Ανάπτυξη συστήματος αυτόματου ελέγχου τροφοδοσίας και εξαερισμού εξαγωγής. Σύγχρονα προβλήματα επιστήμης και εκπαίδευσης Μαθηματικό μοντέλο συστημάτων εξαερισμού
Glebov R.S., μεταπτυχιακός φοιτητής Tumanov M.P., υποψήφιος τεχνικών επιστημών, αναπληρωτής καθηγητής
Antyushin S.S., μεταπτυχιακός φοιτητής (Μόσχα κρατικό ινστιτούτοΗλεκτρονικά και Μαθηματικά (Πολυτεχνείο)
ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΠΤΥΧΕΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ
ΜΟΝΑΔΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ
Λόγω της εμφάνισης νέων απαιτήσεων για συστήματα εξαερισμού, οι πειραματικές μέθοδοι συντονισμού κλειστών βρόχων ελέγχου δεν μπορούν να λύσουν πλήρως προβλήματα αυτοματισμού. τεχνολογική διαδικασία... Οι πειραματικές μέθοδοι συντονισμού έχουν εγγενή κριτήρια βελτιστοποίησης (κριτήρια ποιότητας ελέγχου), τα οποία περιορίζουν το εύρος της εφαρμογής τους. Παραμετρική σύνθεση συστήματος ελέγχου που λαμβάνει υπόψη όλες τις απαιτήσεις όροι αναφοράς, απαιτεί ένα μαθηματικό μοντέλο του αντικειμένου. Το άρθρο παρέχει μια ανάλυση των δομών των μαθηματικών μοντέλων μονάδα εξαερισμού, εξετάζεται η μέθοδος αναγνώρισης της μονάδας εξαερισμού, αξιολογείται η δυνατότητα χρήσης των ληφθέντων μοντέλων για πρακτική εφαρμογή.
Λέξεις κλειδιά: αναγνώριση, μαθηματικό μοντέλο, μονάδα αερισμού, πειραματική μελέτη του μαθηματικού μοντέλου, κριτήρια ποιότητας για το μαθηματικό μοντέλο.
ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΠΤΥΧΕΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ
ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ
Σε σχέση με την εμφάνιση νέων απαιτήσεων στον εξαερισμό των συστημάτων, οι πειραματικές μέθοδοι προσαρμογής των κλειστών περιγραμμάτων διαχείρισης δεν μπορούν να λύσουν πλήρως ένα πρόβλημα αυτοματοποίησης της τεχνολογικής διαδικασίας. Οι πειραματικές μέθοδοι προσαρμογής έχουν τα κριτήρια βελτιστοποίησης (κριτήριο ποιότητας της διαχείρισης) που περιορίζει την περιοχή εφαρμογής τους. Παραμετρική σύνθεση του συστήματος ελέγχου, το τεχνικό έργο λαμβάνοντας υπόψη όλες τις απαιτήσεις, απαιτεί μαθηματικό μοντέλο αντικειμένου. Στο άρθρο που θα προκύψει η ανάλυση των δομών των μαθηματικών μοντέλων εγκατάστασης αερισμού, η μέθοδος εξετάζεται η αναγνώριση της εγκατάστασης εξαερισμού, εκτιμάται η δυνατότητα εφαρμογής των ληφθέντων μοντέλων για εφαρμογή στην πράξη.
Λέξεις κλειδιά: αναγνώριση, μαθηματικό μοντέλο, εγκατάσταση αερισμού, πειραματική έρευνα του μαθηματικού μοντέλου, κριτήρια ποιότητας του μαθηματικού μοντέλου.
Εισαγωγή
Ο έλεγχος των συστημάτων εξαερισμού είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα του αυτοματισμού συστήματα μηχανικήςΚτίριο. Οι απαιτήσεις για συστήματα ελέγχου των μονάδων εξαερισμού διατυπώνονται με τη μορφή ποιοτικών κριτηρίων στον τομέα του χρόνου.
Κύρια κριτήρια ποιότητας:
1. Μεταβατικός χρόνος (tnn) - χρόνος για να φτάσει η μονάδα διαχείρισης αέρα στον τρόπο λειτουργίας.
2. Σφάλμα σταθερής κατάστασης (eust) - η μέγιστη επιτρεπόμενη απόκλιση της θερμοκρασίας του αέρα παροχής από την καθορισμένη.
Έμμεσα κριτήρια ποιότητας:
3. Υπέρβαση (Ah) - υπέρβαση ισχύος κατά τον έλεγχο της μονάδας διαχείρισης αέρα.
4. Βαθμός ταλάντωσης (y) - υπερβολική φθορά του εξοπλισμού αερισμού.
5. Βαθμός εξασθένησης (y) - χαρακτηρίζει την ποιότητα και την ταχύτητα δημιουργίας του απαιτούμενου καθεστώτος θερμοκρασίας.
Το κύριο καθήκον του αυτοματισμού του συστήματος εξαερισμού είναι η παραμετρική σύνθεση του ελεγκτή. Η παραμετρική σύνθεση συνίσταται στον προσδιορισμό των συντελεστών του ρυθμιστή για τη διασφάλιση των ποιοτικών κριτηρίων για το σύστημα εξαερισμού.
Για τη σύνθεση του ρυθμιστή της μονάδας εξαερισμού, επιλέγονται μέθοδοι μηχανικής που είναι βολικές για εφαρμογή στην πράξη, οι οποίες δεν απαιτούν τη μελέτη του μαθηματικού μοντέλου του αντικειμένου: η μέθοδος Ncbo18-21gler (W), η μέθοδος Chien- HropeS-Re8, wsk (SNK). ΠΡΟΣ ΤΟ σύγχρονα συστήματααυτοματοποίηση του αερισμού, επιβάλλονται υψηλές απαιτήσεις σε δείκτες ποιότητας, οι επιτρεπόμενες οριακές συνθήκες των δεικτών περιορίζονται, εμφανίζονται προβλήματα ελέγχου πολλαπλών κριτηρίων. Οι μηχανικές μέθοδοι ρύθμισης του ρυθμιστή δεν επιτρέπουν την αλλαγή των κριτηρίων ποιότητας ελέγχου που είναι ενσωματωμένα σε αυτές. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος N2 για τη ρύθμιση του ρυθμιστή, το κριτήριο ποιότητας είναι μια μείωση απόσβεσης ίση με τέσσερα, και όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος SAE, το κριτήριο ποιότητας είναι ο μέγιστος ρυθμός περιστροφής απουσία υπέρβασης. Η χρήση αυτών των μεθόδων στην επίλυση προβλημάτων πολυκριτηριακού ελέγχου απαιτεί πρόσθετη χειροκίνητη προσαρμογή των συντελεστών. Ο χρόνος και η ποιότητα του συντονισμού των βρόχων ελέγχου, σε αυτήν την περίπτωση, εξαρτάται από την εμπειρία του μηχανικού σέρβις.
Εφαρμογή σύγχρονα μέσα μαθηματική μοντελοποίησηγια τη σύνθεση του συστήματος ελέγχου της μονάδας εξαερισμού, βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα των διαδικασιών ελέγχου, μειώνει τον χρόνο εγκατάστασης του συστήματος και επιτρέπει επίσης τη σύνθεση αλγοριθμικών μέσων για την ανίχνευση και την πρόληψη ατυχημάτων. Για την προσομοίωση του συστήματος ελέγχου, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα κατάλληλο μαθηματικό μοντέλο της μονάδας αερισμού (αντικείμενο ελέγχου).
Η πρακτική χρήση μαθηματικών μοντέλων χωρίς αξιολόγηση της επάρκειάς τους εγείρει μια σειρά προβλημάτων:
1. Οι ρυθμίσεις του ρυθμιστή που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια της μαθηματικής μοντελοποίησης δεν εγγυώνται τη συμμόρφωση των δεικτών ποιότητας στην πράξη.
2. Η εφαρμογή στην πράξη ρυθμιστών με ενσωματωμένο μαθηματικό μοντέλο (αναγκαστικός έλεγχος, παρεκβολή Smith κ.λπ.) μπορεί να προκαλέσει υποβάθμιση των δεικτών ποιότητας. Εάν η σταθερά χρόνου δεν ταιριάζει ή το κέρδος είναι πολύ χαμηλό, ο χρόνος για να φτάσει η μονάδα εξαερισμού στον τρόπο λειτουργίας αυξάνεται, εάν το κέρδος υπερεκτιμηθεί, παρατηρηθεί υπερβολική φθορά του εξοπλισμού αερισμού κ.λπ.
3. Η πρακτική εφαρμογή προσαρμοστικών ελεγκτών με εκτίμηση σύμφωνα με το μοντέλο αναφοράς θα προκαλέσει επίσης επιδείνωση των δεικτών ποιότητας, παρόμοια με το παραπάνω παράδειγμα.
4. Οι ρυθμίσεις του ρυθμιστή που λαμβάνονται με τις μεθόδους βέλτιστου ελέγχου δεν εγγυώνται τη συμμόρφωση των δεικτών ποιότητας στην πράξη.
Σκοπός αυτής της μελέτης είναι να προσδιοριστεί η δομή του μαθηματικού μοντέλου της μονάδας εξαερισμού (κατά μήκος του βρόχου ελέγχου καθεστώς θερμοκρασίας) και αξιολόγηση της καταλληλότητάς του σε πραγματικές φυσικές διεργασίες θέρμανσης αέρα σε συστήματα εξαερισμού.
Η εμπειρία του σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου δείχνει ότι είναι αδύνατο να αποκτηθεί ένα μαθηματικό μοντέλο κατάλληλο για ένα πραγματικό σύστημα μόνο με βάση θεωρητικές μελέτες των φυσικών διεργασιών του συστήματος. Επομένως, κατά τη διαδικασία σύνθεσης του μοντέλου της μονάδας εξαερισμού, ταυτόχρονα με θεωρητικές μελέτες, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τον προσδιορισμό και τη βελτίωση του μαθηματικού μοντέλου του συστήματος - την αναγνώρισή του.
Η τεχνολογική διαδικασία του συστήματος εξαερισμού, η οργάνωση του πειράματος
και δομική ταυτοποίηση
Αντικείμενο ελέγχου του συστήματος εξαερισμού είναι το κεντρικό κλιματιστικό, στο οποίο η ροή του αέρα επεξεργάζεται και τροφοδοτείται στους αεριζόμενους χώρους. Το καθήκον του τοπικού συστήματος ελέγχου εξαερισμού είναι να διατηρεί αυτόματα τη θερμοκρασία παροχή αέραστο κανάλι. Η τρέχουσα τιμή της θερμοκρασίας του αέρα εκτιμάται από έναν αισθητήρα εγκατεστημένο στον αγωγό παροχής ή στο επανδρωμένο δωμάτιο. Η θερμοκρασία του αέρα παροχής ελέγχεται από ηλεκτρικό ή θερμοσίφωνα. Όταν χρησιμοποιείτε θερμοσίφωνα, ο ενεργοποιητής είναι μια βαλβίδα τριών κατευθύνσεων, ενώ όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρικό θερμαντήρα, είναι ένας ρυθμιστής ισχύος πλάτους παλμού ή θυρίστορ.
Ο τυπικός αλγόριθμος ελέγχου για τη θερμοκρασία του αέρα παροχής είναι ένα σύστημα αυτόματου ελέγχου κλειστού βρόχου (ACS), με έναν ελεγκτή PID ως συσκευή ελέγχου. Εμφανίζεται η δομή του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου θερμοκρασίας αέρα παροχής μέσω εξαερισμού (Εικ. 1).
Ρύζι. 1. Μπλοκ διάγραμμα του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου της μονάδας εξαερισμού (κανάλι ελέγχου θερμοκρασίας αέρα παροχής). Wreg - PF του ρυθμιστή, Zhio - PF του εκτελεστικού οργάνου, Wcal - PF του θερμαντήρα, Wvv - λειτουργία μεταφοράς του αγωγού. u1 - σημείο ρύθμισης θερμοκρασίας, XI - θερμοκρασία στον αγωγό, XI - μετρήσεις αισθητήρα, E1 - σφάλμα ελέγχου, U1 - ενέργεια ελέγχου του ρυθμιστή, U2 - επεξεργασία του σήματος του ρυθμιστή από τον ενεργοποιητή, U3 - θερμότητα που μεταφέρεται από τη θερμάστρα στο αγωγός.
Η σύνθεση ενός μαθηματικού μοντέλου του συστήματος αερισμού προϋποθέτει ότι η δομή κάθε συνάρτησης μεταφοράς που περιλαμβάνεται στη σύνθεσή του είναι γνωστή. Η χρήση ενός μαθηματικού μοντέλου που περιέχει τις συναρτήσεις μεταφοράς μεμονωμένων στοιχείων του συστήματος είναι μια δύσκολη εργασία και δεν εγγυάται στην πράξη την υπέρθεση μεμονωμένων στοιχείων με το αρχικό σύστημα. Για τον προσδιορισμό του μαθηματικού μοντέλου, η δομή του συστήματος ελέγχου αερισμού μπορεί εύκολα να χωριστεί σε δύο μέρη: a priori γνωστό (ελεγκτής) και άγνωστο (αντικείμενο). Η λειτουργία μεταφοράς του αντικειμένου ^ περίπου) περιλαμβάνει: τη λειτουργία μεταφοράς του εκτελεστικού οργάνου ^ uo), τη λειτουργία μεταφοράς του θερμαντήρα ^ cal), τη λειτουργία μεταφοράς του αεραγωγού ^ vv), τη λειτουργία μεταφοράς του αισθητήρα ^ ημερομηνίες). Η εργασία αναγνώρισης της μονάδας εξαερισμού κατά τον έλεγχο της θερμοκρασίας της ροής αέρα περιορίζεται στον προσδιορισμό της λειτουργικής σχέσης μεταξύ του σήματος ελέγχου προς το στοιχείο ενεργοποιητή του θερμαντήρα U1 και της θερμοκρασίας της ροής αέρα XI.
Για να προσδιοριστεί η δομή του μαθηματικού μοντέλου της μονάδας εξαερισμού, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένα πείραμα αναγνώρισης. Η απόκτηση των επιθυμητών χαρακτηριστικών είναι δυνατή μέσω ενός παθητικού και ενεργητικού πειράματος. Η μέθοδος του παθητικού πειράματος βασίζεται στην καταγραφή των ελεγχόμενων παραμέτρων της διαδικασίας στην κανονική λειτουργία του αντικειμένου χωρίς να εισάγονται σκόπιμες διαταραχές σε αυτό. Κατά τη φάση της εγκατάστασης, το σύστημα εξαερισμού δεν είναι σε κανονική λειτουργία, επομένως η μέθοδος του παθητικού πειράματος δεν είναι κατάλληλη για τους σκοπούς μας. Η μέθοδος ενεργού πειράματος βασίζεται στη χρήση ορισμένων τεχνητών διαταραχών που εισάγονται στο αντικείμενο σύμφωνα με ένα προσχεδιασμένο πρόγραμμα.
Υπάρχουν τρεις θεμελιώδεις μέθοδοι αναγνώρισης ενεργού αντικειμένου: η μέθοδος των παροδικών χαρακτηριστικών (η αντίδραση του αντικειμένου σε ένα "βήμα"), η μέθοδος διατάραξης του αντικειμένου με περιοδικά σήματα (η αντίδραση του αντικειμένου σε αρμονικές διαταραχές με διαφορετικές συχνότητες) και η μέθοδος αντίδρασης του αντικειμένου στον παλμό δέλτα. Λόγω της υψηλής αδράνειας των συστημάτων εξαερισμού (το TOB κυμαίνεται από δεκάδες δευτερόλεπτα έως αρκετά λεπτά), αναγνώριση με σήματα της περιφέρειας
Για περαιτέρω ανάγνωση του άρθρου, πρέπει να αγοράσετε το πλήρες κείμενο. Τα άρθρα αποστέλλονται σε μορφή PDFστο ταχυδρομείο που υποδεικνύεται κατά την πληρωμή. Ο χρόνος παράδοσης είναι λιγότερο από 10 λεπτά... Κόστος ενός άρθρου - 150 ρούβλια.
Παρόμοιες επιστημονικές εργασίες με θέμα "Γενικά και σύνθετα προβλήματα των φυσικών και ακριβών επιστημών"
- ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΜΕΝΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΑΕΡΑ ΜΕ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΠΑΡΟΧΗ ΡΟΗ ΑΕΡΑ
R.S. GLEBOVM. P. TUMANOV - 2012
- Το πρόβλημα διαχείρισης και μοντελοποίησης έκτακτων περιστατικών στα πετρελαιωρυχεία
M. Yu. Liskova, I. S. Naumov - 2013
- ΠΕΡΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΟΥ ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ
ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASKAR ABDYKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAI YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOVYTCHY-20BAKH
- ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΣΤΕΓΗΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ
OUEDRAOGO A., OUEDRAOGO I., PALM K., ZEGHMATI B. - 2008
Η εργασία εξετάζει τις διαδικασίες μοντελοποίησης του αερισμού και της διασποράς των εκπομπών του στην ατμόσφαιρα. Η μοντελοποίηση βασίζεται στην επίλυση του συστήματος των εξισώσεων Navier-Stokes, των νόμων διατήρησης της μάζας, της ορμής, της θερμότητας. Εξετάζονται διάφορες πτυχές της αριθμητικής επίλυσης αυτών των εξισώσεων. Προτείνεται ένα σύστημα εξισώσεων για τον υπολογισμό της τιμής του συντελεστή αναταράξεων υποβάθρου. Για την υπερηχητική προσέγγιση, προτείνεται μια λύση, μαζί με τις εξισώσεις δυναμικής των ρευστών που παρουσιάζονται στο άρθρο, της εξίσωσης της στάσης ενός ιδανικού πραγματικού αερίου και ατμού. Αυτή η εξίσωση είναι μια τροποποίηση της εξίσωσης van der Waals και λαμβάνει με μεγαλύτερη ακρίβεια υπόψη το μέγεθος των μορίων αερίου ή ατμού και την αλληλεπίδρασή τους. Με βάση την συνθήκη της θερμοδυναμικής σταθερότητας, προκύπτει μια σχέση που επιτρέπει σε κάποιον να αποκλείσει ρίζες που δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν κατά την επίλυση της εξίσωσης ως προς τον όγκο. Πραγματοποιείται η ανάλυση γνωστών υπολογιστικών μοντέλων και υπολογιστικών πακέτων δυναμικής ρευστών.
πρίπλασμα
εξαερισμός
ταραχή
εξισώσεις μεταφοράς θερμότητας και μάζας
εξίσωση κατάστασης
πραγματικό αέριο
διάλυση
1. Berlyand M. Ye. Σύγχρονα προβλήματαατμοσφαιρική διάχυση και ατμοσφαιρική ρύπανση. - L .: Gidrometeoizdat, 1975 .-- 448 p.
2. Belyaev NN Μοντελοποίηση της διαδικασίας διασποράς τοξικού αερίου σε συνθήκες δόμησης // Bulletin of DIIT. - 2009. - Νο. 26 - Σ. 83-85.
3. Byzova N. L. Πειραματική έρευναατμοσφαιρική διάχυση και υπολογισμοί σκέδασης ακαθαρσιών / N. L. Byzova, E. K. Garger, V. N. Ivanov. - L .: Gidrometeoizdat, 1985 .-- 351 p.
4. Datsyuk TA Μοντελοποίηση της διασποράς των εκπομπών αερισμού. - SPb: SPBGASU, 2000 .-- 210 p.
5. Sauts A. V. Εφαρμογή αλγορίθμων γνωστικών γραφικών και μεθόδων μαθηματικής ανάλυσης για τη μελέτη των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων του ισοβουτανίου R660A στη γραμμή κορεσμού: Grant No. χέρια. Gorokhov V.L., isp .: Sauts A.V.- SPb, 2011.- 30 p .: ill .- Βιβλιογραφία: p. 30.- Αρ.GR 01201067977.-Αρ. 02201158567.
ΕισαγωγήΚατά το σχεδιασμό βιομηχανικών συγκροτημάτων και μοναδικών εγκαταστάσεων, τα ζητήματα που σχετίζονται με τη διασφάλιση της ποιότητας του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος και τις τυποποιημένες παραμέτρους μικροκλίματος θα πρέπει να τεκμηριώνονται πλήρως. Λαμβάνοντας υπόψη το υψηλό κόστος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας συστημάτων εξαερισμού και κλιματισμού, επιβάλλονται αυξημένες απαιτήσεις στην ποιότητα των μηχανικών υπολογισμών. Για να επιλέξετε ορθολογικές λύσεις σχεδιασμού στον τομέα του εξαερισμού, είναι απαραίτητο να μπορείτε να αναλύσετε την κατάσταση στο σύνολό της, δηλ. να αποκαλύψει τη χωρική σχέση των δυναμικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα εντός των εγκαταστάσεων και στην ατμόσφαιρα. Αξιολογήστε την αποτελεσματικότητα του εξαερισμού, η οποία εξαρτάται όχι μόνο από την ποσότητα αέρα που παρέχεται στο δωμάτιο, αλλά και από το υιοθετημένο σχέδιο διανομής αέρα και τη συγκέντρωση βλαβερές ουσίεςστον εξωτερικό αέρα στις θέσεις των εισαγωγών αέρα.
Σκοπός του άρθρου- η χρήση αναλυτικών εξαρτήσεων, με τη βοήθεια των οποίων πραγματοποιούνται υπολογισμοί της ποσότητας των επιβλαβών εκπομπών, για τον προσδιορισμό των διαστάσεων των καναλιών, των αεραγωγών, των ορυχείων και της επιλογής μιας μεθόδου επεξεργασίας αέρα κ.λπ. Σε αυτήν την περίπτωση, συνιστάται η χρήση του προϊόντος λογισμικού Potok με τη μονάδα VSV. Για την προετοιμασία των αρχικών δεδομένων, είναι απαραίτητο να υπάρχουν διαγράμματα των σχεδιασμένων συστημάτων εξαερισμού που να υποδεικνύουν τα μήκη των τμημάτων και τους ρυθμούς ροής αέρα στα τελικά τμήματα. Τα δεδομένα εισόδου για τον υπολογισμό είναι μια περιγραφή των συστημάτων εξαερισμού και των απαιτήσεων για αυτό. Χρησιμοποιώντας τη μαθηματική μοντελοποίηση, επιλύονται τα ακόλουθα ζητήματα:
- επιλογή των καλύτερων επιλογών παροχής και αφαίρεσης αέρα.
- κατανομή των παραμέτρων μικροκλίματος ανά όγκο των χώρων.
- αξιολόγηση του αεροδυναμικού καθεστώτος του κτιρίου·
- επιλογή θέσεων για εισαγωγή και αφαίρεση αέρα.
Τα πεδία της ταχύτητας, της πίεσης, της θερμοκρασίας, των συγκεντρώσεων σε ένα δωμάτιο και την ατμόσφαιρα σχηματίζονται υπό την επίδραση πολλών παραγόντων, ο συνδυασμός των οποίων είναι δύσκολο να ληφθεί υπόψη στις μεθόδους υπολογισμού μηχανικής χωρίς τη χρήση υπολογιστή.
Η χρήση της μαθηματικής μοντελοποίησης σε προβλήματα αερισμού και αεροδυναμικής βασίζεται στη λύση των εξισώσεων Navier - Stokes.
Για την προσομοίωση τυρβωδών ροών, είναι απαραίτητο να λυθεί το σύστημα εξισώσεων διατήρησης της μάζας και Reynolds (διατήρηση της ορμής):
(2)
που t- χρόνος, Χ= X i , ι , κ- χωρικές συντεταγμένες, u=u i , ι , κ - συνιστώσες του διανύσματος ταχύτητας, R- πιεζομετρική πίεση, ρ - πυκνότητα, τ ij- εξαρτήματα τανυστή τάσης, s m- πηγή μάζας, s i- εξαρτήματα της πηγής παλμών.
Ο τανυστής τάσης εκφράζεται ως:
(3)
που s ij- τανυστής των ρυθμών παραμόρφωσης. δ ij- τανυστής πρόσθετων τάσεων που προκύπτουν λόγω της παρουσίας αναταράξεων.
Για πληροφορίες σχετικά με τα πεδία θερμοκρασίας Τκαι συγκέντρωση Μεεπιβλαβών ουσιών, το σύστημα συμπληρώνεται από τις ακόλουθες εξισώσεις:
εξίσωση διατήρησης της θερμότητας
εξίσωση διατήρησης παθητικής ακαθαρσίας Με
(5)
που ντοR- συντελεστής θερμοχωρητικότητας, λ - συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, κ= k i , ι , κείναι ο συντελεστής αναταράξεων.
Βασικός συντελεστής αναταράξεων κΟι βάσεις προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας ένα σύστημα εξισώσεων:
(6)
που
κφά
-
συντελεστής αναταράξεων υποβάθρου, κ f = 1-15 m 2 / s; ε = 0,1-04; 
Οι συντελεστές στροβιλισμού προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις:
(7)
Σε ανοιχτό χώρο με χαμηλή διασπορά, η τιμή κΤο z καθορίζεται από την εξίσωση:
k k = κ 0 z /z 0 ; (8)
που κ 0 - τιμή k kστα ψηλά z 0 (κ 0 = 0,1 m 2 / s σε z 0 = 2 m).
Στην ανοιχτή περιοχή, το προφίλ ταχύτητας ανέμου δεν παραμορφώνεται.
Με μια άγνωστη ατμοσφαιρική διαστρωμάτωση σε μια ανοιχτή περιοχή, το προφίλ ταχύτητας ανέμου μπορεί να προσδιοριστεί:
; (9)
όπου z 0 είναι ένα δεδομένο ύψος (ύψος ενός ανεμοδείκτη). u 0 - ταχύτητα ανέμου σε υψόμετρο z 0 ; σι = 0,15.
Υπό τον όρο (10), το τοπικό κριτήριο Richardson Riοριζεται ως:
(11)
Ας διαφοροποιήσουμε την εξίσωση (9), εξισώσουμε τις εξισώσεις (7) και (8), από εκεί εκφράζουμε κβάσεις
(12)
Ας εξισώσουμε την εξίσωση (12) με τις εξισώσεις του συστήματος (6). Αντικαθιστούμε (11) και (9) στην ισότητα που προκύπτει, στην τελική μορφή παίρνουμε το σύστημα εξισώσεων:
(13)
Ο παλλόμενος όρος, ακολουθώντας τις ιδέες του Boussinesq, αναπαρίσταται ως:
(14)
όπου μ t- Το τυρβώδες ιξώδες και οι πρόσθετοι όροι στις εξισώσεις μεταφοράς ενέργειας και τα συστατικά προσμίξεων μοντελοποιούνται ως εξής:
(15)
(16)
Το σύστημα των εξισώσεων κλείνει χρησιμοποιώντας ένα από τα μοντέλα αναταράξεων που περιγράφονται παρακάτω.
Για τυρβώδεις ροές που μελετώνται στην πρακτική αερισμού, είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθεί είτε η υπόθεση του Boussinesq για τη μικρότητα των μεταβολών της πυκνότητας είτε η λεγόμενη «υπερηχητική» προσέγγιση. Οι τάσεις Reynolds υποτίθεται ότι είναι ανάλογες με τους μέσους χρόνους ρυθμούς παραμόρφωσης. Εισάγεται ο συντελεστής τυρβώδους ιξώδους, αυτή η έννοια εκφράζεται ως:
. (17)
Ο πραγματικός συντελεστής ιξώδους υπολογίζεται ως το άθροισμα των μοριακών και τυρβωδών συντελεστών:
(18)
Η «υπερηχητική» προσέγγιση υποθέτει τη λύση, μαζί με τις παραπάνω εξισώσεις, της εξίσωσης της στάσης ενός ιδανικού αερίου:
ρ = Π/(RT) (19)
που Π - πίεση μέσα περιβάλλον; R- σταθερά αερίου.
Για πιο ακριβείς υπολογισμούς, η πυκνότητα της ακαθαρσίας μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας την τροποποιημένη εξίσωση van der Waals για πραγματικά αέρια και ατμούς
(20)
όπου σταθερές Νκαι Μ- λάβετε υπόψη τη συσχέτιση / διάσταση μορίων αερίου ή ατμού. ένα- λαμβάνει υπόψη άλλες αλληλεπιδράσεις. σι" - λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος των μορίων αερίου. υ = 1 / ρ.
Διαχωρίζοντας από την εξίσωση (12) την πίεση Rκαι διαφοροποιώντας το κατ' όγκο (λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοδυναμική σταθερότητα), θα προκύψει η ακόλουθη σχέση:
. (21)
Αυτή η προσέγγιση καθιστά δυνατή τη σημαντική μείωση του χρόνου υπολογισμού σε σύγκριση με την περίπτωση χρήσης των πλήρων εξισώσεων για ένα συμπιέσιμο αέριο χωρίς να μειώνεται η ακρίβεια των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται. Δεν υπάρχει αναλυτική λύση στις παραπάνω εξισώσεις. Από αυτή την άποψη, χρησιμοποιούνται αριθμητικές μέθοδοι.
Για την επίλυση προβλημάτων αερισμού που σχετίζονται με τη μεταφορά βαθμωτών ουσιών με τυρβώδη ροή, κατά την επίλυση διαφορικών εξισώσεων, χρησιμοποιείται ένα σχήμα διαχωρισμού για φυσικές διεργασίες. Σύμφωνα με τις αρχές του διαχωρισμού, η ολοκλήρωση πεπερασμένων διαφορών των εξισώσεων υδροδυναμικής και μεταφοράς συναγωγής-διάχυσης βαθμωτών ουσίας σε κάθε χρονικό βήμα Δ tπραγματοποιείται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο υπολογίζονται οι υδροδυναμικές παράμετροι. Στο δεύτερο στάδιο, οι εξισώσεις διάχυσης λύνονται με βάση τα υπολογισμένα υδροδυναμικά πεδία.
Η επίδραση της μεταφοράς θερμότητας στον σχηματισμό του πεδίου ταχύτητας αέρα λαμβάνεται υπόψη χρησιμοποιώντας την προσέγγιση Boussinesq: ένας επιπλέον όρος εισάγεται στην εξίσωση κίνησης για τη συνιστώσα κατακόρυφης ταχύτητας, η οποία λαμβάνει υπόψη τις δυνάμεις άνωσης.
Υπάρχουν τέσσερις προσεγγίσεις για την επίλυση προβλημάτων τυρβώδους κίνησης ρευστού:
- άμεση μοντελοποίηση "DNS" (λύση μη στάσιμων εξισώσεων Navier-Stokes).
- λύση των μέσων εξισώσεων Reynolds "RANS", το σύστημα του οποίου, ωστόσο, δεν είναι κλειστό και χρειάζεται πρόσθετες σχέσεις κλεισίματος.
- μεγάλη δίνη μέθοδος «LES » , το οποίο βασίζεται στη λύση των μη στάσιμων εξισώσεων Navier - Stokes με την παραμετροποίηση των στροβίλων της κλίμακας υποδικτύου.
- μέθοδος "DES" , που είναι ένας συνδυασμός δύο μεθόδων: στη ζώνη διαχωρισμένων ροών - "LES", και στην περιοχή "ομαλής" ροής - "RANS".
Το πιο ελκυστικό από την άποψη της ακρίβειας των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται είναι αναμφίβολα η μέθοδος της άμεσης αριθμητικής προσομοίωσης. Ωστόσο, προς το παρόν, οι δυνατότητες της τεχνολογίας υπολογιστών δεν επιτρέπουν ακόμη την επίλυση προβλημάτων με πραγματική γεωμετρία και αριθμούς. Σχετικά με, και με την ανάλυση στροβιλισμών όλων των μεγεθών. Επομένως, κατά την επίλυση ενός ευρέος φάσματος προβλημάτων μηχανικής, χρησιμοποιούνται αριθμητικές λύσεις των εξισώσεων Reynolds.
Επί του παρόντος, πιστοποιημένα πακέτα όπως "STAR-CD", "FLUENT" ή "ANSYS / FLOTRAN" χρησιμοποιούνται με επιτυχία για την προσομοίωση προβλημάτων αερισμού. Με ένα σωστά διατυπωμένο πρόβλημα και έναν αλγόριθμο ορθολογικής λύσης, η προκύπτουσα ποσότητα πληροφοριών επιτρέπει στο στάδιο του σχεδιασμού την επιλογή η καλύτερη επιλογή, αλλά η εκτέλεση υπολογισμών με χρήση αυτών των προγραμμάτων απαιτεί κατάλληλη εκπαίδευση και η εσφαλμένη χρήση τους μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένα αποτελέσματα.
Ως "βασική περίπτωση", μπορεί κανείς να εξετάσει τα αποτελέσματα των γενικά αποδεκτών μεθόδων υπολογισμού του υπολοίπου, οι οποίες καθιστούν δυνατή τη σύγκριση των ακέραιων τιμών που χαρακτηρίζουν το υπό εξέταση πρόβλημα.
Ενας από σημαντικά σημείαόταν χρησιμοποιείτε καθολικά συστήματα λογισμικού για την επίλυση προβλημάτων αερισμού, είναι η επιλογή ενός μοντέλου στροβιλισμού. Μέχρι στιγμής είναι γνωστό ένας μεγάλος αριθμός απόδιάφορα μοντέλα αναταράξεων που χρησιμοποιούνται για το κλείσιμο των εξισώσεων Reynolds. Τα μοντέλα στροβιλισμού ταξινομούνται ανάλογα με τον αριθμό των παραμέτρων για τα χαρακτηριστικά του στροβιλισμού, αντίστοιχα, μιας παραμέτρου, δύο και τριών παραμέτρων.
Τα περισσότερα ημι-εμπειρικά μοντέλα στροβιλισμού, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, χρησιμοποιούν την «υπόθεση της εντοπιότητας του μηχανισμού τυρβώδους μεταφοράς», σύμφωνα με την οποία ο μηχανισμός μεταφοράς τυρβώδους ορμής καθορίζεται πλήρως καθορίζοντας τις τοπικές παραγώγους των μέσων ταχυτήτων και φυσικές ιδιότητεςυγρά. Αυτή η υπόθεση δεν λαμβάνει υπόψη την επίδραση των διεργασιών που συμβαίνουν μακριά από το υπό εξέταση σημείο.
Τα πιο απλά είναι μοντέλα μιας παραμέτρου που χρησιμοποιούν την έννοια του τυρβώδους ιξώδους «n t», Και οι αναταράξεις υποτίθεται ότι είναι ισότροπες. Τροποποιημένη έκδοση του μοντέλου "n t-92" συνιστάται για μοντελοποίηση πίδακα και διαχωρισμένων ροών. Το μοντέλο μιας παραμέτρου "S-A" (Spalart - Almaras), το οποίο περιέχει την εξίσωση μεταφοράς για την ποσότητα, δίνει επίσης καλή συμφωνία με τα πειραματικά αποτελέσματα.
Η έλλειψη μοντέλων με μία εξίσωση μεταφοράς οφείλεται στο γεγονός ότι δεν έχουν πληροφορίες για την κατανομή της κλίμακας αναταράξεων μεγάλο... Με το ποσό μεγάλοεπηρεάζονται οι διαδικασίες μεταφοράς, μέθοδοι σχηματισμού στροβιλισμού, διασποράς τυρβώδους ενέργειας. Καθολική εξάρτηση για προσδιορισμό μεγάλοδεν υπάρχει. Εξίσωση για την κλίμακα των αναταράξεων μεγάλοσυχνά αποδεικνύεται ότι είναι ακριβώς η εξίσωση που καθορίζει την ακρίβεια του μοντέλου και, κατά συνέπεια, την περιοχή εφαρμογής του. Βασικά, το πεδίο εφαρμογής αυτών των μοντέλων περιορίζεται σε σχετικά απλές διατμητικές ροές.
Σε μοντέλα δύο παραμέτρων, εκτός από την κλίμακα αναταράξεων μεγάλο, ο ρυθμός διασποράς της τυρβώδους ενέργειας χρησιμοποιείται ως δεύτερη παράμετρος . Τέτοια μοντέλα χρησιμοποιούνται συχνότερα στη σύγχρονη υπολογιστική πρακτική και περιέχουν τις εξισώσεις μεταφοράς ενέργειας στροβιλισμού και διασποράς ενέργειας.
Ένα πολύ γνωστό μοντέλο περιλαμβάνει εξισώσεις για τη μεταφορά ενέργειας στροβιλισμού κ και ο ρυθμός διασποράς της τυρβώδους ενέργειας ε. Μοντέλα όπως " κ- ε" μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για ροές κοντά στον τοίχο όσο και για πιο περίπλοκες διαχωρισμένες ροές.
Τα μοντέλα δύο παραμέτρων χρησιμοποιούνται στην έκδοση χαμηλού και υψηλού Reynolds. Στην πρώτη, λαμβάνεται άμεσα υπόψη ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης μοριακής και τυρβώδους μεταφοράς κοντά σε στερεά επιφάνεια. Στην έκδοση High Reynolds, ο μηχανισμός της τυρβώδους μεταφοράς κοντά σε ένα συμπαγές όριο περιγράφεται από ειδικές συναρτήσεις κοντά στον τοίχο που συνδέουν τις παραμέτρους ροής με την απόσταση από τον τοίχο.
Επί του παρόντος, τα πιο πολλά υποσχόμενα μοντέλα περιλαμβάνουν τα μοντέλα SSG και Gibson-Launder, τα οποία χρησιμοποιούν τη μη γραμμική σχέση μεταξύ του τανυστή τυρβώδους τάσης Reynolds και του τανυστή των μέσων ρυθμών παραμόρφωσης. Σχεδιάστηκαν για να βελτιώσουν την πρόβλεψη των ρευμάτων διαχωρισμού. Δεδομένου ότι όλα τα στοιχεία τανυστή υπολογίζονται σε αυτά, απαιτούν μεγάλους πόρους υπολογιστή σε σύγκριση με μοντέλα δύο παραμέτρων.
Για σύνθετες διαχωρισμένες ροές, αποκαλύφθηκαν ορισμένα πλεονεκτήματα με τη χρήση μοντέλων μιας παραμέτρου «n t-92 "," S-A "στην ακρίβεια της πρόβλεψης των παραμέτρων ροής και στον ρυθμό καταμέτρησης σε σύγκριση με μοντέλα δύο παραμέτρων.
Για παράδειγμα, το πρόγραμμα "STAR-CD" προβλέπει τη χρήση μοντέλων όπως " κ- e », Spalart - Almaras,« SSG »,« Gibson-Launder », καθώς και η μέθοδος μεγάλης δίνης« LES », και η μέθοδος« DES ». Οι δύο τελευταίες μέθοδοι είναι πιο κατάλληλες για τον υπολογισμό της κίνησης του αέρα σε σύνθετες γεωμετρίες, όπου θα εμφανιστούν πολλές χωριστές περιοχές δίνης, αλλά απαιτούν μεγάλους υπολογιστικούς πόρους.
Τα αποτελέσματα υπολογισμού εξαρτώνται σημαντικά από την επιλογή του υπολογιστικού πλέγματος. Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται ειδικά προγράμματα πλέγματος. Τα κελιά πλέγματος μπορούν να έχουν διαφορετικά σχήματα και μεγέθη για να ταιριάζουν καλύτερα στη συγκεκριμένη εφαρμογή σας. Ο απλούστερος τύπος πλέγματος είναι όταν τα κελιά είναι ίδια και έχουν κυβικό ή ορθογώνιο σχήμα. Τα υπολογιστικά προγράμματα γενικής χρήσης που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος στη μηχανική πρακτική επιτρέπουν την εργασία σε αυθαίρετα μη δομημένα πλέγματα.
Για την πραγματοποίηση υπολογισμών για την αριθμητική προσομοίωση προβλημάτων αερισμού, είναι απαραίτητο να οριστούν οι οριακές και αρχικές συνθήκες, π.χ. τιμές εξαρτημένων μεταβλητών ή οι κανονικές διαβαθμίσεις τους στα όρια του υπολογιστικού τομέα.
Προδιαγραφή με επαρκή βαθμό ακρίβειας των γεωμετρικών χαρακτηριστικών του υπό μελέτη αντικειμένου. Για τους σκοπούς αυτούς, είναι δυνατό να προτείνουμε πακέτα όπως "SolidWorks", "Pro / Engeneer", "NX Nastran" για την κατασκευή τρισδιάστατων μοντέλων. Κατά την κατασκευή ενός υπολογιστικού πλέγματος, ο αριθμός των κελιών επιλέγεται έτσι ώστε να προκύπτει μια αξιόπιστη λύση με ελάχιστο χρόνο υπολογισμού. Θα πρέπει να επιλεγεί ένα από τα ημι-εμπειρικά μοντέλα αναταράξεων, το οποίο είναι το πιο αποτελεσματικό για την εξεταζόμενη ροή.
V συμπέρασμαπροσθέτουμε ότι η καλή κατανόηση της ποιοτικής πτυχής των συνεχιζόμενων διαδικασιών είναι απαραίτητη προκειμένου να διατυπωθούν σωστά οι οριακές συνθήκες του προβλήματος και να αξιολογηθεί η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων. Η μοντελοποίηση των εκπομπών αερισμού στο στάδιο του σχεδιασμού των εγκαταστάσεων μπορεί να θεωρηθεί ως μία από τις πτυχές της μοντελοποίησης πληροφοριών με στόχο τη διασφάλιση της περιβαλλοντικής ασφάλειας της εγκατάστασης.
Αξιολογητές:
- Volikov Anatoly Nikolaevich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του Τμήματος Παροχής Θερμότητας και Αερίου και Προστασίας της Αεροπορικής Λεκάνης, FGBOU VPOI "SPBGASU", Αγία Πετρούπολη.
- Polushkin Vitaly Ivanovich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής, Καθηγητής του Τμήματος Θέρμανσης, Αερισμού και Κλιματισμού, FGBOU VPO "SPbGASU", Αγία Πετρούπολη.
Βιβλιογραφική αναφορά
Datsyuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ ΑΕΡΙΣΜΟΥ // Σύγχρονα προβλήματα επιστήμης και εκπαίδευσης. - 2012. - Νο. 5 .;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (ημερομηνία πρόσβασης: 17/10/2019). Εφιστούμε στην προσοχή σας τα περιοδικά που εκδίδονται από την "Ακαδημία Φυσικών Επιστημών"
Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα
Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.
Παρόμοια έγγραφα
Βασικά στοιχεία της λειτουργίας του συστήματος αυτόματο έλεγχοεξαερισμός παροχής και εξαγωγής, κατασκευή και μαθηματική περιγραφή του. Εξοπλισμός τεχνολογικής διεργασίας. Επιλογή και υπολογισμός του ρυθμιστή. Μελέτη σταθερότητας ATS, δείκτες ποιότητάς του.
θητεία, προστέθηκε 16/02/2011
γενικά χαρακτηριστικάκαι σκοπός, πεδίο εφαρμογής της πρακτικής εφαρμογής του συστήματος αυτόματου ελέγχου για τον εξαερισμό τροφοδοσίας και εξαγωγής. Αυτοματοποίηση της διαδικασίας ρύθμισης, των αρχών και των σταδίων εφαρμογής της. Η επιλογή των ταμείων και η οικονομική τους αιτιολόγηση.
διατριβή, προστέθηκε 04/10/2011
Ανάλυση των υφιστάμενων τυπικών σχημάτων αυτοματισμού εξαερισμού σε καταστήματα παραγωγής. Μαθηματικό μοντέλοδιαδικασία αερισμού βιομηχανικές εγκαταστάσεις, επιλογή και περιγραφή εργαλείων και ελέγχων αυτοματισμού. Υπολογισμός κόστους έργου αυτοματισμού.
διατριβή, προστέθηκε 06/11/2012
Συγκριτική ανάλυση τεχνικά χαρακτηριστικά τυπικά σχέδιαπύργους ψύξης. Στοιχεία συστημάτων ύδρευσης και ταξινόμηση τους. Μαθηματικό μοντέλο της διαδικασίας παροχής κυκλοφορούντος νερού, επιλογή και περιγραφή εξοπλισμού αυτοματισμού και στοιχείων ελέγχου.
διατριβή, προστέθηκε 09/04/2013
Γενικά χαρακτηριστικά του πετρελαιαγωγού. Κλιματικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά της τοποθεσίας. Γενική διάταξη του αντλιοστασίου. Αντλιοστάσια κορμού και φάρμα δεξαμενών PS-3 "Almetyevsk". Υπολογισμός του συστήματος τροφοδοσίας και εξαερισμού του αντλιοστασίου.
διατριβή, προστέθηκε 17/04/2013
Ανάλυση ανάπτυξης σχεδιαστικού έργου για διακοσμητικό μπαστούνι. Η εραλδική ως ειδικός κλάδος που ασχολείται με τη μελέτη των θυρεών. Μέθοδοι κατασκευής εργαλείων για μοντέλα που μοιάζουν με κερί. Στάδια υπολογισμού παροχής και εξαερισμού εξαγωγής για το διαμέρισμα τήξης.
διατριβή, προστέθηκε 26/01/2013
Περιγραφή της εγκατάστασης ως αντικείμενο αυτοματισμού, επιλογές για τη βελτίωση της τεχνολογικής διαδικασίας. Υπολογισμός και επιλογή στοιχείων ενός συγκροτήματος τεχνικών μέσων. Υπολογισμός του συστήματος αυτόματου ελέγχου. Ανάπτυξη λογισμικού εφαρμογών.
διατριβή, προστέθηκε 24/11/2014
V σύγχρονος κόσμοςδεν είναι πλέον δυνατό να γίνει χωρίς μαθηματική μοντελοποίηση της ροής του αέρα στο σχεδιασμό συστημάτων εξαερισμού.
Στον σύγχρονο κόσμο, δεν είναι πλέον δυνατό να γίνει χωρίς μαθηματική μοντελοποίηση της ροής του αέρα κατά το σχεδιασμό συστημάτων εξαερισμού. Οι συμβατικές τεχνικές μηχανικής είναι κατάλληλες για τυπικούς χώρους και τυπικές λύσειςμε διανομή αέρα. Όταν ένας σχεδιαστής έρχεται αντιμέτωπος με μη τυποποιημένα αντικείμενα, μέθοδοι μαθηματικής μοντελοποίησης θα πρέπει να τον βοηθήσουν. Το άρθρο είναι αφιερωμένο στη μελέτη της διανομής αέρα την κρύα εποχή στο κατάστημα παραγωγής σωλήνων. Αυτό το εργαστήριο είναι μέρος ενός εργοστασιακού συγκροτήματος που βρίσκεται σε ένα έντονα ηπειρωτικό κλίμα.
Πίσω στον 19ο αιώνα, διαφορικές εξισώσειςνα περιγράψει τη ροή υγρών και αερίων. Διατυπώθηκαν από τον Γάλλο φυσικό Louis Navier και τον Βρετανό μαθηματικό George Stokes. Οι εξισώσεις Navier - Stokes είναι από τις πιο σημαντικές στην υδροδυναμική και χρησιμοποιούνται στη μαθηματική μοντελοποίηση πολλών φυσικών φαινομένων και τεχνικών προβλημάτων.
Ανά τα τελευταία χρόνιασυσσώρευσε μια μεγάλη ποικιλία από γεωμετρικά και θερμοδυναμικά πολύπλοκα αντικείμενα στην κατασκευή. Η χρήση μεθόδων υπολογιστικής ρευστοδυναμικής αυξάνει σημαντικά τις δυνατότητες σχεδιασμού συστημάτων εξαερισμού, καθιστώντας δυνατή την πρόβλεψη με υψηλό βαθμό ακρίβειας των κατανομών της ταχύτητας, της πίεσης, της θερμοκρασίας, της συγκέντρωσης των εξαρτημάτων σε οποιοδήποτε σημείο ενός κτιρίου ή οποιουδήποτε από τους χώρους του. .
Η εντατική χρήση των μεθόδων υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ξεκίνησε το 2000, όταν εμφανίστηκαν τα καθολικά κελύφη λογισμικού (πακέτα CFD), τα οποία επέτρεψαν την εύρεση αριθμητικών λύσεων στο σύστημα εξισώσεων Navier - Stokes σε σχέση με ένα αντικείμενο ενδιαφέροντος. Από τότε η «BURO ΤΕΧΝΙΚΗ» ασχολείται με τη μαθηματική μοντελοποίηση σε σχέση με τα προβλήματα εξαερισμού και κλιματισμού.
Περιγραφή της εργασίας
Σε αυτή τη μελέτη, πραγματοποιήθηκαν αριθμητικές προσομοιώσεις χρησιμοποιώντας το STAR-CCM +, ένα πακέτο CFD που αναπτύχθηκε από την CD-Adapco. Λειτουργικότητα αυτό το πακέτοόταν η επίλυση προβλημάτων αερισμού ήταν
Έχει δοκιμαστεί επανειλημμένα σε αντικείμενα ποικίλης πολυπλοκότητας, από χώρους γραφείων έως αίθουσες θεάτρων και στάδια.
Το πρόβλημα παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον τόσο από την άποψη του σχεδιασμού όσο και της μαθηματικής μοντελοποίησης.
Θερμοκρασία εξωτερικού αέρα -31°C. Υπάρχουν αντικείμενα με σημαντική εισροή θερμότητας στο δωμάτιο: φούρνος σβέσης, κλίβανος σκλήρυνσης κ.λπ. Έτσι, υπάρχουν μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των εξωτερικών δομών εγκλεισμού και των εσωτερικών αντικειμένων που παράγουν θερμότητα. Κατά συνέπεια, η συμβολή της μεταφοράς θερμότητας ακτινοβολίας δεν μπορεί να παραμεληθεί στην προσομοίωση. Μια επιπλέον δυσκολία στη μαθηματική διατύπωση του προβλήματος έγκειται στο γεγονός ότι ένα βαρύ τρένο με θερμοκρασία -31 ° C εισάγεται στο κτίριο πολλές φορές ανά βάρδια. Σταδιακά θερμαίνεται, δροσίζοντας τον αέρα γύρω του.
Για να διατηρηθεί η απαιτούμενη θερμοκρασία αέρα στον όγκο του εργαστηρίου (στην κρύα εποχή τουλάχιστον 15 ° C), το έργο προβλέπει συστήματα εξαερισμού και κλιματισμού. Στο στάδιο του σχεδιασμού, υπολογίστηκαν ο ρυθμός ροής και η θερμοκρασία του παρεχόμενου αέρα που είναι απαραίτητα για τη διατήρηση των απαιτούμενων παραμέτρων. Το ερώτημα παρέμενε - πώς να παρέχεται αέρας στον όγκο του συνεργείου για να εξασφαλιστεί η πιο ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας σε όλο τον όγκο. Η μοντελοποίηση έδωσε τη δυνατότητα για σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα (δύο έως τρεις εβδομάδες) να δούμε το μοτίβο ροής αέρα για πολλές επιλογές παροχής αέρα και στη συνέχεια να τις συγκρίνουμε.
ΣΤΑΔΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΣ ΜΟΝΤΕΛΗΣΗΣ
- Χτίζοντας σταθερή γεωμετρία.
- Διαχωρισμός του χώρου εργασίας σε κελιά του υπολογιστικού πλέγματος.Θα πρέπει να προβλεφθούν εκ των προτέρων οι περιοχές στις οποίες θα απαιτηθεί πρόσθετη βελτίωση των κυττάρων. Κατά την κατασκευή ενός πλέγματος, είναι πολύ σημαντικό να βρείτε μια μέση λύση όπου το μέγεθος του κελιού είναι αρκετά μικρό για να ληφθούν σωστά αποτελέσματα, ενώ ο συνολικός αριθμός κελιών δεν θα είναι τόσο μεγάλος ώστε να σύρετε τον χρόνο υπολογισμού σε ένα απαράδεκτο χρονικό πλαίσιο. Επομένως, η κατασκευή πλέγματος είναι μια ολόκληρη τέχνη που συνοδεύεται από εμπειρία.
- Ρύθμιση των ορίων και των αρχικών συνθηκών σύμφωνα με τη δήλωση προβλήματος.Απαιτείται κατανόηση των ιδιαιτεροτήτων των εργασιών αερισμού. Σημαντικό ρόλο στην προετοιμασία του υπολογισμού διαδραματίζει σωστή επιλογήμοντέλα αναταράξεων.
- Επιλογή κατάλληλου φυσικού μοντέλου και μοντέλου αναταράξεων.
Αποτελέσματα προσομοίωσης
Για να λυθεί το πρόβλημα που εξετάζεται σε αυτό το άρθρο, πέρασαν όλα τα στάδια της μαθηματικής μοντελοποίησης.
Για να συγκριθεί η απόδοση του αερισμού, επιλέχθηκαν τρεις επιλογές παροχής αέρα: σε γωνίες προς την κατακόρυφη 45 °, 60 ° και 90 °. Ο αέρας τροφοδοτούνταν από τυπικές γρίλιες διανομής αέρα.
Τα πεδία θερμοκρασίας και ταχύτητας που προέκυψαν ως αποτέλεσμα του υπολογισμού σε διάφορες γωνίες παροχής αέρα φαίνονται στο Σχ. 1.
Μετά την ανάλυση των αποτελεσμάτων, η γωνία παροχής αέρα ίση με 90 ° επιλέχθηκε ως η πιο επιτυχημένη από τις εξεταζόμενες επιλογές για τον αερισμό του συνεργείου. Με αυτή τη μέθοδο τροφοδοσίας δεν δημιουργούνται αυξημένες ταχύτητες περιοχή εργασίαςκαι είναι δυνατό να επιτευχθεί μια αρκετά ομοιόμορφη εικόνα θερμοκρασίας και ταχύτητας σε όλο τον όγκο του συνεργείου.
Τελική απόφαση
Πεδία θερμοκρασίας και ταχύτητας σε τρία διατομέςπου διέρχεται από τις γρίλιες τροφοδοσίας φαίνονται στο Σχ. 2 και 3. Η κατανομή της θερμοκρασίας σε όλο το δωμάτιο είναι ομοιόμορφη. Μόνο στην περιοχή που είναι συγκεντρωμένοι οι φούρνοι είναι περισσότεροι υψηλές αξίεςθερμοκρασία κάτω από την οροφή. Υπάρχει μια πιο κρύα περιοχή στη δεξιά γωνία του δωματίου πιο μακριά από τους φούρνους. Εδώ μπαίνουν κρύες άμαξες από το δρόμο.
Από το σχ. 3 φαίνεται καθαρά πώς διαδίδονται οι οριζόντιοι πίδακες του παρεχόμενου αέρα. Με αυτή τη μέθοδο τροφοδοσίας, ο πίδακας τροφοδοσίας έχει αρκετά μεγάλη εμβέλεια. Έτσι, σε απόσταση 30 m από το πλέγμα, η ταχύτητα ρεύματος είναι 0,5 m / s (στην έξοδο από το πλέγμα, η ταχύτητα είναι 5,5 m / s). Στο υπόλοιπο δωμάτιο, η κινητικότητα του αέρα είναι χαμηλή, στο επίπεδο των 0,3 m / s.
Ο θερμαινόμενος αέρας από τον κλίβανο σκλήρυνσης εκτρέπει το ρεύμα αέρα τροφοδοσίας προς τα πάνω (Εικ. 4 και 5). Η σόμπα θερμαίνει πολύ τον αέρα γύρω της. Η θερμοκρασία στο πάτωμα είναι υψηλότερη εδώ από ό,τι στη μέση του δωματίου.
Το πεδίο θερμοκρασίας και οι γραμμές εξορθολογισμού σε δύο τμήματα του hot shop φαίνονται στην Εικ. 6.
συμπεράσματα
Οι υπολογισμοί κατέστησαν δυνατή την ανάλυση της αποτελεσματικότητας διαφορετικοί τρόποιπαροχή αέρα στο συνεργείο σωλήνων. Διαπιστώθηκε ότι όταν παρέχεται με οριζόντιο ρεύμα, ο παρεχόμενος αέρας εξαπλώνεται περαιτέρω μέσα στο δωμάτιο, συμβάλλοντας στην πιο ομοιόμορφη θέρμανση του. Αυτό δεν δημιουργεί περιοχές με υπερβολική κινητικότητα αέρα στην περιοχή εργασίας, όπως συμβαίνει όταν ο αέρας τροφοδοσίας παρέχεται υπό γωνία προς τα κάτω.
Η χρήση μαθηματικών μεθόδων μοντελοποίησης σε προβλήματα εξαερισμού και κλιματισμού είναι μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση, που επιτρέπει στο στάδιο του σχεδιασμού να διορθωθεί η λύση, να αποφευχθεί η ανάγκη διόρθωσης ανεπιτυχών λύσεων σχεδιασμού μετά τη θέση σε λειτουργία των αντικειμένων. ●
Ντάρια Ντενισίκινα -
Προϊστάμενος του Τμήματος "Μαθηματική Μοντελοποίηση"?
Μαρία Λουκανίνα -
Επικεφαλής Μηχανικός του Τμήματος «Μαθηματική Μοντελοποίηση»;
Μιχαήλ Σαμολέτοφ -
Εκτελεστικός Διευθυντής της LLC "MM-Technologies"
Πρόβλεψη θερμικές συνθήκεςστους εξυπηρετούμενους χώρους είναι μια πολυπαραγοντική εργασία. Είναι γνωστό ότι το θερμικό καθεστώς δημιουργείται με τη βοήθεια συστημάτων θέρμανσης, εξαερισμού και κλιματισμού. Ωστόσο, κατά το σχεδιασμό συστημάτων θέρμανσης, δεν λαμβάνονται υπόψη οι επιπτώσεις των ρευμάτων αέρα που δημιουργούνται από άλλα συστήματα. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι η επίδραση των ροών αέρα στο θερμικό καθεστώς μπορεί να είναι ασήμαντη με την τυπική κινητικότητα του αέρα στους εξυπηρετούμενους χώρους.
Εφαρμογή συστημάτων ακτινοβολούμενη θέρμανσηαπαιτεί νέες προσεγγίσεις. Αυτό περιλαμβάνει την ανάγκη συμμόρφωσης με τα πρότυπα έκθεσης του ανθρώπου στους χώρους εργασίας και να λαμβάνεται υπόψη η κατανομή της ακτινοβολούμενης θερμότητας στις εσωτερικές επιφάνειες των κατασκευών που περικλείουν. Πράγματι, με τη θέρμανση με ακτινοβολία, αυτές οι επιφάνειες θερμαίνονται κυρίως, οι οποίες, με τη σειρά τους, εκπέμπουν θερμότητα στο δωμάτιο μέσω μεταφοράς και ακτινοβολίας. Λόγω αυτού, διατηρείται η απαιτούμενη εσωτερική θερμοκρασία αέρα.
Κατά κανόνα, για τους περισσότερους τύπους χώρων, μαζί με συστήματα θέρμανσης, απαιτούνται συστήματα εξαερισμού. Έτσι, όταν χρησιμοποιείτε συστήματα θέρμανσης με ακτινοβόλο αέριο, το δωμάτιο πρέπει να είναι εξοπλισμένο με συστήματα εξαερισμού. Η ελάχιστη ανταλλαγή αέρα στις εγκαταστάσεις με την απελευθέρωση επιβλαβών αερίων και ατμών ορίζεται από το SP 60.13330.12. Η θέρμανση, ο εξαερισμός και ο κλιματισμός είναι τουλάχιστον μία φορά και σε ύψος μεγαλύτερο από 6 m - τουλάχιστον 6 m 3 ανά 1 m 2 επιφάνειας δαπέδου. Επιπλέον, η απόδοση των συστημάτων εξαερισμού καθορίζεται επίσης από το σκοπό των χώρων και υπολογίζεται από τις συνθήκες αφομοίωσης εκπομπών θερμότητας ή αερίων ή αντιστάθμισης τοπικής αναρρόφησης. Φυσικά, η ποσότητα της ανταλλαγής αέρα πρέπει επίσης να ελεγχθεί για την κατάσταση αφομοίωσης των προϊόντων καύσης. Η αντιστάθμιση των όγκων του αέρα εξαγωγής πραγματοποιείται από συστήματα εξαερισμός παροχής... Στην περίπτωση αυτή, σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση του θερμικού καθεστώτος στους εξυπηρετούμενους χώρους έχουν οι πίδακες τροφοδοσίας και η θερμότητα που εισάγουν από αυτούς.
Μέθοδος έρευνας και αποτελέσματα
Έτσι, καθίσταται απαραίτητο να αναπτυχθεί ένα κατά προσέγγιση μαθηματικό μοντέλο των πολύπλοκων διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας που λαμβάνουν χώρα σε ένα δωμάτιο με θέρμανση και αερισμό ακτινοβολίας. Το μαθηματικό μοντέλο είναι ένα σύστημα εξισώσεων για τις ισορροπίες αέρα-θερμότητας για χαρακτηριστικούς όγκους και επιφάνειες ενός δωματίου.
Η λύση του συστήματος σας επιτρέπει να προσδιορίσετε τις παραμέτρους του αέρα στις περιοχές που εξυπηρετούνται όταν διαφορετικές επιλογέςτοποθέτηση συσκευών θέρμανσης με ακτινοβολία, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση των συστημάτων εξαερισμού.
Ας εξετάσουμε την κατασκευή ενός μαθηματικού μοντέλου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός δωματίου παραγωγής εξοπλισμένου με σύστημα θέρμανσης ακτινοβολίας και χωρίς άλλες πηγές απελευθέρωσης θερμότητας. Οι ροές θερμότητας από τα θερμαντικά σώματα κατανέμονται ως εξής. Τα συναγωγικά ρεύματα ανεβαίνουν στην επάνω ζώνη κάτω από την οροφή και εκπέμπουν θερμότητα στην εσωτερική επιφάνεια. Η ακτινοβολούμενη συνιστώσα της ροής θερμότητας του εκπομπού γίνεται αντιληπτή από τις εσωτερικές επιφάνειες των εξωτερικών δομών που περικλείουν το δωμάτιο. Με τη σειρά τους, αυτές οι επιφάνειες εκπέμπουν θερμότητα μέσω μεταφοράς στον εσωτερικό αέρα και ακτινοβολία σε άλλες εσωτερικές επιφάνειες. Μέρος της θερμότητας μεταφέρεται μέσω των εξωτερικών δομών που περικλείουν στον εξωτερικό αέρα. Το υπολογισμένο σχήμα μεταφοράς θερμότητας φαίνεται στο Σχ. 1α.
Ας εξετάσουμε την κατασκευή ενός μαθηματικού μοντέλου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός δωματίου παραγωγής εξοπλισμένου με σύστημα θέρμανσης ακτινοβολίας και χωρίς άλλες πηγές απελευθέρωσης θερμότητας. Τα συναγωγικά ρεύματα ανεβαίνουν στην επάνω ζώνη κάτω από την οροφή και εκπέμπουν θερμότητα στην εσωτερική επιφάνεια. Η ακτινοβολούμενη συνιστώσα της ροής θερμότητας του εκπομπού γίνεται αντιληπτή από τις εσωτερικές επιφάνειες των εξωτερικών δομών που περικλείουν το δωμάτιο
Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε την κατασκευή του σχήματος κυκλοφορίας ροής αέρα (Εικ. 1β). Ας πάρουμε το πρόγραμμα οργάνωσης ανταλλαγής αέρα ανανέωσης. Ο αέρας παρέχεται σε ποσότητα Μ pr προς την κατεύθυνση της εξυπηρετούμενης περιοχής και αφαιρείται από την επάνω περιοχή με παροχή Μσε = Μπρ. Στο επίπεδο της κορυφής της περιοχής εξυπηρέτησης, ο ρυθμός ροής αέρα στον πίδακα είναι Μσ. Η αύξηση του ρυθμού ροής αέρα στον πίδακα τροφοδοσίας οφείλεται στον αέρα που κυκλοφορεί, ο οποίος αποσυνδέεται από τον πίδακα.
Ας εισαγάγουμε υπό όρους όρια ροών - επιφάνειες στις οποίες οι ταχύτητες έχουν μόνο συνιστώσες κανονικές προς αυτές. Στο σχ. 1β, τα όρια ροής φαίνονται με διακεκομμένη γραμμή. Στη συνέχεια θα επιλέξουμε τους υπολογισμένους όγκους: την εξυπηρετούμενη περιοχή (ο χώρος με τη συνεχή παραμονή των ανθρώπων). όγκους του πίδακα τροφοδοσίας και τις ροές μεταφοράς κοντά στο τοίχωμα. Η κατεύθυνση των ροών μεταφοράς κοντά στον τοίχο εξαρτάται από την αναλογία των θερμοκρασιών της εσωτερικής επιφάνειας των εξωτερικών δομών εγκλεισμού και του αέρα του περιβάλλοντος. Στο σχ. Το Σχήμα 1b δείχνει ένα διάγραμμα με φθίνουσα συναγωγική ροή κοντά στο τοίχωμα.
Έτσι, η θερμοκρασία του αέρα στην εξυπηρετούμενη περιοχή tΤο wz σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της ανάμειξης αέρα των πίδακες τροφοδοσίας, των ροών μεταφοράς κοντά στο τοίχωμα και της μεταφοράς θερμότητας από εσωτερικές επιφάνειεςδάπεδο και τοίχους.
Λαμβάνοντας υπόψη τα αναπτυγμένα σχήματα ανταλλαγής θερμότητας και κυκλοφορίας των ροών αέρα (Εικ. 1), θα συνθέσουμε τις εξισώσεις των ισορροπιών θερμότητας-αέρα για τους επιλεγμένους όγκους:
Εδώ Με- θερμοχωρητικότητα αέρα, J / (kg ° С); Qαπό είναι η ισχύς του συστήματος θέρμανσης με ακτινοβολία αερίου, W; Qμε και Q* γ - μεταφορά θερμότητας μέσω μεταφοράς στις εσωτερικές επιφάνειες του τοίχου εντός της περιοχής εξυπηρέτησης και του τοίχου πάνω από την περιοχή εξυπηρέτησης, W. tσελ, tγ και t wz είναι η θερμοκρασία του αέρα στο ρεύμα τροφοδοσίας στην είσοδο της περιοχής εργασίας, στη ροή μεταφοράς κοντά στον τοίχο και στην περιοχή εργασίας, ° C. QΤο TP είναι η απώλεια θερμότητας του δωματίου, W, ίση με το άθροισμα της απώλειας θερμότητας μέσω των εξωτερικών δομών που περικλείουν:
Ο ρυθμός ροής αέρα στο ρεύμα τροφοδοσίας στην είσοδο στην περιοχή εξυπηρέτησης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τις εξαρτήσεις που λαμβάνονται από το M.I.Grimitlin.
Για παράδειγμα, για διαχυτές που παράγουν συμπαγείς πίδακες, ο ρυθμός ροής στον πίδακα είναι:
που Μ- συντελεστής απόσβεσης ταχύτητας. φά 0 - περιοχή διατομής του σωλήνα εισόδου του διανομέα αέρα, m 2. Χ- απόσταση από τον διανομέα αέρα έως το σημείο εισόδου στην περιοχή εξυπηρέτησης, m. ΠΡΟΣ ΤΟ n - συντελεστής μη ισοθερμικότητας.
Η κατανάλωση αέρα στη ροή μεταφοράς κοντά στον τοίχο καθορίζεται από:
που tс - θερμοκρασία της εσωτερικής επιφάνειας των εξωτερικών τοιχωμάτων, ° C.
Εξισώσεις ισορροπία θερμότηταςγια οριακές επιφάνειες είναι:
Εδώ Qντο, Q* γ, Q pl και Q Fri - μεταφορά θερμότητας με συναγωγή στις εσωτερικές επιφάνειες του τοίχου εντός της εξυπηρετούμενης περιοχής - ο τοίχος πάνω από την περιοχή εξυπηρέτησης, το δάπεδο και το κάλυμμα, αντίστοιχα. Q tp.s, Q* TP.s., Q TP.pl, Q tp.pt - απώλεια θερμότητας μέσω των αντίστοιχων δομών. Wμε, W* γ, W pl, WΡοές θερμότητας ακτινοβολίας Fri από τον πομπό εισέρχονται σε αυτές τις επιφάνειες. Η μεταφορά θερμότητας με συναγωγή καθορίζεται από τη γνωστή σχέση:
που Μ J - συντελεστής που προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη θέση της επιφάνειας και την κατεύθυνση της ροής θερμότητας. φά J - επιφάνεια, m 2; Δ t J είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του αέρα του περιβάλλοντος, ° C. J- δείκτης τύπου επιφάνειας.
Απώλεια θερμότητας QтJ μπορεί να εκφραστεί ως
που t n - θερμοκρασία εξωτερικού αέρα, ° C; t J - θερμοκρασίες εσωτερικών επιφανειών εξωτερικών δομών εγκλεισμού, ° C. Rκαι R n - θερμική αντίσταση και μεταφορά θερμότητας του εξωτερικού φράχτη, m 2 · ° C / W.
Έχει ληφθεί ένα μαθηματικό μοντέλο διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας υπό τη συνδυασμένη δράση ακτινοβολίας θέρμανσης και αερισμού. Τα αποτελέσματα της λύσης μας επιτρέπουν να αποκτήσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά του θερμικού καθεστώτος στο σχεδιασμό συστημάτων θέρμανσης ακτινοβολίας για κτίρια για διάφορους σκοπούς, εξοπλισμένα με συστήματα εξαερισμού.
Ροές ακτινοβολίας θερμότητας από θερμαντικά σώματα συστημάτων θέρμανσης ακτινοβολίας Wjυπολογίζονται μέσω των αμοιβαίων περιοχών ακτινοβολίας σύμφωνα με τη μέθοδο για αυθαίρετο προσανατολισμό των εκπομπών και των γύρω επιφανειών:
που Με 0 είναι η ικανότητα εκπομπής ενός απολύτως μαύρου σώματος, W / (m 2 · K 4). ε IJ - μειωμένη εκπομπή επιφανειών που εμπλέκονται στη μεταφορά θερμότητας Εγώκαι J; H IJ - αμοιβαία περιοχή ακτινοβολίας των επιφανειών Εγώκαι J m 2; ΤΕΓΩ - μέση θερμοκρασίαεπιφάνεια εκπομπής, που προσδιορίζεται από το ισοζύγιο θερμότητας του πομπού, K; Τ J είναι η θερμοκρασία της επιφάνειας που απορροφά τη θερμότητα, K.
Όταν αντικαθιστούμε εκφράσεις για ροές θερμότητας και ρυθμούς ροής αέρα σε πίδακες, λαμβάνουμε ένα σύστημα εξισώσεων που είναι ένα κατά προσέγγιση μαθηματικό μοντέλο διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας κατά τη θέρμανση με ακτινοβολία. Τα τυπικά προγράμματα υπολογιστή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση του συστήματος.
Λαμβάνεται ένα μαθηματικό μοντέλο διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας υπό τη συνδυασμένη δράση ακτινοβολίας θέρμανσης και αερισμού. Τα αποτελέσματα της λύσης μας επιτρέπουν να αποκτήσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά του θερμικού καθεστώτος στο σχεδιασμό συστημάτων θέρμανσης ακτινοβολίας για κτίρια για διάφορους σκοπούς, εξοπλισμένα με συστήματα εξαερισμού.
