03-741, Варшава, Польща

Осесиметрична задача про гауссів нагрів бічної поверхні нескінченного циліндра розв'язується в межах дробової термопружності, що базується на рівнянні теплопровідності з дробовою похідною Капуто по часу. Подання напружень через потенціал переміщення і функцію Лява використано для задоволення граничних умов на поверхні циліндра. Результати обчислень подані для різних значень порядку дробової похідної і безвимірного часу.
Ключові слова: дробова термопружність, похідна Капуто, теплові напруження, функція Міт¬таг-Леффлера

2000 MSC: 26A33; 74F05
УДК: 539.3

Кількість посилань 42

Investigation of magnetomechanothermodiffusive processes in ferromagnetic body at given diffusing substance concentration on the surface

Solodyak M.

Pidstrygach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics of NASU
3B Naukova str., 79060, Lviv, Ukraine

The input equations describing the electromagnetic field interaction with the substance are suggested. By means of the methods of the similarity and dimensional theory, the system of equations of magnetomechanothermodiffusion and mechanics is reduced to a dimensionless form. Quantitative analysis of dimensionless criteria for the case of hydrogen diffusion in ferrum is carried out for three different meanings of initial temperature. The phenomena, for which dimensionless parameters are much less than a unit are not considered. A reduced coupled system of equations of the model for determination the concentration and temperature is written.
Keywords: electromagnetic field, magnetomechanothermodiffusion, ferromagnetic body, concentration of diffusing substances, methods of similarity and dimensional theory

2000 MSC: 58J65
UDC: 539.3:537.22

Дослідження магнітомеханотермодифузійних процесів у феромагнітному тілі за заданої на поверхні концентрації дифундуючої речовини

Солодяк М. І.

Інститу прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України
вул. Наукова, 3б, 79060, Львів, Україна

Запропоновано вихідні рівняння, що описують процеси взаємодії електромагнітного поля з речовиною. З використанням методів теорії подібності та розмірностей систему рівнянь магнітомеханотермодифузії зведено до безрозмірної форми. Виконано кількісний аналіз характерних критеріїв у випадку дифузії водню в залізо для трьох значень початкової температури. У вихідній моделі нехтується ефектами, для яких характерні безрозмірні параметри є набагато меншими від одиниці. Записано спрощену взаємозв'язану систему рівнянь моделі для знаходження концентрації та температури.
Ключові слова: електромагнітне поле, магнітомеханотермодифузія, феромагнітне тіло, концентрація дифундуючої речовини, методи теорії подібності та розмірностей}%

2000 MSC: 58J65
УДК: 539.3:537.22

Кількість посилань 16