Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni matemaatiline mudel. Kiirgusküttega ruumide soojusrežiimi matemaatiline mudel. Toite- ja väljatõmbe tsentrifugaalventilaatorid

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mihhail Samoletov

V kaasaegne maailm ventilatsioonisüsteemide projekteerimisel ei saa enam läbi ilma õhuvoolu matemaatilise modelleerimiseta.

Kaasaegses maailmas ei saa ventilatsioonisüsteemide projekteerimisel enam läbi ilma õhuvoolu matemaatilise modelleerimiseta. Tavapärased inseneritehnikad sobivad hästi tüüpilistesse ruumidesse ja standardlahendusedõhujaotuse teel. Kui disainer seisab silmitsi mittestandardsete objektidega, peaksid talle appi tulema matemaatilise modelleerimise meetodid. Artikkel on pühendatud õhujaotuse uurimisele külmal aastaajal torude tootmistsehhis. See töökoda on osa teravalt kontinentaalses kliimas asuvast tehasekompleksist.

Veel 19. sajandil diferentsiaalvõrrandid vedelike ja gaaside voolu kirjeldamiseks. Need on sõnastanud prantsuse füüsik Louis Navier ja Briti matemaatik George Stokes. Navier-Stokesi võrrandid on hüdrodünaamikas kõige olulisemad ja neid kasutatakse matemaatiline modelleerimine palju loodusnähtusi ja tehnilisi probleeme.

Per viimased aastad kogunud ehituses väga erinevaid geomeetriliselt ja termodünaamiliselt keerulisi objekte. Arvutuslike vedelike dünaamika meetodite kasutamine suurendab oluliselt ventilatsioonisüsteemide projekteerimise võimalusi, võimaldades suure täpsusega ennustada kiiruse, rõhu, temperatuuri ja komponentide kontsentratsiooni jaotusi hoone või selle ruumi mis tahes punktis. .

Arvutusvedeliku dünaamika meetodite intensiivne kasutamine sai alguse 2000. aastal, kui ilmusid universaalsed tarkvara kestad (CFD paketid), mis võimaldasid leida huvipakkuva objekti suhtes arvulisi lahendusi Navier - Stokesi võrrandisüsteemile. Sellest ajast peale on "BURO TEKHNIKI" tegelenud ventilatsiooni ja kliimaseadmete probleemide matemaatilise modelleerimisega.

Ülesande kirjeldus

Selles uuringus viidi läbi numbrilised simulatsioonid, kasutades CD-Adapco välja töötatud CFD paketti STAR-CCM +. Kasutatavus see pakett ventilatsiooniprobleemide lahendamisel oli
Seda on korduvalt katsetatud erineva keerukusega objektidel alates kontoriruumidest kuni teatrisaalide ja staadionideni.

Probleem pakub suurt huvi nii disaini kui ka matemaatilise modelleerimise seisukohalt.

Välisõhu temperatuur -31 °C. Ruumis on olulise soojussisendiga esemeid: karastusahi, karastusahi jne. Seega on väliste piirdekonstruktsioonide ja sisemiste soojust tekitavate objektide vahel suured temperatuuride erinevused. Järelikult ei saa simulatsioonis tähelepanuta jätta kiirgusliku soojusülekande panust. Ülesande matemaatilise sõnastamise lisaraskus seisneb selles, et mitu korda vahetuses tuuakse hoonesse raske rong, mille temperatuur on -31 °C. See soojeneb järk-järgult, jahutades ümbritsevat õhku.

Nõutava õhutemperatuuri säilitamiseks töökoja mahus (külmal aastaajal vähemalt 15 ° C) on projektis ette nähtud ventilatsiooni- ja kliimaseadmed. Projekteerimisetapis arvutati nõutavate parameetrite säilitamiseks vajalik tarnitava õhu voolukiirus ja temperatuur. Küsimus jäi - kuidas varustada õhku töökoja mahtu, et tagada võimalikult ühtlane temperatuurijaotus kogu mahus. Modelleerimine võimaldas suhteliselt lühikese aja jooksul (kaks kuni kolm nädalat) näha mitme õhuvarustusvõimaluse õhuvoolumustrit ja neid seejärel võrrelda.

MATEMAATILISE MODELLEERIMISE ETAPID

• Tahke geomeetria ehitamine.
• Tööruumi jagamine arvutusvõrgu lahtriteks. Eelnevalt tuleks ette näha alad, kus on vaja rakke täiendavalt täpsustada. Ruudustiku ehitamisel on väga oluline leida kuldne kesktee, kus lahtri suurus on õigete tulemuste saamiseks piisavalt väike, samas kui lahtrite koguarv ei oleks nii suur, et venitada arvutusaega vastuvõetamatu ajaraamini. Seetõttu on võre ehitamine terve kunst, mis tuleb kogemustega.
• Piir- ja lähtetingimuste seadmine vastavalt ülesandepüstitusele. Vajalik on arusaamine ventilatsiooniülesannete spetsiifikast. Arvutuse koostamisel mängib olulist rolli õige valik turbulentsi mudelid.
• Sobiva füüsilise mudeli ja turbulentsimudeli valimine.

Simulatsiooni tulemused

Käesolevas artiklis käsitletud probleemi lahendamiseks läbiti kõik matemaatilise modelleerimise etapid.

Ventilatsiooni efektiivsuse võrdlemiseks valiti kolm õhuvarustuse võimalust: vertikaalse nurga all 45 °, 60 ° ja 90 °. Õhk toideti tavalistest õhujaotusvõredest.

Erinevate etteandenurkade juures arvutatud temperatuuri- ja kiirusväljad sissepuhkeõhk on näidatud joonisel fig. üks.

Pärast tulemuste analüüsimist valiti töökoja ventilatsiooni kaalutud valikutest kõige edukamaks sissepuhkeõhu juurdevoolu nurk 90 °. Selle söötmismeetodiga ei tekitata suuremaid kiirusi tööpiirkond ning kogu töökoja mahu ulatuses on võimalik saavutada üsna ühtlane pilt temperatuurist ja kiirusest.

Lõplik otsus

Temperatuuri ja kiiruse väljad kolmes ristlõiked toitevõre läbivad on näidatud joonisel fig. 2 ja 3. Temperatuuri jaotus kogu ruumis on ühtlane. Ainult piirkonnas, kus ahjud on koondunud, on rohkem kõrged väärtused temperatuur lae all. Ahjudest kõige kaugemal asuvas ruumi paremas nurgas on külmem ala. Siia sisenevad külmad vagunid tänavalt.

Jooniselt fig. 3 on selgelt näha, kuidas toiteõhu horisontaalsed joad levivad. Selle toitemeetodi korral on toitejoa piisavalt pikk. Niisiis, võrest 30 m kaugusel on voolu kiirus 0,5 m / s (restist väljumisel kiirus 5,5 m / s). Ülejäänud ruumis on õhu liikuvus madal, tasemel 0,3 m / s.

Karastusahjust tulev kuumutatud õhk suunab sissepuhkeõhuvoolu ülespoole (joonis 4 ja 5). Ahi soojendab ümbritsevat õhku väga palju. Põranda temperatuur on siin kõrgem kui ruumi keskel.

Temperatuuriväli ja voolujooned kuuma poe kahes osas on näidatud joonisel fig. 6.

järeldused

Arvutused võimaldasid analüüsida efektiivsust erinevaid viiseõhuvarustus torutöökojale. Leiti, et horisontaalse vooluga varustamisel levib toidetav õhk ruumi kaugemale, aidates kaasa selle ühtlasemale soojendamisele. See ei tekita tööpiirkonnas liiga suure õhuliikuvusega piirkondi, nagu juhtub siis, kui sissepuhkeõhk juhitakse allapoole suunatud nurga all.

Matemaatiliste modelleerimismeetodite kasutamine ventilatsiooni- ja kliimaseadmete probleemide lahendamisel on väga paljulubav suund, mis võimaldab projekteerimisetapis lahendust korrigeerida, et vältida vajadust korrigeerida ebaõnnestunud projektlahendusi pärast objektide kasutuselevõttu. ●

Daria Denisikhina - "Matemaatilise modelleerimise" osakonna juhataja;
Maria Lukanina - "Matemaatilise modelleerimise" osakonna juhtivinsener;
Mihhail Samoletov - LLC "MM-Technologies" tegevdirektor

Glebov R.S., aspirant Tumanov M.P., tehnikateaduste kandidaat, dotsent

Antyushin S.S., magistrant (Moskva riiklik instituut Elektroonika ja matemaatika (Tehnikaülikool)

MATEMAATILISE MUDELI IDENTIFITSEERIMISE PRAKTILISED ASPEKTID

VENTILATSIOON

Seoses uute nõuete ilmnemisega ventilatsioonisüsteemidele ei suuda suletud juhtimisahelate häälestamise eksperimentaalsed meetodid automatiseerimisprobleeme täielikult lahendada. tehnoloogiline protsess... Eksperimentaalsetel häälestusmeetoditel on omased optimeerimiskriteeriumid (kontrollikvaliteedi kriteeriumid), mis piirab nende rakendusala. Kõiki nõudeid arvestava juhtimissüsteemi parameetriline süntees lähteülesanne, nõuab objekti matemaatilist mudelit. Artiklis analüüsitakse matemaatiliste mudelite struktuure ventilatsiooniseade, kaalutakse ventilatsiooniseadme identifitseerimise meetodit, hinnatakse saadud mudelite praktilise rakendamise võimalust.

Võtmesõnad: identifitseerimine, matemaatiline mudel, ventilatsiooniseade, matemaatilise mudeli eksperimentaalne uuring, matemaatilise mudeli kvaliteedikriteeriumid.

MATEMAATILISE MUDELI IDENTIFITSEERIMISE PRAKTILISED ASPEKTID

VENTILATSIOONI PAIGALDAMISEST

Seoses uute nõuete ilmnemisega ventilatsioonisüsteemidele ei suuda suletud juhtimiskontuuride reguleerimise eksperimentaalsed meetodid täielikult lahendada tehnoloogilise protsessi automatiseerimise probleemi. Eksperimentaalsetel reguleerimismeetoditel on seatud optimeerimise kriteeriumid (kvaliteedi kriteerium). juhtimise), mis piirab nende rakendusala. Juhtimissüsteemi parameetriline süntees, tehniline projekt, võttes arvesse kõiki nõudeid, nõuab objekti matemaatilist mudelit. Tulemuseks olevas artiklis on ventilatsioonipaigaldise matemaatiliste mudelite struktuuride analüüs, meetod. Ventilatsioonipaigaldise identifitseerimist arvestatakse, hinnatakse saadud mudelite praktikas rakendamise võimalust.

Märksõnad: identifitseerimine, matemaatiline mudel, ventilatsioonipaigaldis, matemaatilise mudeli eksperimentaalne uurimine, matemaatilise mudeli kvaliteedikriteeriumid.

Sissejuhatus

Ventilatsioonisüsteemide juhtimine on automaatika üks peamisi ülesandeid insenerisüsteemid hoone. Nõuded ventilatsiooniseadmete juhtimissüsteemidele on sõnastatud ajavahemikus kvaliteedikriteeriumide kujul.

Peamised kvaliteedikriteeriumid:

1. Transient time (tnn) – aeg, mille jooksul ventilatsiooniseade jõuab töörežiimi.

2. Püsiseisundi viga (eust) - sissepuhkeõhu temperatuuri maksimaalne lubatud kõrvalekalle seatud temperatuurist.

Kaudsed kvaliteedikriteeriumid:

3. Overshoot (Ah) – võimsuse ületamine ventilatsiooniseadme juhtimisel.

4. Võnkeaste (y) - ventilatsiooniseadmete liigne kulumine.

5. Sumbumise aste (y) - iseloomustab vajaliku temperatuurirežiimi kehtestamise kvaliteeti ja kiirust.

Ventilatsioonisüsteemi automatiseerimise põhiülesanne on kontrolleri parameetriline süntees. Parameetriline süntees seisneb regulaatori koefitsientide määramises, et tagada ventilatsioonisüsteemi kvaliteedikriteeriumid.

Ventilatsiooniseadme regulaatori sünteesiks valitakse praktikas mugavad insenerimeetodid, mis ei nõua objekti matemaatilise mudeli uurimist: meetod Ncbo18-21gler (W), meetod Chien- HropeS-Re8, wsk (SNK). TO kaasaegsed süsteemid ventilatsiooni automatiseerimine, kvaliteedinäitajatele esitatakse kõrgeid nõudeid, näidikute lubatud piirtingimusi kitseneb, ilmnevad mitmekriteeriumilised kontrolliprobleemid. Regulaatori häälestamise tehnilised meetodid ei võimalda muuta nendes sisalduvaid juhtimiskvaliteedi kriteeriume. Näiteks N2-meetodi kasutamisel regulaatori häälestamiseks on kvaliteedikriteeriumiks summutuse vähenemine, mis on võrdne neljaga, ja SAE-meetodi kasutamisel on kvaliteedikriteeriumiks maksimaalne pöördekiirus ülelöögi puudumisel. Nende meetodite kasutamine mitme kriteeriumi juhtimise probleemide lahendamisel nõuab koefitsientide täiendavat käsitsi reguleerimist. Juhtkontuuride häälestamise aeg ja kvaliteet sõltuvad antud juhul hooldusinseneri kogemusest.

Rakendus kaasaegsed vahendid ventilatsiooniagregaadi juhtimissüsteemi sünteesi matemaatiline modelleerimine parandab oluliselt juhtimisprotsesside kvaliteeti, vähendab süsteemi seadistamise aega ning võimaldab sünteesida ka algoritmilisi vahendeid õnnetuste tuvastamiseks ja ennetamiseks. Juhtimissüsteemi simuleerimiseks on vaja luua ventilatsiooniseadme (juhtimisobjekti) adekvaatne matemaatiline mudel.

Matemaatiliste mudelite praktiline kasutamine ilma adekvaatsust hindamata tekitab mitmeid probleeme:

1. Matemaatilise modelleerimise käigus saadud regulaatori seadistused ei taga praktikas kvaliteedinäitajate vastavust.

2. Sisseehitatud matemaatilise mudeliga (sundjuhtimine, Smithi ekstrapolaator jne) regulaatorite praktikas rakendamine võib põhjustada kvaliteedinäitajate halvenemist. Kui ajakonstant ei ühti või võimendus on liiga väike, pikeneb ventilatsiooniseadme töörežiimi jõudmise aeg, võimenduse ülehinnamisel, ventilatsiooniseadmete liigsel kulumisel jne.

3. Adaptiivsete kontrollerite praktiline rakendamine võrdlusmudeli järgi hinnanguga põhjustab ka kvaliteedinäitajate halvenemist, sarnaselt ülaltoodud näitele.

4. Optimaalse juhtimise meetoditega saadud regulaatori seadistused ei taga praktikas kvaliteedinäitajate vastavust.

Selle uuringu eesmärk on määrata ventilatsiooniseadme matemaatilise mudeli struktuur (piki juhtkontuuri temperatuuri režiim) ja selle sobivuse hindamine ventilatsioonisüsteemide õhu soojendamise tegelikele füüsikalistele protsessidele.

Juhtsüsteemide projekteerimise kogemus näitab, et reaalsele süsteemile adekvaatset matemaatilist mudelit on võimatu saada ainult süsteemi füüsikaliste protsesside teoreetiliste uuringute põhjal. Seetõttu viidi ventilatsiooniseadme mudeli sünteesimise käigus samaaegselt teoreetiliste uuringutega läbi katsed süsteemi matemaatilise mudeli – selle identifitseerimise – määramiseks ja täpsustamiseks.

Ventilatsioonisüsteemi tehnoloogiline protsess, katse korraldus

ja struktuurne identifitseerimine

Ventilatsioonisüsteemi juhtimisobjektiks on keskkliimaseade, milles töödeldakse õhuvoolu ja suunatakse see ventileeritavatesse ruumidesse. Kohaliku ventilatsiooni juhtimissüsteemi ülesanne on automaatselt hoida sissepuhkeõhu temperatuuri kanalis. Õhutemperatuuri hetkeväärtust hinnatakse toitekanalisse või mehitatud ruumi paigaldatud anduri abil. Sissepuhkeõhu temperatuuri juhib elektri- või veeboiler. Veeboileri kasutamisel on täiturmehhanismiks kolmekäiguline klapp, elektrisoojendi kasutamisel impulsslaiuse ehk türistori võimsusregulaator.

Sissepuhkeõhu temperatuuri standardne juhtimisalgoritm on suletud ahela automaatjuhtimissüsteem (ACS), mille juhtseadmeks on PID-kontroller. Näidatud on ventilatsiooni abil sissepuhkeõhu temperatuuri automatiseeritud reguleerimissüsteemi struktuur (joonis 1).

Riis. 1. Ventilatsiooniseadme automatiseeritud juhtimissüsteemi plokkskeem (sissepuhkeõhu temperatuuri reguleerimise kanal). Wreg - regulaatori PF, Zhio - täitevorgani PF, Wcal - küttekeha PF, Wvv - kanali ülekandefunktsioon. u1 - temperatuuri seadeväärtus, XI - temperatuur kanalis, XI - andurite näidud, E1 - juhtimisviga, U1 - regulaatori juhtimistegevus, U2 - regulaatori signaali töötlemine täiturmehhanismi poolt, U3 - soojus, mille kütteseade edastab kanal.

Ventilatsioonisüsteemi matemaatilise mudeli süntees eeldab, et iga selle koosseisu kuuluva ülekandefunktsiooni struktuur on teada. Süsteemi üksikute elementide ülekandefunktsioone sisaldava matemaatilise mudeli kasutamine on keeruline ülesanne ega taga praktikas üksikute elementide superpositsiooni algsüsteemiga. Matemaatilise mudeli tuvastamiseks saab ventilatsiooni juhtimissüsteemi struktuuri mugavalt jagada kaheks osaks: a priori teada (kontroller) ja tundmatu (objekt). Objekti ülekandefunktsioon ^ about) sisaldab: täitevorgani ülekandefunktsiooni ^ uo), küttekeha ülekandefunktsiooni ^ cal), õhukanali ülekandefunktsiooni ^ vv), anduri ülekandefunktsiooni ^ kuupäevad). Õhuvoolu temperatuuri reguleerimisel ventilatsiooniseadme tuvastamise ülesanne taandub küttekeha U1 täiturelemendi juhtsignaali ja õhuvoolu XI temperatuuri vahelise funktsionaalse seose kindlaksmääramisele.

Ventilatsiooniseadme matemaatilise mudeli struktuuri kindlaksmääramiseks on vaja läbi viia identifitseerimiskatse. Soovitud omaduste saamine on võimalik passiivse ja aktiivse katse abil. Passiivne katsemeetod põhineb protsessi kontrollitud parameetrite registreerimisel objekti normaalses töös, ilma et see põhjustaks sellesse tahtlikke häireid. Seadistamisetapi ajal ei tööta ventilatsioonisüsteem normaalselt, seega passiivne katsemeetod ei sobi meie eesmärkidele. Aktiivne katsemeetod põhineb teatud tehishäirete kasutamisel, mis on objektile sisse viidud vastavalt eelnevalt planeeritud programmile.

Objekti aktiivseks tuvastamiseks on kolm põhimeetodit: mööduvate karakteristikute meetod (objekti reaktsioon "sammule"), objekti perioodilise vormi signaalidega häirimise meetod (objekti reaktsioon harmoonilistele häiretele erinevad sagedused) ja objekti reaktsiooni meetod deltaimpulsile. Tänu ventilatsioonisüsteemide suurele inertsile (TOB ulatub kümnetest sekunditest kuni mitme minutini) on peri signaalide abil tuvastamine

Artikli edasiseks lugemiseks peate ostma täisteksti. Artiklid saadetakse vormingus PDF maksmisel märgitud postile. Tarneaeg on vähem kui 10 minutit... Ühe artikli maksumus - 150 rubla.

Sarnased teaduslikud tööd teemal "Loodus- ja täppisteaduste üld- ja kompleksprobleemid"

• ADAPTIIVNE ÕHUÜKSUSE JUHTIMINE DÜNAAMILISE SISSÕHUVOOLUGA

  R.S. GLEBOVM. P. TUMANOV - 2012

• Naftakaevanduste hädaolukordade juhtimise ja modelleerimise probleem

  M. Yu. Liskova ja I. S. Naumov - 2013

• PARAMEETRILISE JUHTIMISE TEOORIA RAKENDAMINE ÜLDTASAKAALUSE ARVUTUSLIKUD MUDELID

  ADILOV ŽEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASKAR ABDYKAPPAROVICH, BOROVSKI NIKOLAJ JURIEVICH, BOROVSKI YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOV BAKHYTVI-TURCHLY - 2010

• BIOKLIMAATSE KATUSE MODELLEERIMINE LOODUSLIKULT VENTILATSIOONIL

  OUEDRAOGO A., OUEDRAOGO I., PALM K., ZEGHMATI B. – 2008

Prognoosimine termilised tingimused teenindatavates piirkondades on mitmefaktoriline ülesanne. Teatavasti luuakse soojusrežiim kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmete abil. Küttesüsteemide projekteerimisel aga ei võeta arvesse teiste süsteemide tekitatud õhuvoolude mõju. See on osaliselt tingitud asjaolust, et õhuvoolude mõju termilisele režiimile võib tavapärase õhuliikuvuse korral teenindatavates piirkondades olla ebaoluline.

Kiirgusküttesüsteemide kasutamine nõuab uusi lähenemisi. See hõlmab vajadust järgida töökohtadel inimeste kokkupuute norme ja võtta arvesse kiirgussoojuse jaotumist ümbritsevate konstruktsioonide sisepindadel. Lõppude lõpuks, millal kiirgusküte valdavalt köetakse neid pindu, mis omakorda eraldavad konvektsiooni ja kiirgusega ruumi soojust. Tänu sellele säilib vajalik siseõhu temperatuur.

Reeglina on enamiku ruumide tüüpide jaoks koos küttesüsteemidega vaja ka ventilatsioonisüsteeme. Seega peab kiirgusega gaasiküttesüsteemide kasutamisel ruum olema varustatud ventilatsioonisüsteemidega. Minimaalne õhuvahetus ruumides, kus eralduvad kahjulikud gaasid ja aurud, on sätestatud SP 60.13330.12. Küte, ventilatsioon ja kliimaseade on vähemalt ühekordne ning üle 6 m kõrgusel - vähemalt 6 m 3 1 m 2 põrandapinna kohta. Lisaks sellele määrab ventilatsioonisüsteemide toimimise ka ruumide otstarve ja see arvutatakse soojuse või gaasi emissiooni assimilatsiooni või lokaalse imemise kompenseerimise tingimustest. Põlemisproduktide assimilatsiooni seisukorra osas tuleb loomulikult kontrollida ka õhuvahetuse mahtu. Väljatõmbeõhu mahtude kompenseerimine toimub süsteemide abil toiteventilatsioon... Sel juhul on hooldatavate piirkondade termilise režiimi kujunemisel oluline roll toitejugadel ja nende poolt juhitaval soojusel.

Uurimismeetod ja tulemused

Seega on vaja välja töötada ligikaudne matemaatiline mudel soojus- ja massiülekande keerulistest protsessidest, mis toimuvad kiirguskütte ja ventilatsiooniga ruumis. Matemaatiline mudel on võrrandisüsteem ruumi iseloomulike ruumalade ja pindade õhu-soojuse tasakaalu jaoks.

Süsteemi lahendus võimaldab määrata hooldatavate piirkondade õhu parameetreid millal erinevaid valikuid kiirguskütteseadmete paigutus, võttes arvesse ventilatsioonisüsteemide mõju.

Vaatleme matemaatilise mudeli koostamist kiirgusküttesüsteemiga varustatud tootmisruumi näitel, millel puuduvad muud soojuseraldusallikad. Radiaatorite soojusvood jaotuvad järgmiselt. Konvektiivvoolud tõusevad lae alla ülemisse tsooni ja annavad soojust sisepinnale. Emitteri soojusvoo kiirguskomponenti tajuvad ruumi väliste ümbritsevate konstruktsioonide sisepinnad. Need pinnad omakorda eraldavad soojust konvektsiooni teel siseõhku ja kiirgust teistele sisepindadele. Osa soojusest kandub läbi väliste ümbritsevate konstruktsioonide välisõhku. Arvutatud soojusülekande skeem on näidatud joonisel fig. 1a.

Vaatleme matemaatilise mudeli koostamist kiirgusküttesüsteemiga varustatud tootmisruumi näitel, millel puuduvad muud soojuseraldusallikad. Konvektiivvoolud tõusevad lae alla ülemisse tsooni ja annavad soojust sisepinnale. Emitteri soojusvoo kiirguskomponenti tajuvad ruumi väliste ümbritsevate konstruktsioonide sisepinnad

Järgmisena käsitleme õhuvoolu tsirkulatsiooni skeemi ülesehitust (joonis 1b). Võtame top-up õhuvahetuse korraldamise skeemi. Õhku tarnitakse koguses M pr hooldatava ala suunas ja eemaldatakse ülemisest piirkonnast voolukiirusega M sisse = M pr Hooldusala ülaosa tasemel on õhuvoolu kiirus joas M lk Õhuvoolu kiiruse suurenemine etteandejoas on tingitud ringlevast õhust, mis on joast lahti ühendatud.

Toome sisse voolude tingimuslikud piirid - pinnad, millel on kiirustel ainult neile normaalsed komponendid. Joonisel fig. 1b on voolu piirid näidatud katkendjoonega. Seejärel valime välja arvutatud mahud: hooldatav ala (ala, kus inimesed pidevalt viibivad); toitejoa ja seinalähedaste konvektiivvoogude mahud. Seinalähedaste konvektiivsete voolude suund sõltub välispiirdekonstruktsioonide sisepinna temperatuuride ja välisõhu temperatuuride suhtest. Joonisel fig. 1b on diagramm seinalähedase konvektiivvooluga laskuva vooluga.

Niisiis, õhutemperatuur hooldatavas piirkonnas t wz tekib toitejugade õhu segunemise, seinalähedaste konvektiivvoogude ja konvektiivse soojussisendi tulemusena sisepinnad põrand ja seinad.

Võttes arvesse väljatöötatud soojusvahetuse ja õhuvoogude ringluse skeeme (joonis 1), koostame valitud mahtude jaoks soojus-õhu tasakaalu võrrandid:

Siin Koos- õhu soojusmahtuvus, J / (kg ° С); K alates on gaasi kiirgusküttesüsteemi võimsus, W; K koos ja K* c - konvektiivne soojusülekanne seina sisepindadel hooldatavas piirkonnas ja seinal hooldatava ala kohal, W; t pp, t c ja t wz on õhutemperatuur toitevoolus tööpiirkonna sissepääsu juures, seinalähedases konvektiivvoolus ja tööpiirkonnas, ° C; K TP on ruumi soojuskadu W, mis on võrdne väliste väliskonstruktsioonide kaudu tekkivate soojuskadude summaga:

Õhuvoolu kiirus toitevoos teeninduspiirkonna sissepääsu juures arvutatakse M.I.Grimitlini saadud sõltuvuste abil.

Näiteks kompaktseid jugasid tootvate difuusorite puhul on joa voolukiirus:

kus m- kiiruse summutustegur; F 0 - õhujaoturi sisselasketoru ristlõikepindala, m 2; x- kaugus õhujaoturist kuni teeninduspiirkonna sisenemispunktini, m; TO n - mitteisotermilisuse koefitsient.

Õhukulu seinalähedases konvektiivses voolus määratakse:

kus tс - välisseinte sisepinna temperatuur, ° C.

Võrrandid soojusbilanss piirpindade jaoks on:

Siin K c, K* c, K pl ja K P - konvektiivne soojusülekanne seina sisepindadel hooldatavas piirkonnas - vastavalt hooldatava ala kohal olev sein, põrand ja kate; K tp.s, K* TP.s., K TP.pl, K tp.pt - soojuskadu vastavate struktuuride kaudu; W koos, W* c, W pl, W Re - kiirgussoojusvood emitterist, mis sisenevad nendele pindadele. Konvektiivse soojusülekande määrab teadaolev seos:

kus m J - koefitsient, mis määratakse, võttes arvesse pinna asendit ja soojusvoo suunda; F J - pindala, m 2; Δ t J on pinna ja välisõhu temperatuuride erinevus, ° C; J- pinnatüübi indeks.

Soojuskadu KтJ saab väljendada kui

kus t n - välisõhu temperatuur, ° C; t J - väliste ümbritsevate konstruktsioonide sisepindade temperatuurid, ° C; R ja R n - välise tara soojustakistus ja soojusülekanne, m 2 · ° C / W.

Saadud on soojus- ja massiülekandeprotsesside matemaatiline mudel kiirguskütte ja ventilatsiooni koosmõjul. Lahenduse tulemused võimaldavad meil saada soojusrežiimi peamised omadused ventilatsioonisüsteemidega varustatud erineva otstarbega hoonete kiirgusküttesüsteemide projekteerimisel.

Kiirgusküttesüsteemide radiaatorite kiirgussoojusvood Wj arvutatakse vastastikuste kiirgusalade kaudu vastavalt meetodile emitterite ja ümbritsevate pindade suvaliseks orientatsiooniks:

kus Koos 0 on absoluutselt musta keha kiirgusvõime, W / (m 2 · K 4); ε IJ – soojusülekandes osalevate pindade vähenenud emissioon ma ja J; H IJ - pindade vastastikune kiirguspind ma ja J, m 2; T mina - keskmine temperatuur kiirgav pind, mis määratakse emitteri soojusbilansi järgi, K; T J on soojust neelava pinna temperatuur, K.

Asendades avaldiste soojusvoogude ja õhuvoolukiiruste jaoks jugades, saame võrrandisüsteemi, mis on kiirguskuumutamise ajal toimuva soojus- ja massiülekandeprotsesside ligikaudne matemaatiline mudel. Süsteemi lahendamiseks saab kasutada standardseid arvutiprogramme.

Saadakse soojus- ja massiülekandeprotsesside matemaatiline mudel kiirguskütte ja ventilatsiooni koosmõjul. Lahenduse tulemused võimaldavad meil saada soojusrežiimi peamised omadused ventilatsioonisüsteemidega varustatud erineva otstarbega hoonete kiirgusküttesüsteemide projekteerimisel.

Kirjeldagem selles jaotises juhtimissüsteemi põhielemente, andke neile tehniline omadus ja matemaatiline kirjeldus. Räägime lähemalt arendatavast süsteemist õhusoojendit läbiva sissepuhkeõhu temperatuuri automaatseks reguleerimiseks. Kuna valmistamise põhitoode on õhutemperatuur, siis võib diplomitöö raames jätta tähelepanuta matemaatiliste mudelite konstrueerimise ning tsirkulatsiooni ja õhuvoolu protsesside modelleerimise. Samuti võib selle ACS PVV toimimise matemaatilise põhjenduse jätta tähelepanuta ruumide arhitektuuri iseärasuste tõttu - läbi pilude ja tühimike toimub oluline välise ettevalmistamata õhu sissevool töökodadesse ja ladudesse. Seetõttu on selle töökoja töötajatel praktiliselt võimatu kogeda "hapnikunälga" igasuguse õhuvoolu kiiruse juures.

Seega jätame tähelepanuta ruumis õhujaotuse termodünaamilise mudeli koostamise, samuti õhuvoolu kiiruse ACS-i matemaatilise kirjelduse nende ebaotstarbekuse tõttu. Vaatleme lähemalt sissepuhkeõhu temperatuuri ACS-i väljatöötamist. Tegelikult on see süsteem õhutõrjeklapi asendi automaatseks reguleerimiseks sõltuvalt sissepuhkeõhu temperatuurist. Määrus – proportsionaalõigus väärtusi tasakaalustades.

Tutvustame ACS-is sisalduvaid põhielemente, anname nende tehnilised omadused, mis võimaldavad tuvastada nende juhtimise omadused. Seadmete ja automaatikatööriistade valikul lähtume nende tehnilistest andmelehtedest ja vana süsteemi varasematest insenertehnilistest arvutustest, samuti katsete ja katsetuste tulemustest.

Toite- ja väljatõmbe tsentrifugaalventilaatorid

Tavaline tsentrifugaalventilaator on spiraalses korpuses paiknevate töölabadega ratas, mille pöörlemisel sisselaskeava kaudu sisenev õhk siseneb labadevahelistesse kanalitesse ja liigub nende kanalite kaudu tsentrifugaaljõu toimel, kogutakse spiraalse korpuse kaudu. ja suunati selle väljalaskeavasse. Korpuse eesmärk on ka muuta dünaamiline pea staatiliseks. Surve suurendamiseks asetatakse korpuse taha difuusor. Joonisel fig. 4.1 näitab tsentrifugaalventilaatori üldist vaadet.

Tavaline tsentrifugaaltiivik koosneb labadest, tagumisest kettast, rummust ja esikettast. Valatud või meislitud rumm, mis on ette nähtud ratta paigaldamiseks võllile, on needitud, kruvitud või keevitatud tagumise ketta külge. Terad on needitud ketta külge. Terade esiservad on tavaliselt kinnitatud esirõnga külge.

Spiraalsed korpused on valmistatud lehtterasest ja paigaldatakse iseseisvatele tugedele, ventilaatorite lähedusse väike võimsus need on voodite külge kinnitatud.

Kui ratas pöörleb, kandub osa mootorile antavast energiast õhku. Ratta poolt tekitatav rõhk sõltub õhu tihedusest, geomeetriline kuju terad ja perifeerne kiirus labade otstes.

Tsentrifugaalventilaatorite labade väljalaskeservi saab painutada ettepoole, radiaalselt ja tahapoole. Kuni viimase ajani olid labade servad peamiselt ettepoole kõverdatud, kuna see võimaldas vähendada mõõtmed fännid. Tänapäeval leitakse sageli tahapoole kumerate labadega tiivikuid, sest see võimaldab tõsta efektiivsust. fänn.

Riis. 4.1

Ventilaatorite kontrollimisel tuleb silmas pidada, et labade väljalaskeava (mööda õhuteed) servad, et tagada põrutusteta sissepääs, peavad olema alati painutatud ratta pöörlemissuunale vastupidises suunas.

Samad ventilaatorid võivad pöörlemiskiiruse muutumisel olla erineva vooluhulgaga ja erineva rõhuga, olenevalt mitte ainult ventilaatori omadustest ja pöörlemiskiirusest, vaid ka nendega ühendatud õhukanalitest.

Ventilaatorite omadused väljendavad selle töö peamiste parameetrite vahelist seost. Täielik omadus ventilaator võlli konstantsel pöörete arvul (n = const) väljendatakse sõltuvustega toite Q ja rõhu P, võimsuse N ja kasuteguri vahel.Sõltuvused P (Q), N (Q) ja T (Q) on tavaliselt joonistatud samale graafikule. Neile valitakse ventilaator. Iseloomustus on üles ehitatud testide põhjal. Joonisel fig. 4.2 näitab paigalduskohas toiteventilaatorina kasutatava tsentrifugaalventilaatori VTs-4-76-16 aerodünaamilisi omadusi

Riis. 4.2

Ventilaatori võimsus on 70 000 m3 / h või 19,4 m3 / s. Ventilaatori kiirus - 720 pööret minutis. või 75,36 rad / sek., ajami võimsus asünkroonne mootor ventilaator on 35 kW.

Ventilaator puhub välist atmosfääriõhkõhuküttekehasse. Õhu soojusvahetuse tulemusena koos kuum vesi, läbib soojusvaheti torusid, läbiv õhk soojendatakse.

Vaatleme ventilaatori VTs-4-76 nr 16 töörežiimi reguleerimise skeemi. Joonisel fig. 4.3 on antud funktsionaalne diagramm ventilaator koos kiiruse reguleerimisega.

Riis. 4.3

Ventilaatori ülekandefunktsiooni saab kujutada võimendusena, mis määratakse ventilaatori aerodünaamiliste omaduste põhjal (joonis 4.2). Ventilaatori võimendus tööpunktis on 1,819 m3 / s (madalaim võimalik, katseliselt kindlaks tehtud).

Riis. 4.4

Eksperimentaalselt leiti, et ventilaatori vajalike töörežiimide rakendamiseks on vaja juhtsagedusmuundurile anda järgmised pinge väärtused (tabel 4.1):

Tabel 4.1 Sissepuhkeventilatsiooni töörežiimid

Samal ajal ei ole nii toite- kui ka väljatõmbesektsiooni ventilaatorite elektrimootori töökindluse suurendamiseks vaja seada neile maksimaalse jõudlusega töörežiime. Ülesanne eksperimentaalsed uuringud oli leida sellised juhtpinged, mille juures järgitaks allpool arvutatud õhuvahetuskursse.

Väljatõmbeventilatsiooni esindavad kolm marki VTs-4-76-12 tsentrifugaalventilaatorit (võimsus 28000 m3 / h n = 350 p / min, asünkroonne ajami võimsus N = 19,5 kW) ja VTs-4-76-10 (võimsus 20 000 m3 / h n = 270 p/min, asünkroonse ajami võimsus N = 12,5 kW). Juhtpingete väärtused saadi katseliselt sarnaselt ventilatsiooni väljatõmbeharu toitepingele (tabel 4.2).

"Hapnikunälja" olukorra vältimiseks töötajate kauplustes arvutame välja õhuvahetuse määrad valitud ventilaatorite töörežiimide jaoks. See peab vastama tingimusele:

Tabel 4.2 Väljatõmbeventilatsiooni töörežiimid

Arvestusel jätame tähelepanuta väljast tuleva sissepuhkeõhu, samuti hoone arhitektuuri (seinad, põrandad).

Ruumide mõõdud ventilatsiooniks: 150x40x10 m, ruumi kogumaht Vroom?60 000 m3. Nõutav sissepuhkeõhu maht on 66000 m3 / h (koefitsiendi 1,1 jaoks valitakse see minimaalseks, kuna väljastpoolt tuleva õhu sissevoolu ei võeta arvesse). On ilmne, et valitud töörežiimid toiteventilaator vastama märgitud tingimusele.

Väljatõmmatava õhu kogumaht arvutatakse järgmise valemi abil

Väljalaske jala arvutamiseks valiti "hädaväljalaske" režiimid. Võttes arvesse parandustegurit 1,1 (kuna avariirežiimi peetakse minimaalseks võimalikuks), on väljatõmmatava õhu maht 67,76 m3 / h. See väärtus lubatavate vigade ja varem vastu võetud reservatsioonide piires rahuldab tingimust (4.2), mis tähendab, et valitud ventilaatorite töörežiimid saavad hakkama õhuvahetuskursi tagamise ülesandega.

Samuti on ventilaatori mootoritel sisseehitatud ülekuumenemiskaitse (termostaat). Kui temperatuur mootoril tõuseb, peatab termostaadi releekontakt elektrimootori töö. Diferentsiaalrõhuandur registreerib elektrimootori seiskumise ja saadab signaali juhtpaneelile. On vaja ette näha ACS PVV reaktsioon ventilaatori mootorite hädaseiskamisele.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Sarnased dokumendid

Süsteemi toimimise põhitõed automaatjuhtimine sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioon, selle ehitus ja matemaatiline kirjeldus. Tehnoloogilise protsessi seadmed. Regulaatori valik ja arvutamine. ATS stabiilsuse uuring, selle kvaliteedi näitajad.

kursusetöö, lisatud 16.02.2011


üldised omadused sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi otstarve, praktiline rakendusala. Reguleerimisprotsessi automatiseerimine, selle põhimõtted ja rakendamise etapid. Fondide valik ja nende majanduslik põhjendus.

lõputöö, lisatud 10.04.2011


Tootmistsehhi ventilatsiooniautomaatika olemasolevate tüüpiliste skeemide analüüs. Ventilatsiooniprotsessi matemaatiline mudel tööstusruumid, automaatika tööriistade ja juhtseadmete valik ja kirjeldamine. Automatiseerimisprojekti maksumuse arvutamine.

lõputöö, lisatud 11.06.2012


Võrdlev analüüs tehnilised omadused tüüpilised kujundused jahutustornid. Veevarustussüsteemide elemendid ja nende klassifikatsioon. Ringlusveevarustuse protsessi matemaatiline mudel, automaatikaseadmete ja juhtimiselementide valik ja kirjeldamine.

lõputöö, lisatud 09.04.2013


Naftajuhtme üldised omadused. Saidi klimaatilised ja geoloogilised omadused. Pumbajaama üldine planeering. Magistraalpumbajaamad ja mahutipark PS-3 "Almetjevsk". Pumbatsehhi sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteemi arvutamine.

lõputöö, lisatud 17.04.2013


Dekoratiivkepi kujundusprojekti väljatöötamise analüüs. Heraldika kui vappide uurimisega tegelev eriteadus. Vahalaadsete mudelite tööriistade valmistamise meetodid. Sulatuskambri sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni arvutamise etapid.

lõputöö, lisatud 26.01.2013


Paigalduse kui automatiseerimise objekti kirjeldus, tehnoloogilise protsessi täiustamise võimalused. Tehniliste vahendite kompleksi elementide arvutamine ja valik. Automaatjuhtimissüsteemi arvutamine. Rakendustarkvara arendus.

lõputöö, lisatud 24.11.2014