A befúvó és elszívó szellőztetés matematikai modellje. A sugárzó fűtésű helyiségek termikus rezsimjének matematikai modellje. Befúvó és kipufogó centrifugális ventilátorok

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mihail Samoletov

V modern világ már lehetetlen nélkülözni matematikai modellezés légáramlás a szellőzőrendszerek tervezésénél.

A modern világban már nem nélkülözhető a légáramlás matematikai modellezése a szellőzőrendszerek tervezésekor. A hagyományos mérnöki technikák jól illeszkednek a tipikus helyiségekhez és a szabványos légelosztási megoldásokhoz. Amikor egy tervező nem szabványos tárgyakkal szembesül, a matematikai modellezés módszereinek kell segítségére sietniük. A cikk a hideg évszak levegőeloszlásának tanulmányozásával foglalkozik a csőgyártó műhelyben. Ez a műhely egy élesen kontinentális éghajlaton található gyárkomplexum része.

A 19. században differenciálegyenleteket készítettek a folyadékok és gázok áramlásának leírására. Ezeket Louis Navier francia fizikus és George Stokes brit matematikus fogalmazta meg. A Navier-Stokes egyenletek a hidrodinamikában a legfontosabbak közé tartoznak, és számos természeti jelenség és műszaki probléma matematikai modellezésére használják.

Per utóbbi évek sokféle geometriailag és termodinamikailag összetett objektumot halmozott fel az építőiparban. A számítási folyadékdinamikai módszerek alkalmazása jelentősen megnöveli a szellőztető rendszerek tervezésének lehetőségeit, lehetővé téve a sebesség-, nyomás-, hőmérséklet-, valamint a komponensek koncentráció-eloszlásának nagy pontosságú előrejelzését az épület vagy bármely helyiség bármely pontján. .

A számítási folyadékdinamikai módszerek intenzív alkalmazása 2000-ben kezdődött, amikor megjelentek az univerzális szoftverhéjak (CFD csomagok), amelyek lehetővé tették a Navier - Stokes egyenletrendszer numerikus megoldásait egy érdeklődési tárgyra vonatkozóan. Azóta a "BURO TEKHNIKI" matematikai modellezéssel foglalkozik a szellőztetés és légkondicionálás problémáival kapcsolatban.

A feladat leírása

Ebben a tanulmányban numerikus szimulációkat végeztünk a CD-Adapco által kifejlesztett STAR-CCM + CFD-csomag segítségével. Működőképesség ezt a csomagot a szellőzési problémák megoldása során az volt
Többször tesztelték különböző bonyolultságú objektumokon, az irodahelyiségektől a színháztermekig és stadionokig.

A probléma mind tervezési, mind matematikai modellezési szempontból nagyon érdekes.

A külső levegő hőmérséklete -31 °C. A helyiségben jelentős hőbevitellel rendelkező tárgyak találhatók: oltókemence, temperáló kemence stb. Így a külső burkolószerkezetek és a belső hőtermelő tárgyak között nagy hőmérséklet-különbségek vannak. Ebből következően a sugárzó hőátadás hozzájárulása nem elhanyagolható a szimuláció során. A probléma matematikai megfogalmazásának további nehézsége abban rejlik, hogy műszakonként többször -31 °C hőmérsékletű nehéz vonatot visznek be az épületbe. Fokozatosan felmelegszik, lehűti körülötte a levegőt.

A szükséges levegőhőmérséklet fenntartásához a műhely térfogatában (a hideg évszakban legalább 15 ° C) a projekt szellőző- és légkondicionáló rendszereket biztosít. A tervezési szakaszban kiszámították a bevezetett levegő áramlási sebességét és hőmérsékletét, amely szükséges a kívánt paraméterek fenntartásához. A kérdés továbbra is fennáll - hogyan lehet levegőt juttatni a műhely térfogatába annak érdekében, hogy biztosítsák a lehető legegyenletesebb hőmérséklet-eloszlást a térfogatban. A modellezés lehetővé tette, hogy viszonylag rövid ideig (két-három hétig) több levegőellátási lehetőségnél meg lehessen nézni a légáramlási mintát, majd összehasonlítani őket.

A MATEMATIKAI MODELLEZÉS SZAKASZAI

• Szilárd geometria építése.
• A munkaterület felosztása a számítási rács celláira. Előzetesen gondoskodni kell azokról a területekről, ahol további sejtfinomításra lesz szükség. A rács felépítésénél nagyon fontos, hogy megtaláljuk azt a középutat, ahol a cella mérete elég kicsi a helyes eredmények eléréséhez, miközben a cellák teljes száma nem lesz olyan nagy, hogy a számítási időt elfogadhatatlan időkeretre húzza. Ezért a rácsépítés egy egész művészet, amely tapasztalattal jár.
• A perem- és kezdeti feltételek meghatározása a problémafelvetésnek megfelelően. Szükséges a szellőztetési feladatok sajátosságainak ismerete. A számítás elkészítésében fontos szerepet játszik jó választás turbulencia modellek.
• Megfelelő fizikai modell és turbulencia modell kiválasztása.

Szimulációs eredmények

A cikkben tárgyalt probléma megoldása érdekében a matematikai modellezés minden szakaszát átmentünk.

A szellőzés hatékonyságának összehasonlításához három levegőellátási lehetőséget választottak: a függőlegeshez képest 45 °, 60 ° és 90 ° szögben. A levegőt a szabványos légelosztó rácsokról szállították.

Különböző előtolási szögeknél számított hőmérséklet- és sebességmezők befúvott levegőábrán láthatók. 1.

Az eredmények elemzése után a befúvott levegő 90 ° -os szögét választották a műhely szellőztetésének legsikeresebb lehetőségének. Ezzel az etetési módszerrel nem jön létre megnövelt sebesség munkaterületés meglehetősen egyenletes képet lehet elérni a hőmérsékletről és a sebességről a műhely teljes térfogatában.

Végső döntés

ábra mutatja a hőmérséklet- és sebességmezőket három keresztmetszetben, amelyek a befúvó rácsokon áthaladnak. 2. és 3. A hőmérséklet eloszlása ​​a helyiségben egyenletes. Csak azon a területen, ahol a kemencék koncentrálódnak, több magas értékek hőmérséklet a mennyezet alatt. A kemencéktől legtávolabbi helyiség jobb sarkában van egy hidegebb rész. Ide szállnak be az utcáról hideg kocsik.

ábrából A 3. ábrán jól látható, hogy a bevezetett levegő vízszintes sugarai hogyan terjednek. Ezzel az adagolási móddal a tápsugár kellően nagy hatótávolsággal rendelkezik. Tehát a rácstól 30 m távolságra az áram sebessége 0,5 m / s (a rács kijáratánál a sebesség 5,5 m / s). A helyiség többi részében a levegő mobilitása alacsony, 0,3 m / s szinten.

Az edzõkemencébõl felmelegített levegõ felfelé tereli a befújt légáramot (4. és 5. ábra). A tűzhely nagyon felmelegíti a levegőt körülötte. A padló hőmérséklete itt magasabb, mint a szoba közepén.

A hőmérsékleti mező és az áramvonalak a melegüzlet két részében az ábrán láthatók. 6.

következtetéseket

A számítások lehetővé tették a hatékonyság elemzését különböző utak levegőellátás a csőműhelybe. Megállapítást nyert, hogy vízszintes árammal táplálva a bevezetett levegő tovább terjed a helyiségben, hozzájárulva annak egyenletesebb fűtéséhez. Ez nem hoz létre túl nagy légmozgású területeket a munkaterületen, mint az történik, amikor a befúvott levegőt ferdén lefelé szállítják.

A matematikai modellezési módszerek alkalmazása szellőztetési és légkondicionálási problémák esetén nagyon ígéretes irány, amely lehetővé teszi a projekt szakaszában a megoldás korrigálását, megakadályozva a sikertelen javítások szükségességét. tervezési megoldások tárgyak üzembe helyezése után. ●

Daria Denisikhina - a „Matematikai Modellezés” Tanszék vezetője;
Mária Lukanina - A "Matematikai Modellezés" Tanszék vezető mérnöke;
Mihail Szamoletov - Az LLC "MM-Technologies" ügyvezető igazgatója

1

A munka a szellőzés modellezési folyamatait és kibocsátásának légkörben való eloszlását vizsgálja. A modellezés a Navier-Stokes egyenletrendszer, a tömeg, lendület, hő megmaradás törvényeinek megoldásán alapul. Ezen egyenletek numerikus megoldásának különféle szempontjait vizsgáljuk. A háttérturbulencia együttható értékének kiszámításához egyenletrendszert javasolunk. A hiperszonikus közelítéshez a cikkben bemutatott folyadékdinamikai egyenletekkel együtt megoldást javasolunk egy ideális valós gáz és gőz állásegyenletére. Ez az egyenlet a van der Waals egyenlet módosítása, és pontosabban veszi figyelembe a gáz- vagy gőzmolekulák méretét és kölcsönhatásukat. A termodinamikai stabilitás feltétele alapján olyan összefüggést kapunk, amely lehetővé teszi a fizikailag megvalósíthatatlan gyökök kizárását az egyenlet térfogati megoldása során. Elvégezzük az ismert számítási modellek és a folyadékdinamikai számítási csomagok elemzését.

modellezés

szellőzés

légörvény

hő- és tömegátadási egyenletek

állapotegyenlet

igazi gáz

disszipáció

1. Berlyand M. Ye. Kortárs problémák légköri diffúzió és légszennyezés. - L .: Gidrometeoizdat, 1975 .-- 448 p.

2. Belyaev NN Mérgező gázok diszperziós folyamatának modellezése építési körülmények között // Bulletin of DIIT. - 2009. - 26. szám - S. 83-85.

3. Byzova NL Kísérleti vizsgálatok a légköri diffúzióról és a szennyeződésszórás számításai / NL Byzova, EK Garger, VN Ivanov. - L .: Gidrometeoizdat, 1985 .-- 351 p.

4. Datsyuk TA A szellőzési emisszió szóródásának modellezése. - SPb: SPBGASU, 2000 .-- 210 p.

5. Sauts A. V. Kognitív grafikai algoritmusok és matematikai elemzési módszerek alkalmazása az R660A izobután termodinamikai tulajdonságainak tanulmányozására a telítési vonalon: 2C számú támogatás / 10: kutatási jelentés (befejezés) / GOUVPO SPBGASU; kezek. Gorokhov V.L., isp .: Sauts A.V.- SPb, 2011.- 30 p .: ill .- Irodalomjegyzék: p. 30.- No.GR 01201067977.-Inv. 02201158567 sz.

Bevezetés

Az ipari komplexumok, egyedi létesítmények tervezése során a levegőkörnyezet minőségének biztosításával és a szabványosított mikroklíma paraméterekkel kapcsolatos kérdéseket átfogóan meg kell indokolni. Tekintettel a szellőztető és légkondicionáló rendszerek magas gyártási, telepítési és üzemeltetési költségeire, fokozott követelmények támasztanak a mérnöki számítások minőségével szemben. A szellőztetés területén a racionális tervezési megoldások kiválasztásához képesnek kell lenni a helyzet egészének elemzésére, pl. feltárni a helyiségeken belül és a légkörben lezajló dinamikus folyamatok térbeli kapcsolatát. Értékelje a szellőztetés hatékonyságát, amely nemcsak a helyiségbe szállított levegő mennyiségétől, hanem az elfogadott levegőelosztási sémától és koncentrációjától is függ káros anyagok a külső levegőben a légbeömlő nyílások helyein.

A cikk célja- analitikai függőségek alkalmazása, amelyek segítségével számításokat végeznek a káros kibocsátások mennyiségére vonatkozóan, meghatározzák a csatornák, légcsatornák, bányák méretét és a levegőkezelési módszer megválasztását stb. Ebben az esetben célszerű a Potok szoftverterméket a VSV modullal együtt használni. A kiindulási adatok elkészítéséhez szükséges a tervezett szellőzőrendszerek diagramjai, amelyek feltüntetik a szakaszok hosszát és a légáramlási sebességeket a végszakaszokon. A számítás bemeneti adatai a szellőzőrendszerek leírása és az azzal kapcsolatos követelmények. Matematikai modellezéssel a következő problémákat oldjuk meg:

• a legjobb lehetőségek kiválasztása a levegőellátáshoz és -eltávolításhoz;
• a mikroklíma paramétereinek eloszlása ​​a helyiségek térfogata szerint;
• az épület aerodinamikai állapotának értékelése;
• levegő beszívási és légtelenítési helyek kiválasztása.

A sebesség, a nyomás, a hőmérséklet, a helyiségben és a légkörben lévő koncentrációk mezői számos tényező hatására alakulnak ki, amelyek kombinációját számítógép használata nélkül meglehetősen nehéz figyelembe venni a mérnöki számítási módszerekben.

A matematikai modellezés alkalmazása szellőzési és aerodinamikai feladatokban a Navier - Stokes egyenletek megoldásán alapul.

A turbulens áramlások szimulálásához meg kell oldani a tömegmegmaradás és a Reynolds (impulzusmegmaradás) egyenletrendszert:

(2)

ahol t- idő, x= X i , j , k- térbeli koordináták, u=u i , j , k - a sebességvektor összetevői, R- piezometrikus nyomás, ρ - sűrűség, τ ij- feszültség tenzor komponensek, s m- tömegforrás, s i- az impulzusforrás összetevői.

A feszültségtenzort a következőképpen fejezzük ki:

(3)

ahol s ij- az alakváltozási sebesség tenzora; δ ij- turbulencia jelenléte miatt fellépő járulékos feszültségek tenzora.

A hőmérsékleti mezőkkel kapcsolatos információkért Tés a koncentráció val vel káros anyagok, a rendszer a következő egyenletekkel egészül ki:

hőmegmaradási egyenlet

passzív szennyeződés-megmaradási egyenlet val vel

(5)

ahol CR- hőkapacitási együttható, λ - hővezetési tényező, k= k i , j , k a turbulencia együtthatója.

Alap turbulencia együttható k Az alapokat egy egyenletrendszer segítségével határozzuk meg:

(6)

ahol k f - háttér turbulencia együttható, k f = 1-15 m2/s; e = 0,1-04;

A turbulencia együtthatók a következő egyenletek segítségével határozhatók meg:

(7)

Alacsony disszipációjú nyílt területen az érték k z-t a következő egyenlet határozza meg:

k k = k 0 z /z 0 ; (8)

ahol k 0 - érték k k magasan z 0 (k 0 = 0,1 m 2 / s at z 0 = 2 m).

A nyílt területen a szélsebesség-profil nem deformálódik;

Ismeretlen légköri rétegződés esetén nyílt területen a szélsebesség-profil meghatározható:

; (9)

ahol z 0 egy adott magasság (a szélkakas magassága); u 0 - szélsebesség a magasságban z 0 ; B = 0,15.

A (10) feltételtől függően a helyi Richardson-kritérium Ri ként meghatározott:

(11)

Megkülönböztetjük a (9) egyenletet, egyenlítjük a (7) és (8) egyenletet, onnan fejezzük ki k bázisok

(12)

Tegyük egyenlővé a (12) egyenletet a (6) rendszer egyenleteivel. A kapott egyenlőségbe behelyettesítjük (11)-et és (9)-et, a végső formában megkapjuk az egyenletrendszert:

(13)

A lüktető kifejezés Boussinesq elképzeléseit követve a következőképpen ábrázolható:

(14)

ahol μ t- a turbulens viszkozitást és az energiaátviteli egyenletekben szereplő további kifejezéseket és a szennyezőkomponenseket a következőképpen modellezzük:

(15)

(16)

Az egyenletrendszert az alábbiakban ismertetett turbulenciamodellek egyikével zárjuk le.

A szellőztetési gyakorlatban vizsgált turbulens áramlásokhoz célszerű vagy Boussinesq hipotézisét a sűrűségváltozások kicsinyességéről, vagy az úgynevezett „hiperszonikus” közelítést alkalmazni. Feltételezzük, hogy a Reynolds-feszültségek arányosak az időbeli átlagolt alakváltozási sebességekkel. Bevezetik a turbulens viszkozitási együtthatót, ez a koncepció a következőképpen fejeződik ki:

. (17)

Az effektív viszkozitási együtthatót a molekuláris és a turbulens együttható összegeként számítjuk ki:

(18)

A „hiperszonikus” közelítés a fenti egyenletekkel együtt feltételezi az ideális gáz állásegyenletének megoldását:

ρ = p/(RT) (19)

ahol p - nyomás be környezet; R- gázállandó.

A pontosabb számítások érdekében a szennyeződés sűrűsége a módosított van der Waals egyenlet segítségével határozható meg valódi gázokra és gőzökre

(20)

ahol állandók Nés M- figyelembe kell venni a gáz- vagy gőzmolekulák asszociációját / disszociációját; a- más interakciókat is figyelembe vesz; b" - figyelembe véve a gázmolekulák méretét; υ = 1/ρ.

A (12) egyenlettől elválasztva a nyomást Rés térfogat szerint megkülönböztetve (figyelembe véve a termodinamikai stabilitást), a következő összefüggést kapjuk:

. (21)

Ez a megközelítés lehetővé teszi a számítási idő jelentős csökkentését az összenyomható gázra vonatkozó teljes egyenletekhez képest anélkül, hogy csökkentené a kapott eredmények pontosságát. A fenti egyenletekre nincs analitikus megoldás. Ebben a tekintetben numerikus módszereket alkalmaznak.

A skaláris anyagok turbulens áramlással történő átvitelével kapcsolatos szellőzési problémák megoldása, megoldása során differenciál egyenletek fizikai folyamatokhoz használjon felosztási sémát. A hasítás elve szerint a hidrodinamikai és a skaláris anyag konvektív-diffúz átvitelének egyenleteinek véges-diffúz integrációja minden Δ időlépésben t két szakaszban történik. Az első lépésben a hidrodinamikai paramétereket számítják ki. A második lépésben a diffúziós egyenleteket oldjuk meg a számított hidrodinamikai mezők alapján.

A hőátadás légsebességmező kialakulására gyakorolt ​​hatását Boussinesq közelítéssel vesszük figyelembe: a függőleges sebességkomponens mozgásegyenletébe egy további tagot vezetünk be, amely figyelembe veszi a felhajtóerőket.

Négy megközelítés létezik a turbulens folyadékmozgás problémáinak megoldására:

• közvetlen modellezés "DNS" (nem stacionárius Navier-Stokes egyenletek megoldása);
• a „RANS” átlagolt Reynolds-egyenletek megoldása, amelyek rendszere azonban nem zárt, és további zárórelációkat igényel;
• nagy örvényes módszer "LES » , amely nem stacionárius Navier - Stokes egyenletek megoldásán alapul az alhálózati skála örvényeinek parametrizálásával;
• "DES" módszer , amely két módszer kombinációja: az elválasztott áramlások zónájában - "LES", és a "sima" áramlás területén - "RANS".

A kapott eredmények pontossága szempontjából a legvonzóbb kétségtelenül a közvetlen numerikus szimuláció módszere. Jelenleg azonban a számítástechnika adottságai még nem teszik lehetővé a valós geometriával és számokkal kapcsolatos problémák megoldását. Újra, és minden méretű örvény felbontásával. Ezért a mérnöki problémák széles körének megoldása során a Reynolds-egyenletek numerikus megoldásait alkalmazzák.

Jelenleg az olyan minősített csomagokat, mint a "STAR-CD", "FLUENT" vagy "ANSYS / FLOTRAN", sikeresen használják a szellőzési problémák szimulálására. Helyesen megfogalmazott probléma és racionális megoldási algoritmus esetén a megszerzett információmennyiség már a tervezési szakaszban lehetővé teszi az optimális megoldás kiválasztását, azonban a számítások elvégzése ezekkel a programokkal megfelelő előkészítést igényel, és helytelen használatuk hibás eredményhez vezethet.

"Alapesetnek" tekinthetők az általánosan elfogadott mérlegszámítási módszerek eredményei, amelyek lehetővé teszik a vizsgált problémára jellemző integrálértékek összehasonlítását.

Az egyik fontos pontokat ha univerzális szoftverrendszereket használunk a szellőztetési problémák megoldására, akkor a turbulencia modell kiválasztása. Mára már ismert nagyszámú különféle turbulenciamodellek, amelyeket a Reynolds-egyenletek lezárására használnak. A turbulencia modelleket a turbulencia jellemzőihez tartozó paraméterek száma szerint osztályozzák, egy-, két- és háromparaméteresre.

A legtöbb fél-empirikus turbulenciamodell így vagy úgy a "turbulens átviteli mechanizmus helyének hipotézisét" használja, amely szerint a turbulens impulzusátvitel mechanizmusa teljes mértékben meghatározható az átlagolt sebességek lokális deriváltjainak megadásával, ill. a folyadék fizikai tulajdonságai. Ez a hipotézis nem veszi figyelembe a vizsgált ponttól távol lezajló folyamatok hatását.

A legegyszerűbbek az egyparaméteres modellek, amelyek a turbulens viszkozitás fogalmát használják «n t», És a turbulenciát izotrópnak feltételezzük. A modell módosított változata "n t-92" a sugár és az elválasztott áramlások modellezéséhez ajánlott. A mennyiség átviteli egyenletét tartalmazó egyparaméteres "S-A" (Spalart - Almaras) modell is jó egyezést ad a kísérleti eredményekkel.

Az egyetlen transzportegyenletet tartalmazó modellek hiánya abból adódik, hogy nincs információjuk a turbulencia skála eloszlásáról L... Az összeg szerint L befolyásolják az átvitel folyamatait, a turbulencia kialakulásának módszereit, a turbulens energia disszipációját. Meghatározandó univerzális függőség L nem létezik. A turbulencia skálájának egyenlete L gyakran kiderül, hogy pontosan az az egyenlet, amely meghatározza a modell pontosságát, és ennek megfelelően az alkalmazhatóság területét. Alapvetően ezeknek a modelleknek a hatóköre viszonylag egyszerű nyíróáramokra korlátozódik.

Kétparaméteres modellekben, kivéve a turbulencia skáláját L, második paraméterként a turbulens energia disszipációjának sebességét használjuk . Az ilyen modelleket leggyakrabban a modern számítási gyakorlatban alkalmazzák, és tartalmazzák a turbulencia energiatranszfer és energiadisszipáció egyenleteit.

Egy jól ismert modell tartalmaz egyenleteket a turbulenciaenergia átvitelére k és a turbulens energia disszipációjának sebessége ε. Olyan modellek, mint " k- e" falközeli és bonyolultabb elválasztott áramlásokhoz egyaránt használható.

Kétparaméteres modelleket használnak az alacsony és magas Reynolds változatban. Az elsőben közvetlenül figyelembe veszik a szilárd felület közelében lévő molekuláris és turbulens transzport kölcsönhatásának mechanizmusát. A High Reynolds változatban a szilárd határ közelében a turbulens átvitel mechanizmusát speciális falközeli funkciók írják le, amelyek az áramlási paramétereket a faltól való távolsághoz kapcsolják.

Jelenleg a legígéretesebb modellek az SSG és a Gibson-Launder modellek, ahol a Reynolds turbulens feszültség tenzor és az átlagos alakváltozási sebesség tenzorának nemlineáris kapcsolatát alkalmazzák. Úgy tervezték, hogy javítsák az elválasztóáramok előrejelzését. Mivel minden tenzorkomponenst bennük számítanak ki, a kétparaméteres modellekhez képest nagy számítógépes erőforrásokat igényelnek.

Az összetett elválasztott áramlások esetében az egyparaméteres modellek „n t-92 "," S-A "az áramlási paraméterek előrejelzésének pontosságában és a számlálási sebességben a kétparaméteres modellekkel összehasonlítva.

Például a "STAR-CD" program lehetővé teszi olyan modellek használatát, mint a " k- e ”, Spalart - Almaras, „ SSG ”, „ Gibson-Launder ”, valamint a „LES” nagy vortex módszer és a „DES” módszer. Az utóbbi két módszer alkalmasabb a légmozgás kiszámítására összetett geometriákban, ahol számos különálló örvényrégió jelenik meg, de nagy számítási erőforrást igényelnek.

A számítási eredmények jelentősen függenek a számítási rács kiválasztásától. Jelenleg speciális meshing programokat használnak. A hálócellák különböző formájúak és méretűek lehetnek, hogy a legjobban megfeleljenek az adott alkalmazásnak. A rács legegyszerűbb típusa az, ha a cellák azonosak, és kocka vagy téglalap alakúak. A mérnöki gyakorlatban jelenleg használt általános célú számítási programok tetszőleges strukturálatlan rácsokon való munkát tesznek lehetővé.

A szellőztetési problémák numerikus szimulációjához szükséges számítások elvégzéséhez meg kell adni a perem- és kezdeti feltételeket, pl. a függő változók értékei vagy normál gradienseik a számítási tartomány határain.

A vizsgált objektum geometriai jellemzőinek megfelelő pontosságú meghatározása. Erre a célra olyan csomagok ajánlhatók, mint a "SolidWorks", "Pro / Engeneer", "NX Nastran" a háromdimenziós modellek építéséhez. A számítási rács felépítésénél a cellák számát úgy választjuk meg, hogy megbízható megoldást kapjunk minimális számítási idővel. A szemi-empirikus turbulencia modellek közül kell választani, amelyik a leghatékonyabb a vizsgált áramlásra.

V következtetés hozzátesszük, hogy a folyamatban lévő folyamatok minőségi aspektusának megfelelő megértése szükséges a probléma peremfeltételeinek helyes megfogalmazásához és az eredmények megbízhatóságának felméréséhez. A szellőztetési kibocsátások modellezése a létesítmények tervezési szakaszában a létesítmény környezeti biztonságának biztosítását célzó információs modellezés egyik szempontjának tekinthető.

Ellenőrzők:

• Volikov Anatolij Nikolajevics, a műszaki tudományok doktora, a Légmedence Hő- és Gázellátási és Védelmi Tanszékének professzora, FGBOU VPOI "SPBGASU", Szentpétervár.
• Polushkin Vitaly Ivanovich, a műszaki tudományok doktora, professzor, a FGBOU VPO "SPbGASU", Szentpétervár Fűtési, Szellőztetési és Légkondicionálási Tanszékének professzora.

Bibliográfiai hivatkozás

Datsyuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. SZELLŐZTETÉSI FOLYAMATOK MODELLEZÉSE // A tudomány és az oktatás modern problémái. - 2012. - 5. sz.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (elérés dátuma: 2019.10.17.). Felhívjuk figyelmüket a Természettudományi Akadémia által kiadott folyóiratokra

Ebben a részben mutassuk be a vezérlőrendszer főbb elemeit, adjunk nekik műszaki jellemzőt és matematikai leírást. Foglalkozzunk részletesebben a légmelegítőn áthaladó befújt levegő hőmérsékletének automatikus szabályozására kidolgozás alatt álló rendszerrel. Mivel az előkészítés fő terméke a levegő hőmérséklete, így a diplomaterv keretében elhanyagolható a matematikai modellek felépítése, a keringési és légáramlási folyamatok modellezése. Az ACS PVV működésének ez a matematikai alátámasztása is elhanyagolható a helyiségek architektúrájának sajátosságai miatt - réseken és réseken keresztül jelentős mennyiségű előkészítetlen külső levegő áramlik be a műhelyekbe és raktárakba. Ezért gyakorlatilag lehetetlen, hogy a műhely dolgozói bármilyen légáramlási sebesség mellett "oxigén éhezést" tapasztaljanak.

Így elhanyagoljuk a helyiség levegőeloszlásának termodinamikai modelljének felépítését, valamint az ACS matematikai leírását a levegő áramlási sebességére tekintettel azok céltalanságára. Foglalkozzunk részletesebben az ACS fejlesztésével a befújt levegő hőmérsékletére. Valójában ez a rendszer a légvédelmi csappantyú helyzetének automatikus szabályozására szolgál a befújt levegő hőmérsékletétől függően. Szabályozás - arányos jog az értékek egyensúlyozásával.

Bemutatjuk az ACS-ben szereplő főbb elemeket, megadjuk azok műszaki jellemzőit, amelyek lehetővé teszik vezérlésük jellemzőinek azonosítását. A berendezések és automatizálási eszközök kiválasztásakor azok műszaki adatlapjai és a régi rendszer korábbi mérnöki számításai, valamint a kísérletek és tesztek eredményei vezérelnek bennünket.

Befúvó és kipufogó centrifugális ventilátorok

A hagyományos centrifugális ventilátor egy spirális burkolatban elhelyezett munkalapátokkal ellátott kerék, amely forgáskor a bemeneti nyíláson keresztül belépő levegő a lapátok közötti csatornákba kerül, és centrifugális erő hatására ezeken a csatornákon mozog, és összegyűjti. spirális burkolatú, és a kimenetéhez kell irányítani. A ház arra is szolgál, hogy a dinamikus fejet statikus fejlé alakítsa. A nyomás növelése érdekében a burkolat mögé diffúzort helyeznek el. ábrán. A 4.1 ábra egy centrifugális ventilátor általános nézetét mutatja.

A hagyományos centrifugális járókerék lapátokból, hátsó tárcsából, agyból és elülső tárcsából áll. Egy öntött vagy vésett agy, amelyet arra terveztek, hogy a kereket a tengelyre illessze, szegecselve, csavarozva vagy hegesztve van a hátsó tárcsához. A pengék a tárcsához vannak szegecselve. A pengék elülső élei általában az elülső gyűrűhöz vannak rögzítve.

A spirális burkolatok acéllemezből készülnek, és független tartókra vannak felszerelve, ventilátorok közelében alacsony fogyasztású az ágyakhoz vannak rögzítve.

Amikor a kerék forog, a motorba juttatott energia egy része a levegőbe kerül. A kerék által kifejtett nyomás a levegő sűrűségétől függ, geometriai alakzat a pengék és a kerületi sebesség a lapátok hegyein.

A centrifugálventilátorok lapátainak kimeneti élei előre, radiálisan és hátra hajlíthatók. Egészen a közelmúltig a lapátok élei főleg előre hajlottak, mivel ez lehetővé tette a ventilátorok általános méretének csökkentését. Manapság gyakran találunk hátrafelé ívelt lapátú járókereket, mert ezzel növelhető a hatékonyság. ventilátor.

Rizs. 4.1

A ventilátorok ellenőrzésénél figyelembe kell venni, hogy a lapátok kilépő (levegőút mentén) éleit az ütésmentes bejutást biztosítva mindig a kerék forgási irányával ellentétes irányba kell hajlítani.

Ugyanazok a ventilátorok a fordulatszám változása esetén eltérő áramlási sebességgel és eltérő nyomással rendelkezhetnek, nem csak a ventilátor tulajdonságaitól és a fordulatszámtól, hanem a hozzájuk kapcsolódó légcsatornáktól is függően.

A ventilátorok jellemzői kifejezik a működésének fő paraméterei közötti kapcsolatot. A ventilátor teljes karakterisztikáját állandó tengelyfordulatszámon (n = const) a Q betáplálás és a P nyomás, az N teljesítmény és a hatásfok közötti függések fejezik ki A P (Q), N (Q) és T ( Q) általában egy grafikára épülnek. Egy ventilátor van kiválasztva rajtuk. A jellemzés tesztek alapján épül fel. ábrán. A 4.2. ábra mutatja a VTs-4-76-16 centrifugális ventilátor aerodinamikai jellemzőit, amelyet a kivitelezési helyen ellátó ventilátorként használnak

Rizs. 4.2

A ventilátor teljesítménye 70 000 m3 / h vagy 19,4 m3 / s. Ventilátor fordulatszám - 720 ford./perc. vagy 75,36 rad / mp, meghajtó teljesítmény aszinkron motor a ventilátor 35 kW.

A ventilátor fújja a külsőt légköri levegő a légfűtőbe. A levegő hőcseréjének eredményeként forró víz, áthaladva a hőcserélő csövein, az áthaladó levegő felmelegszik.

Tekintsük a VTs-4-76 16. számú ventilátor üzemmódjának szabályozási sémáját. ábrán. 4.3 adott funkcionális diagram ventilátor egység fordulatszám szabályozással.

Rizs. 4.3

A ventilátor átviteli funkciója erősítéssel ábrázolható, amelyet a ventilátor aerodinamikai jellemzői alapján határoznak meg (4.2. ábra). A ventilátor nyeresége a működési ponton 1,819 m3 / s (a lehető legalacsonyabb, kísérletileg megállapított).

Rizs. 4.4

Kísérletileg megállapították, hogy a ventilátor szükséges üzemmódjainak megvalósításához a következő feszültségértékeket kell a vezérlő frekvenciaváltóra táplálni (4.1. táblázat):

4.1 táblázat A befúvó szellőztetés üzemmódjai

Ugyanakkor mind a befúvó, mind a kipufogó szakaszok ventilátorai villanymotorjának megbízhatóságának növelése érdekében nem szükséges maximális teljesítményű üzemmódokat beállítani. A kísérleti vizsgálat célja olyan vezérlőfeszültségek megtalálása volt, amelyeknél az alábbiakban számított levegőcsere-arányok megfigyelhetők.

Az elszívó szellőzést három VTs-4-76-12 márkájú centrifugális ventilátor (kapacitás 28000 m3 / h n = 350 ford./percnél, aszinkron hajtásteljesítmény N = 19,5 kW) és VTs-4-76-10 (teljesítmény 20 000 m3 / h n = 270 ford./perc, aszinkron hajtási teljesítmény N = 12,5 kW). A vezérlőfeszültségek értékeit kísérletileg a szellőztetés elszívó ágának tápfeszültségéhez hasonlóan kaptuk meg (4.2. táblázat).

A munkásüzletekben az "oxigén éhezés" állapotának megelőzése érdekében kiszámítjuk a ventilátorok kiválasztott üzemmódjaihoz tartozó légcsere mértékét. Meg kell felelnie a következő feltételnek:

4.2 táblázat Az elszívó szellőztetés üzemmódjai

A számításnál figyelmen kívül hagyjuk a kívülről beáramló levegőt, valamint az épület architektúráját (falak, padlók).

A helyiségek szellőztetési méretei: 150x40x10 m, a helyiség össztérfogata 60.000 m3. A szükséges befúvott levegő mennyisége 66000 m3 / h (az 1,1-es együtthatónál ez a minimum, mivel a külső levegő beáramlását nem veszik figyelembe). Nyilvánvaló, hogy a kiválasztott üzemmódok tápventilátor teljesíti a megadott feltételt.

A beszívott levegő teljes térfogatát a következő képlet segítségével számítjuk ki

A kipufogóláb kiszámításához a „vészkipufogó” üzemmódokat választottuk ki. Az 1,1-es korrekciós tényezőt figyelembe véve (mivel a vészhelyzeti üzemmódot a lehető legkisebbnek tekintjük), az elszívott levegő térfogata 67,76 m3 / h lesz. Ez az érték a megengedett hibák és a korábban elfogadott fenntartások határain belül kielégíti a (4.2) feltételt, ami azt jelenti, hogy a ventilátorok kiválasztott működési módjai megbirkóznak a légcsere biztosításának feladatával.

Ezenkívül a ventilátormotorok beépített túlmelegedés elleni védelemmel (termosztáttal) rendelkeznek. Amikor a motor hőmérséklete megemelkedik, a termosztát reléérintkezője leállítja az elektromos motor működését. A nyomáskülönbség-érzékelő rögzíti az elektromos motor leállását, és jelet küld a központnak. Gondoskodni kell arról, hogy az ACS PVV reagáljon a ventilátormotorok vészleállítására.

Tisztelt Hitelesítési Bizottság tagjai, figyelmükbe ajánlom az érettségit minősítő munka, melynek célja egy rendszer kidolgozása automatikus vezérlés gyártóműhelyek be- és elszívó szellőztetése.

Ismeretes, hogy az automatizálás az egyik legfontosabb tényező az ipari termelésben a munkatermelékenység növekedésében, a termékek és szolgáltatások minőségének növekedésében. Az automatizálás területének folyamatos bővülése az iparág egyik fő jellemzője ebben a szakaszban. A kidolgozás alatt álló diplomaterv az „intelligens” épületek, vagyis olyan objektumok építési koncepciójának megörökítésének egyik ötlete, amelyekben az emberi élet feltételeit technikai eszközökkel szabályozzák.

A tervezés során megoldott fő feladatok a megvalósítás helyén - a VOMZ OJSC gyártóműhelyei - meglévő légszellőztető rendszer korszerűsítése a hatékonyság biztosítása érdekében (energia- és hőforrás megtakarítás, a rendszer fenntartási költségeinek csökkentése, leállások csökkentése). ), a kényelmes mikroklíma és a levegő tisztaságának fenntartása a munkaterületeken, a működőképesség és a stabilitás, a rendszer megbízhatósága vészhelyzeti / kritikus üzemmódokban.

A diplomatervben vizsgált probléma a PVA meglévő irányítási rendszerének erkölcsi és műszaki avulása (kopása) tudható be. Az IOP felépítésénél alkalmazott elosztott elv kizárja a központosított irányítás (állapot indítása, felügyelete) lehetőségét. A rendszer indításához/leállításához szükséges egyértelmű algoritmus hiánya is megbízhatatlanná teszi a rendszert emberi hiba, a vészhelyzeti üzemmódok hiánya pedig instabil a megoldandó feladatokhoz képest.

Az oklevéltervezés problémájának aktualitása annak köszönhető általános növekedést a dolgozók légúti megbetegedése és megfázása, a munka termelékenységének és a termékek minőségének általános csökkenése ezen a területen. Az új ACS PVV fejlesztése közvetlenül kapcsolódik az üzem minőségpolitikájához (ISO 9000), valamint az üzemi berendezések korszerűsítését és a növényéletfenntartó rendszerek automatizálását célzó programokhoz.

A rendszer központi vezérlőeleme a marketingkutatás eredményei alapján kiválasztott automata szekrény mikrokontrollerrel és berendezésekkel (1. plakát). Sok a piaci ajánlat, de a kiválasztott berendezés legalább olyan jó, mint társai. Fontos kritérium volt a berendezés költsége, energiafogyasztása és védelmi teljesítménye.

Az IWS automatizálás működési diagramja az 1. rajzon látható. Az ACS tervezésénél főként a központosított megközelítést választották, amely lehetővé teszi, hogy a rendszert szükség esetén vegyes megközelítés szerint mobilra is vigyük a megvalósításba, ami magában foglalja a diszpécserezés lehetőségét és a más ipari hálózatokhoz való kapcsolódást. A központosított megközelítés nagymértékben skálázható, kellően rugalmas - mindezeket a minőségi tulajdonságokat a választott mikrokontroller - WAGO I / O System -, valamint a vezérlőprogram végrehajtása határozza meg.

A tervezés során kiválasztásra kerültek az automatizálási elemek - aktuátorok, érzékelők, a kiválasztási szempont a funkcionalitás, a működés stabilitása kritikus üzemmódokban, a paraméter mérési/szabályozási tartománya, telepítési jellemzők, a jelkimenet formája, üzemmódok voltak. . Kiválasztják a fő matematikai modelleket, és szimulálják a léghőmérséklet-szabályozó rendszer működését a háromutas szelepcsappantyú helyzetének szabályozásával. A szimulációt VisSim környezetben végeztük.

A szabályozáshoz a "paraméter kiegyensúlyozásának" módszerét választották a szabályozott értékek területén. Szabályozási törvényként az arányosságot választották, mivel a rendszer pontosságára és sebességére nem támasztanak magas követelményeket, és a bemeneti / kimeneti értékek változási tartománya kicsi. A szabályozó funkcióit a vezérlőprogram egyik portja látja el a vezérlőprogramnak megfelelően. Ennek a blokknak a szimulációs eredményeit a 2. poszter mutatja be.

A rendszer algoritmusa a 2. ábrán látható. Az ezt az algoritmust megvalósító vezérlőprogram funkcionális blokkokból, egy konstansblokkból, standard és speciális függvényekből áll. A rendszer rugalmassága és méretezhetősége mind programozásilag (FB-k, konstansok, címkék és átmenetek használata, a program tömörsége a vezérlő memóriájában), mind technikailag (az I/O portok, tartalék portok gazdaságos használata) biztosított.

A szoftver biztosítja a rendszer működését vészhelyzeti üzemmódokban (túlmelegedés, ventilátorhiba, túlhűtés, szűrő eltömődés, tűz). A rendszer tűzvédelmi üzemmódban történő működésének algoritmusa a 3. ábrán látható. Ez az algoritmus figyelembe veszi a szabványok evakuálási idejére vonatkozó követelményeit és a tűzvédelmi rendszer működését tűz esetén. Általánosságban elmondható, hogy ennek az algoritmusnak az alkalmazása hatékony és tesztekkel bizonyított. Megoldódott a páraelszívók tűzbiztonsági szempontból történő korszerűsítése is. A talált megoldásokat felülvizsgálták és ajánlásként elfogadták.

A tervezett rendszer megbízhatósága teljes mértékben a megbízhatóságtól függ szoftverés a vezérlő egészétől. A kifejlesztett vezérlőprogramot hibakeresési folyamatnak, manuális, szerkezeti és funkcionális tesztelésnek vetettük alá. Az automatizálási berendezések megbízhatóságának és garanciális feltételeinek való megfelelés érdekében csak az ajánlott és tanúsított egységeket választottuk ki. A kiválasztott automata szekrényre a gyártói jótállás a garanciális kötelezettségek betartása mellett 5 év.

Valamint kidolgozásra került a rendszer általános felépítése, a rendszer működésének óraciklogramja, a csatlakozások és kábeljelölések táblázata, az ACS beépítési rajza.

A projekt általam a szervezési és gazdasági részben számított gazdasági mutatói a 3. számú plakáton láthatók. Ugyanez a poszter a tervezési folyamat szalagdiagramját mutatja be. Az ellenőrzési program minőségének értékeléséhez a GOST RISO / IEC 926-93 szerinti kritériumokat alkalmazták. A fejlesztés gazdasági hatékonyságának felmérése SWOT elemzéssel történt. Nyilvánvaló, hogy a tervezett rendszer alacsony költséggel (költségszerkezet - 3. plakát) és meglehetősen gyors megtérülési idővel rendelkezik (a minimális megtakarítással számolva). Így a fejlesztés magas gazdasági hatékonyságára lehet következtetni.

Emellett megoldódott a munkavédelem, az elektromos biztonság és a rendszer környezetbarátsága kérdése is. A vezetőképes kábelek, légcsatorna szűrők választása megalapozott.

Így a végrehajtás eredményeként tézis korszerűsítési projektet dolgoztak ki, amely az összes követelményhez képest optimális. Ezt a projektet az üzemi berendezések korszerűsítésének feltételeivel összhangban javasolt megvalósítani.

Amennyiben a próbaidőszak igazolja a projekt hatékonyságát és minőségét, a tervek szerint a diszpécserszint megvalósítása a vállalkozás helyi hálózatának felhasználásával történik, valamint a többi rész szellőztetését korszerűsítik. ipari helyiségek azzal a céllal, hogy ezeket egyetlen ipari hálózattá egyesítsék. Ennek megfelelően ezek a szakaszok magukban foglalják a diszpécserszoftver fejlesztését, a rendszerállapot, hibák, balesetek naplózásának vezetését (DB), automatizált munkaállomás vagy vezérlőállomás (KPU) megszervezését, lehetőség van tervezési megoldások kiosztására a megoldásra. műhelyek levegő-termikus függönyeinek szabályozási problémái. Lehetőség van a meglévő rendszer gyenge pontjainak kidolgozására is, mint például a kezelőegységek korszerűsítésére, valamint a légbeszívó szelepek fagyálló szerkezettel történő finomítására.

annotáció

A diplomaterv tartalmaz egy bevezetőt, 8 fejezetet, egy következtetést, a felhasznált források felsorolását, mellékleteket és 141 oldalas, gépelt szöveggel, illusztrációkkal.

Az első rész áttekintést és elemzést ad a gyártóüzemek befúvó és elszívó szellőztetésének automatikus vezérlőrendszerének (ACS PVV) tervezésének szükségességéről, valamint az automatizálási szekrények marketingtanulmányáról. Figyelembe vett tipikus sémák szellőztetés és alternatív megközelítések a diplomatervezés problémáinak megoldására.

A második rész a megvalósítás helyén – OJSC „VOMZ” – meglévő PVA-rendszer leírását tartalmazza, mint technológiai folyamatot. A levegő-előkészítés technológiai folyamatának automatizálásának általánosított blokkvázlata készül.

A harmadik részben egy kibővített műszaki javaslat kerül megfogalmazásra a diplomatervezés problémáinak megoldására.

A negyedik rész az ACS PVV fejlesztésével foglalkozik. Kiválasztjuk az automatizálás és vezérlés elemeit, bemutatjuk azok műszaki és matematikai leírását. Leírják a befújt levegő hőmérsékletének szabályozására szolgáló algoritmust. A helyiség levegőhőmérsékletének fenntartásához modellt alakítottak ki, és elvégezték az ACS PVV működésének modellezését. Az elektromos vezetékek kiválasztottak és indokoltak. A rendszer óraciklogramja felépül.

Az ötödik rész a WAGO I / O rendszer programozható logikai vezérlő (PLC) műszaki jellemzőit tartalmazza. Érzékelők és aktuátorok csatlakozási táblázatai PLC portokkal, beleértve és virtuális.

A hatodik rész a PLC vezérlőprogram működését és írását szolgáló algoritmusok kidolgozásával foglalkozik. A programozási környezet megválasztása megalapozott. Megadjuk a vészhelyzetek rendszer általi feldolgozására szolgáló blokk-algoritmusokat, az indítási, vezérlési és szabályozási problémákat megoldó funkcionális blokkok blokk-algoritmusait. Ez a rész a PLC vezérlőprogram tesztelésének és hibakeresésének eredményeit tartalmazza.

A hetedik rész a projekt biztonságát és fenntarthatóságát vizsgálja. Elvégzik az ACS PVV működése során fellépő veszélyes és káros tényezők elemzését, megoldásokat adnak a munkavédelemre és a projekt környezetbarátságának biztosítására. A rendszer fejlesztés alatt áll, hogy megvédje a rendszert a vészhelyzetektől, pl. a rendszer megerősítése tűzvédelmi szempontból és a működés stabilitásának biztosítása, amikor vészhelyzetek... Bemutatjuk az automatizálás kidolgozott alapvető funkcionális diagramját specifikációval.

A nyolcadik fejezet a fejlesztés szervezeti és gazdasági megalapozottságával foglalkozik. A projektfejlesztés önköltségi árának, hatékonyságának és megtérülési idejének számítása, beleértve a projektfejlesztést. figyelembe véve a megvalósítás szakaszát. A projektfejlesztés szakaszai tükröződnek, a munka munkaintenzitása becslésre kerül. A projekt gazdasági hatékonyságának értékelése a fejlesztés SWOT elemzésével történik.

A befejezésben a diplomatervvel kapcsolatos következtetéseket ismertetjük.

Bevezetés

Az automatizálás az egyik legfontosabb tényező a munkatermelékenység növekedésében az ipari termelésben. Az automatizálás növekedési ütemének felgyorsításának folyamatos feltétele az automatizálás technikai eszközeinek fejlesztése. Az automatizálás technikai eszközei magukban foglalják a vezérlőrendszerben szereplő összes olyan eszközt, amelyek információ fogadására, továbbítására, tárolására és átalakítására, valamint a technológiai vezérlési objektumon történő vezérlési és szabályozási tevékenységek végrehajtására szolgálnak.

Az automatizálás technológiai eszközeinek fejlesztése összetett folyamat, amely egyrészt a fogyasztók automatizált termelésének érdekén, másrészt a termelő vállalkozások gazdasági lehetőségein alapul. A fejlesztés elsődleges ösztönzője a termelés – fogyasztók – hatékonyságának javítása, bevezetésével új technológia csak akkor lehetséges, ha a költségek gyorsan megtérülnek. Ezért az új alapok kidolgozásával és megvalósításával kapcsolatos valamennyi döntés kritériuma a teljes gazdasági hatás legyen, figyelembe véve a fejlesztés, az előállítás és a megvalósítás összes költségét. Ennek megfelelően a fejlesztéshez elsősorban azokat a technikai eszközöket kell figyelembe venni, amelyek a maximális összhatást biztosítják.

Az automatizálás területének folyamatos bővülése az iparág egyik fő jellemzője ebben a szakaszban.

Különös figyelmet fordítanak az ipari ökológia és a munkabiztonság kérdéseire. Tervezéskor modern technológia, berendezések és szerkezetek, a munkavégzés biztonságának és ártalmatlanságának fejlesztését tudományosan kell megközelíteni.

Az ország nemzetgazdaságának jelenlegi fejlődési szakaszában az egyik fő feladat a tudományos-műszaki folyamatokra épülő társadalmi termelés hatékonyságának növelése és az összes tartalék teljesebb kihasználása. Ez a feladat elválaszthatatlanul kapcsolódik a tervezési megoldások optimalizálásának problémájához, amelynek célja, hogy megteremtse a szükséges előfeltételeket a tőkebefektetések hatékonyságának növeléséhez, a megtérülési idők csökkentéséhez és a termelés legnagyobb növekedésének biztosításához minden elköltött rubel után. A munkatermelékenység növelését, a minőségi termékek előállítását, a dolgozók munka- és pihenőkörülményeinek javítását olyan szellőztető rendszerek biztosítják, amelyek megteremtik a helyiségekben a szükséges mikroklímát és a levegő környezetének minőségét.

A diplomaterv célja a gyártóüzemek befúvó és elszívó szellőztetésének (ACS PVV) automatikus vezérlőrendszerének fejlesztése.

A diplomatervben vizsgált probléma az OJSC Vologdai Optikai és Mechanikai Üzemében meglévő PVV automatizálási rendszer leromlása miatt van. Ezenkívül a rendszer elosztott módon van kialakítva, ami kiküszöböli a központosított felügyelet és felügyelet lehetőségét. A megvalósítás tárgyaként egy fröccsöntő helyet (B-kategória a tűzbiztonságért), valamint a szomszédos helyiségeket - CNC-gépek helyszínét, tervező- és diszpécseriroda, raktárak - választották ki.

A diplomaterv céljai az ACS PVV jelenlegi állapotának tanulmányozása és egy elemző áttekintés alapján kerültek megfogalmazásra a 3. „Műszaki javaslat” részben.

A szabályozott szellőztetés alkalmazása új lehetőségeket nyit meg a fenti problémák megoldásában. A kifejlesztett automata vezérlőrendszernek optimálisnak kell lennie a jelzett funkciók ellátása szempontjából.

Mint fentebb említettük, a fejlesztés relevanciája mind a meglévő ACS PVV elavultságából, mind a szám növekedéséből adódik. felújítási munkák a szellőztetési „útvonalakon”, valamint a légúti megfázás és a megfázás előfordulásának általános növekedése a munkavállalók körében, a hosszú munkavégzés során bekövetkező egészségromlás tendenciája, és ennek következtében a munka termelékenységének és a termékek minőségének általános csökkenése. Fontos megjegyezni, hogy a meglévő ACS PVV nem kapcsolódik tűz automatikához, ami elfogadhatatlan az ilyen típusú gyártásnál. Az új ACS PVV fejlesztése közvetlenül kapcsolódik az üzem minőségpolitikájához (ISO 9000), valamint az üzemi berendezések korszerűsítését és a növényéletfenntartó rendszerek automatizálását célzó programokhoz.

A diplomaterv internetes forrásokat használ (fórumok, elektronikus könyvtárak, cikkek és kiadványok, elektronikus portálok), valamint a szükséges témakör szakirodalma és szabványok szövegei (GOST, SNIP, SanPiN). Szintén az ACS PVV fejlesztése a szakemberek javaslatainak és ajánlásainak figyelembevételével történik, a meglévő szerelési tervek, kábelútvonalak, légcsatorna rendszerek alapján.

Megjegyzendő, hogy a diplomatervben érintett problémának a hadiipari komplexum szinte minden régi üzemében helye van, a műhelyek újbóli felszerelése az egyik legfontosabb feladat a hadiipari komplexum minőségének biztosítása szempontjából. termékek a végfelhasználó számára. Így az oklevél kialakítása tükrözi a hasonló típusú termelésű vállalkozások hasonló problémáinak megoldásában felhalmozott tapasztalatokat.

1. Analitikai áttekintés

1.1 Általános elemzés az ACS PVV tervezésének szükségessége

A jelentős hő- és villamosenergia-fogyasztású nagy ipari épületek hőellátására fordított tüzelőanyag és energiaforrások megtakarításának legfontosabb forrása a rendszer hatékonyságának növelése. befúvó és elszívó szellőztetés(PVV) a számítási és vezérlési technológia modern vívmányainak felhasználásán alapul.

Általában helyi automatizálási eszközöket használnak a szellőzőrendszer vezérlésére. Az ilyen szabályozás fő hátránya, hogy nem veszi figyelembe az épület tényleges levegő- és hőegyensúlyát és a valós időjárási viszonyokat: külső hőmérséklet, szél sebessége és iránya, légköri nyomás.

Ezért a helyi automatizálási eszközök hatására a szellőztető rendszer általában nem működik optimális üzemmódban.

A befúvó és elszívó szellőztető rendszer hatékonysága jelentősen növelhető, ha a rendszerek optimális vezérlését hajtjuk végre, megfelelő hardver- és szoftverkészlet használatával.

Képződés hőviszonyok zavaró és szabályozó tényezők kölcsönhatásaként ábrázolható. A szabályozási művelet meghatározásához információra van szükség a tulajdonságokról és a bemeneti és kimeneti paraméterek számáról, valamint a hőátadási folyamat feltételeiről. Mivel a szellőztető berendezések vezérlésének célja az épületek helyiségeinek munkaterületén a szükséges levegőviszonyok biztosítása minimális energia- és anyagköltséggel, számítógép segítségével lehetőség nyílik a legjobb megoldás megtalálására és megfelelő szabályozási intézkedések kidolgozására. ezt a rendszert. Ennek eredményeként egy számítógép a megfelelő hardver- és szoftverkészlettel automatizált vezérlőrendszert alkot az épületek helyiségeinek hőszabályozására (ACS TRP). Azt is meg kell jegyezni, hogy a számítógép felfogható mind a PVA vezérlőpaneljeként, mind a PVA állapotának figyelésére szolgáló konzolként, valamint egy egyszerű számítógépként, amely az ACS PVV modellezésére, az eredmények feldolgozására és az eredmények feldolgozására szolgáló programmal rendelkezik. ezekre épülő működési irányítás.

Az automatikus vezérlőrendszer egy vezérlő objektum (vezérelt technológiai folyamat) és vezérlőeszközök kombinációja, amelyek kölcsönhatása biztosítja a folyamat adott program szerinti automatikus lefolyását. Ebben az esetben technológiai folyamaton olyan műveletek sorozatát értjük, amelyeket végre kell hajtani annak érdekében, hogy egy alapanyagból készterméket kapjunk. A késztermék a PVH esetében az emberes helyiségben a megadott paraméterekkel (hőmérséklet, gázösszetétel stb.) lévő levegő, alapanyaga pedig a külső és elszívott levegő, hőhordozók, villamos energia stb.

Az ACS PVV működésének, mint minden vezérlőrendszernek, ezen az elven kell alapulnia Visszacsatolás(OS): vezérlési műveletek fejlesztése az objektumra vonatkozó információk alapján, amelyeket az objektumra telepített vagy elosztott érzékelők segítségével nyernek.

Minden egyes ACS-t a bemeneti levegő áramlásának feldolgozására szolgáló meghatározott technológia alapján fejlesztettek ki. A befúvó és elszívó szellőztető rendszer gyakran egy légkondicionáló (előkészítő) rendszerhez kapcsolódik, ami tükröződik a vezérlési automatizálás kialakításában.

Önálló eszközök vagy komplett technológiai berendezések légkezelési ACS-eket már a berendezésbe beépítve szállítjuk, és bizonyos vezérlési funkciókkal már le vannak fektetve, amelyeket általában a műszaki dokumentációban részletesen leírnak. Ebben az esetben az ilyen vezérlőrendszerek beállítását, szervizelését és üzemeltetését szigorúan az előírt dokumentációnak megfelelően kell elvégezni.

Elemzés műszaki megoldások vezető vállalatok modern légkezelő egységei - a szellőztető berendezések gyártói megmutatták, hogy a vezérlési funkciók feltételesen két kategóriába sorolhatók:

A légkezelési technológia és berendezések által meghatározott szabályozási funkciók;

A kiegészítő funkciók, amelyek többnyire szolgáltatási funkciók, a vállalatok know-how-jaként kerülnek bemutatásra, és itt nem szerepelnek.

Általánosságban elmondható, hogy az IWV vezérlés fő technológiai funkciói a következő csoportokba sorolhatók (1.1. ábra)

Rizs. 1.1 - Az IWV vezérlés fő technológiai funkciói

Leírjuk, mit kell érteni az ábrán látható IWP funkciói alatt. 1.1.

1.1.1 "Vezérlési és regiszterparaméterek" funkció

Az SNiP 2.04.05-91 szerint a kötelező ellenőrzési paraméterek a következők:

Hőmérséklet és nyomás a közös betápláló és visszatérő csővezetékekben és az egyes hőcserélők kimeneténél;

Külső levegő hőmérséklet, befúvott levegő a hőcserélő után, valamint belső hőmérséklet;

MPC szabványok a helyiségből kiszívott levegőben lévő káros anyagokra (gázok, égéstermékek jelenléte, nem mérgező por).

Az elszívó és elszívó szellőztető rendszerek egyéb paraméterei igény szerint szabályozhatók műszaki feltételek berendezésekhez vagy működési feltételekhez.

A távirányító a technológiai folyamat főbb paramétereinek vagy egyéb vezérlési funkciók megvalósításában érintett paraméterek mérésére szolgál. Az ilyen vezérlés érzékelők és mérőátalakítók segítségével történik, a mért paraméterek kimenetével (ha szükséges) a vezérlőeszköz (vezérlőpult, számítógép-monitor) kijelzőjére vagy képernyőjére.

Egyéb paraméterek mérésére általában helyi (hordozható vagy helyhez kötött) műszereket használnak - jelző hőmérőket, manométereket, a levegő összetételének spektrális elemzésére szolgáló eszközöket stb.

A helyi vezérlőberendezések használata nem sérti a vezérlőrendszerek alapelvét - a visszacsatolás elvét. Ebben az esetben vagy egy személy (kezelő vagy szervizszemélyzet) segítségével, vagy egy, a mikroprocesszor memóriájába "drótozott" vezérlőprogram segítségével valósul meg.

1.1.2 "működési és szoftvervezérlés" funkció

Fontos egy olyan opció megvalósítása, mint például a „kezdési sorozat”. Az IWV rendszer normál indításának biztosítása érdekében a következőket kell figyelembe venni:

A légcsappantyúk előnyitása a ventilátorok indítása előtt. Ennek oka az a tény, hogy nem minden csappantyú zárt állapotban képes ellenállni a ventilátor által létrehozott nyomáskülönbségnek, és a csappantyú elektromos meghajtással történő teljes nyitásának ideje eléri a két percet.

Villanymotorok indítási pillanatainak szétválasztása. Aszinkron motorok gyakran nagy indítóáramokkal rendelkezhet. Ha a ventilátorokat, légcsappantyú-hajtásokat és egyéb hajtásokat egyszerre indítják be, akkor az épület elektromos hálózatának nagy terhelése miatt a feszültség drámaian csökken, előfordulhat, hogy a villanymotorok nem indulnak el. Ezért a villanymotorok, különösen a nagy teljesítményű motorok indítását időben el kell osztani.

A légfűtő előmelegítése. Ha a melegvizes hőcserélő nincs előfűtve, a fagyvédelem alacsony külső hőmérsékleten is működésbe léphet. Ezért a rendszer indításakor ki kell nyitni a befúvott levegő csappantyúit, kinyitni háromutas szelep vízmelegítő és melegítse fel a melegítőt. Ez a funkció általában akkor aktiválódik, ha a külső hőmérséklet 12 °C alatt van.

Fordított opció - "stop szekvencia" A rendszer leállítása során vegye figyelembe:

Késleltetés a befúvó ventilátor leállításához elektromos fűtőberendezéssel rendelkező egységek esetén. Miután levette a feszültséget az elektromos fűtésről, hűtse le egy ideig anélkül, hogy kikapcsolná a befúvó ventilátort. Ellenkező esetben a légfűtő fűtőeleme (elektromos hőmelegítő - fűtőelem) meghibásodhat. A diplomatervezés meglévő feladatainál ez a lehetőség a bojler használata miatt nem fontos, de fontos megjegyezni.

Így a kiemelt működési és programvezérlési lehetőségek alapján lehetőség nyílik a PVV készülékek készülékeinek be- és kikapcsolásának tipikus ütemezésének bemutatására.

Rizs. 1.2 - Az ACS PVV vízmelegítővel történő működésének tipikus cikogramja

Ebben a teljes ciklusban (1.2. ábra) a rendszernek automatikusan működnie kell, és emellett biztosítani kell a berendezés egyedi indítását, amely a beállításhoz és a megelőző munkákhoz szükséges.

Nem kis jelentőséggel bírnak a programvezérlés funkciói, mint például a "tél-nyári" üzemmód megváltoztatása. Ezen funkciók megvalósítása ben modern körülmények között energiaforrások hiánya. A szabályozási dokumentumokban e funkció ellátása ajánló jellegű - "középületek, igazgatási és közműves, valamint ipari épületek esetében főszabály szerint biztosítani kell a paraméterek programszabályozását a hőfogyasztás csökkenése érdekében."

A legegyszerűbb esetben ezek a funkciók vagy az IHV egy adott időpontban történő kikapcsolását, vagy a szabályozott paraméter (például hőmérséklet) beállított értékének csökkentését (növelését) biztosítják az emberes helyiség hőterhelésének változásától függően. .

Hatékonyabb, de nehezebben megvalósítható a szoftveres vezérlés, amely nemcsak a hagyományos "téli-nyári" üzemmódban, hanem átmeneti üzemmódban is biztosítja a PVA szerkezetének és működési algoritmusának automatikus megváltoztatását. A szerkezet elemzése, szintézise, ​​működésének algoritmusa általában ezek termodinamikai modellje alapján történik.

Ebben az esetben a fő motivációs és optimalizálási kritérium általában az a vágy, hogy lehetőleg a minimális energiafogyasztást biztosítsák a tőkeköltségek, méretek stb. korlátozásával.

1.1.3 Funkció " védő funkciókatés blokkolja"

Az automatizálási rendszerek és elektromos berendezések közös védelmi funkcióit és reteszelését (rövidzárlat elleni védelem, túlmelegedés, mozgáskorlátozás stb.) ügynökségek egyeztetik. szabályozó dokumentumokat... Az ilyen funkciókat általában külön eszközökkel valósítják meg (biztosítékok, hibaáram-kapcsolók, végálláskapcsolók stb.). Felhasználásukat az elektromos berendezésekre vonatkozó szabályok (PUE), a tűzvédelmi szabályok (PPB) szabályozzák.

Fagyvédelem. Automatikus fagyvédelmi funkciót kell biztosítani azokon a területeken, ahol a külső levegő hőmérséklete mínusz 5 °C és az alatti hideg időszakra tervezett. Az első fűtés hőcserélői (vízmelegítő) és a rekuperátorok (ha vannak) védelem alatt állnak.

A hőcserélők fagyvédelme általában a berendezés utáni levegő hőmérsékletének és a visszatérő csőben lévő hűtőfolyadék hőmérsékletének érzékelőin vagy érzékelő-relékén alapul.

A fagyveszélyt a készülék előtti levegő hőmérséklete (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Fagyvédelemmel ellátott rendszerek esetén a munkaidőn kívül a szelepnek nyitva kell maradnia (5-25%), miközben a külső levegő csappantyúja zárt. A védelem nagyobb megbízhatósága érdekében, amikor a rendszer ki van kapcsolva, néha megvalósítják a visszatérő csővezeték vízhőmérsékletének automatikus szabályozásának (stabilizálásának) funkcióját.

1.1.4 "Technológiai berendezések és elektromos berendezések védelme" funkció

1. Szűrőszennyeződés ellenőrzése

A szűrő eltömődésének szabályozását a szűrőn lezajló nyomásesés értékeli, amelyet egy nyomáskülönbség-érzékelő mér. Az érzékelő méri a légnyomás különbséget a szűrő előtt és után. A megengedett nyomásesés a szűrőn az útlevélben van feltüntetve (a gyári légutakon bemutatott nyomásmérőkhöz az adatlap szerint - 150-300 Pa). Ezt a különbséget a rendszer üzembe helyezésekor a differenciálérzékelőnél (érzékelő alapjel) állítják be. A beállított érték elérésekor az érzékelő jelet küld a szűrő maximális portartalmáról és a karbantartás vagy csere szükségességéről. Ha a szűrőt nem tisztítják vagy cserélik egy bizonyos időn belül (általában 24 órán belül) a porkorlátozás riasztását követően, javasolt a rendszer vészleállítása.

Javasoljuk, hogy hasonló érzékelőket szereljenek fel a ventilátorokra. Ha a ventilátor vagy a ventilátor hajtószíja meghibásodik, a rendszert vészhelyzetben le kell állítani. Az ilyen érzékelőket azonban takarékossági okokból gyakran figyelmen kívül hagyják, ami nagymértékben megnehezíti a rendszerdiagnosztikát és a hibaelhárítást a jövőben.

2. Egyéb automatikus zárak

Ezenkívül automatikus zárakat kell biztosítani:

A külső levegő csappantyúk nyitása és zárása a ventilátorok be- és kikapcsolásakor (csappantyú);

Légcsatornákkal összekapcsolt szellőzőrendszerek nyitó- és zárószelepei a teljes vagy részleges cserélhetőség érdekében az egyik rendszer meghibásodása esetén;

A gáztűzoltó berendezéssel védett helyiségek szellőzőrendszereinek szelepeinek elzárása, amikor ezeknek a helyiségeknek a szellőzőrendszereinek ventilátorai ki vannak kapcsolva;

A minimális kültéri légáramlás biztosítása változó légáramlású rendszerekben stb.

1.1.5 Szabályozási funkciók

Szabályozási funkciók - a beállított paraméterek automatikus karbantartása értelemszerűen alapvető a változó áramlási sebességgel, légkeringtetéssel és légfűtéssel működő befúvó és elszívó szellőzőrendszereknél.

Ezeket a funkciókat zárt vezérlési körök segítségével hajtják végre, amelyekben a visszacsatolási elv kifejezett formában van jelen: az érzékelőktől érkező objektum információit szabályozó eszközök vezérlési műveletekké alakítják. ábrán. Az 1.3. ábra példát mutat befúvott levegő hőmérséklet-szabályozó hurokra egy légcsatornás klímaberendezésben. A levegő hőmérsékletét egy vízmelegítő tartja fenn, amelyen keresztül a hőhordozó áthalad. A fűtőtesten áthaladó levegő felmelegszik. A vízmelegítő utáni levegő hőmérsékletét egy érzékelő (T) méri, majd ennek értékét a mért hőmérséklet és a hőmérséklet alapjel összehasonlító készülékére (US) táplálja. A hőmérséklet-alapjel (Tset) és a mért hőmérsékleti érték (Tmeas) közötti különbségtől függően a vezérlőkészülék (P) jelet generál, amely hatással van a működtetőre (M - háromutas szelepmotor). Az elektromos működtető olyan helyzetbe nyitja vagy zárja a háromutas szelepet, ahol a hiba:

e = Tust - Tism

minimális lesz.

Rizs. 1.3 - Befúvott levegő hőmérséklet szabályozó hurok a légcsatornában víz hőcserélővel: T - érzékelő; USA - összehasonlító eszköz; Р - szabályozó készülék; M - végrehajtó eszköz

Így az automatikus vezérlőrendszer (ACS) felépítése a pontosság és működésének egyéb paraméterei (stabilitás, lengés stb.) követelményei alapján felépítésének és elemeinek megválasztására, valamint a működésének meghatározására redukálódik. a vezérlő paraméterei. Ezt általában az automatizálási szakemberek végzik a klasszikus vezérléselmélet segítségével. Csak annyit jegyzem meg, hogy a szabályozó beállítás paramétereit a vezérlőobjektum dinamikus tulajdonságai és a kiválasztott szabályozási törvény határozza meg. A szabályozási törvény a szabályozó bemeneti (?) és kimeneti (Uр) jelei közötti kapcsolat.

A legegyszerűbb az arányos szabályozási törvény, melyikben? és Uр állandó Кп együtthatóval vannak összekötve. Ez az együttható egy ilyen szabályozó hangolási paramétere, amelyet P-szabályozónak neveznek. Megvalósítása állítható erősítő elem (mechanikus, pneumatikus, elektromos, stb.) alkalmazását igényli, amely kiegészítő energiaforrás bevonásával és anélkül is működhet.

A P-vezérlők egyik változata a helyzetszabályozók, amelyek arányos szabályozási törvényt valósítanak meg Kp-nél, és Uр kimeneti jelet generálnak, amely bizonyos számú állandó értékkel rendelkezik, például kettő vagy három, ami két vagy három pozíciónak felel meg. vezérlők. Az ilyen vezérlőket néha relévezérlőknek nevezik, mivel grafikus jellemzőik hasonlóak a relé jellemzőihez. Az ilyen szabályozók beállítási paramétere a De holtzóna értéke.

A szellőztetőrendszerek automatizálási technológiájában egyszerűségük és megbízhatóságuk miatt az on-off szabályozók széles körben alkalmazhatók a hőmérséklet (termosztátok), a nyomás (nyomáskapcsolók) és a folyamatállapot egyéb paramétereinek szabályozásában.

Az automata védelmi rendszerekben, reteszelésekben és kapcsolóberendezések működési módjaiban is használják a ki-be vezérlőket. Ebben az esetben funkcióikat reléérzékelők látják el.

A P-szabályozók jelzett előnyei ellenére nagy statikus hibájuk van (alacsony Kp értékeknél) és hajlamosak az önrezgésre (nagy Kp értékeknél). Ezért az automatizálási rendszerek vezérlési funkcióival szembeni magasabb pontossági és stabilitási követelmények miatt összetettebb szabályozási törvényeket is alkalmaznak, például PI és PID törvényeket.

A levegő fűtési hőmérsékletének szabályozását egy P-szabályozó is végezheti, amely a kiegyenlítési elv szerint működik: növelje a hőmérsékletet, ha annak értéke kisebb, mint a beállított érték, és fordítva. Ez a jogértelmezés olyan rendszerekben is alkalmazásra talált, amelyek nem igényelnek nagy pontosságot.

1.2 A termelési létesítmények szellőztetési automatizálásának meglévő tipikus sémáinak elemzése

A befúvó és elszívó szellőztetőrendszer automatizálásának számos szabványos megvalósítása létezik, amelyek mindegyikének számos előnye és hátránya van. Szeretném megjegyezni, hogy a sok tipikus séma és fejlesztés jelenléte ellenére nagyon nehéz olyan ACS-t létrehozni, amely rugalmas lenne a beállításokat illetően a gyártáshoz képest, ahol megvalósul. Így az ACS PVV tervezéséhez a meglévő szellőzőszerkezet alapos elemzése, a gyártási ciklus technológiai folyamatainak elemzése, valamint a munkavédelmi, ökológiai, elektromos és tűzbiztonsági követelmények elemzése szükséges. . Sőt, a gyakran tervezett ACS PVV az alkalmazási területére specializálódott.

Mindenesetre a következő csoportokat általában tipikus kiindulási adatoknak tekintik a kezdeti tervezési szakaszban:

1. Általános adatok: az objektum területi elhelyezkedése (város, kerület); az objektum típusa és célja.

2. Tájékoztatás az épületről és a helyiségekről: tervek és metszetek a talajszinthez viszonyított összes méret és magasság feltüntetésével; a helyiségek kategóriáinak feltüntetése (építészeti terveken) a tűzvédelmi előírásoknak megfelelően; műszaki területek rendelkezésre állása méretük feltüntetésével; a meglévő szellőzőrendszerek elhelyezkedése és jellemzői; energiahordozók jellemzői;

3. Információk a technológiai folyamatról: a technológiai projekt rajzai (tervek) a technológiai berendezések elhelyezkedését feltüntetve; berendezés specifikáció, amely jelzi a beépített kapacitásokat; a technológiai rezsim jellemzői - a műszakok száma, a munkavállalók átlagos száma műszakonként; berendezés működési módja (egyidejű működés, terhelési tényezők stb.); a levegőbe kibocsátott káros anyagok mennyisége (MPC of káros anyagok).

A PVA rendszer automatizálásának kiszámításához kiindulási adatokként vegye ki:

A meglévő rendszer teljesítménye (teljesítmény, légcsere);

Szabályozandó levegőparaméterek listája;

Szabályozási korlátok;

Automatikus működés, amikor más rendszerektől érkeznek jelek.

Így az automatizálási rendszer végrehajtása a rá háruló feladatok alapján, a szabályok és előírások, valamint az általános kiinduló adatok és diagramok figyelembevételével kerül kialakításra. A diagram elkészítése és a szellőztető automatizálási rendszer berendezéseinek kiválasztása egyénileg történik.

Mutassuk be a befúvó és elszívó szellőztető rendszerek meglévő jellemző sémáit, jellemezzünk néhányat a diplomaterv problémáinak megoldására való alkalmazási lehetőségük tekintetében (1.4 - 1.5, 1.9 ábra).

Rizs. 1.4 -SAU közvetlen áramlású szellőztetés

Ezeket az automatizálási rendszereket aktívan használják gyárakban, gyárakban és irodahelyiségekben. A vezérlő objektum itt az automatika szekrény (vezérlőpult), a rögzítő eszközök csatornaérzékelők, a vezérlés a ventilátormotorok, a lengéscsillapító motorok motorjain történik. Van még egy ACS a levegő fűtésére / hűtésére. A jövőre nézve megjegyezhető, hogy az 1.4a ábrán látható rendszer a rendszer prototípusa, amelyet az OJSC „Vologdai Optikai és Mechanikai Üzem” fröccsöntő részlegénél kell használni. Az ipari helyiségek léghűtése a helyiségek térfogata miatt nem hatékony, és a fűtés az ACS PVV megfelelő működésének előfeltétele.

Rizs. 1.5- ACS szellőztetés hőcserélőkkel

Az ACS PVV építése hőcserélők (rekuperátorok) használatával lehetővé teszi a túlzott villamosenergia-fogyasztás (elektromos fűtőberendezéseknél), a környezetbe történő kibocsátás problémájának megoldását. A visszanyerés lényege, hogy a helyiségben beállított hőmérsékletű helyiségből visszavonhatatlanul eltávolított levegő energiát cserél a beáramló külső levegővel, amelynek paraméterei általában jelentősen eltérnek a beállítottaktól. Azok. télen az elszívott meleg elszívott levegő részben felmelegíti a külső befújt levegőt, nyáron pedig a hidegebb elszívott levegő részben hűti a befújt levegőt. Rekuperációval a legjobb esetben 80%-kal csökkenthető a befújt levegő tisztítására fordított energiafelhasználás.

Technikailag a befúvó és elszívó szellőztetés rekuperációja forgó hőcserélők és közbenső hőhordozós rendszerek segítségével történik. Így mind a levegő felmelegítésében, mind a csappantyúk nyitásának csökkentésében nyereséget kapunk (a csappantyúkat vezérlő motorok hosszabb üresjárati ideje megengedett) - mindez összességében energiamegtakarítást jelent.

A hővisszanyerő rendszerek ígéretesek és aktívak, és bevezetésre kerülnek a régi szellőzőrendszerek pótlására. Meg kell azonban jegyezni, hogy az ilyen rendszerek megérnek további befektetést, azonban a megtérülési idejük viszonylag rövid, míg a jövedelmezőség nagyon magas. Ezenkívül a környezetbe való állandó kibocsátás hiánya növeli a PVA automatizálásának ilyen szervezetének környezeti teljesítményét. A levegőből történő hővisszanyeréssel (levegőkeringetés) működő rendszer egyszerűsített működését az 1.6. ábra mutatja.

Rizs. 1.6 - A levegőcserélő rendszer működése recirkulációval (rekuperáció)

A keresztáramú vagy lemezes rekuperátorok (1.5 c, d ábra) lemezekből (alumíniumból) állnak, amelyek két légáram áramlását biztosító csatornarendszert képviselnek. A légcsatorna falai közösek a befúvó és az elszívott levegő számára, és könnyen továbbíthatók. A nagy cserefelületnek és a csatornákban turbulens légáramlásnak köszönhetően viszonylag kis hidraulikus ellenállás mellett nagyfokú hővisszanyerés (hőátadás) érhető el. A lemezes rekuperátorok hatásfoka eléri a 70%-ot.

Rizs. 1.7 - Az ACS PVV légcseréjének megszervezése lemezes rekuperátorokon

Azóta csak az elszívott levegő érzékelhető hőjét nyerik vissza a befúvott és elszívott levegő semmilyen módon nem keveredik, az elszívott levegő hűtése során keletkező kondenzátumot a leválasztó visszatartja és a vízelvezető rendszer eltávolítja a leeresztő edényből. A kondenzátum alacsony hőmérsékleten (-15 ° C-ig) történő befagyásának megakadályozása érdekében az automatizálásra vonatkozó megfelelő követelményeket kell kialakítani: biztosítania kell a befúvó ventilátor időszakos leállítását vagy a külső levegő egy részének eltávolítását a bypass csatornába. a rekuperátor csatornák. Az egyetlen korlát ennek a módszernek az alkalmazásában a betápláló és elszívó ágak kötelező egy helyen történő metszéspontja, ami az ACS egyszerű korszerűsítése esetén számos nehézséget vet fel.

A közbenső hőhordozós rekuperációs rendszerek (1.5 a, b ábra) zárt csővezetékkel összekapcsolt hőcserélő pár. Az egyik hőcserélő az elszívó csatornában, a másik a bevezető csatornában található. A fagyálló glikol keverék zárt körben kering, hőátadva egyik hőcserélőről a másikra, és ebben az esetben a tápegység és a kipufogó egység közötti távolság meglehetősen jelentős lehet.

A hővisszanyerés hatékonysága ezzel a módszerrel nem haladja meg a 60%-ot. A költség viszonylag magas, de bizonyos esetekben ez lehet az egyetlen hővisszanyerési lehetőség.

Rizs. 1.8 - A hővisszanyerés elve közbenső hőhordozó használatával

A forgó hőcserélő (forgó hőcserélő, rekuperátor) egy rotor vízszintes légáteresztő csatornákkal. A forgórész egy része a kipufogócsatornában, egy része a tápcsatornában található. A forgórész forogva fogadja az elszívott levegő hőjét és továbbítja azt a befújt levegőnek, és átadódik mind az érzékelhető, mind a látens hő, valamint a páratartalom. A hővisszanyerés hatékonysága maximális és eléri a 80%-ot.

Rizs. 1.9 - ACS PVV forgó rekuperátorral

A módszer alkalmazásának korlátját elsősorban az szabja meg, hogy az elszívott levegő legfeljebb 10%-a keveredik a befújt levegővel, és ez bizonyos esetekben elfogadhatatlan vagy nem kívánatos (ha a levegő jelentős szennyezettségű) . A tervezési követelmények hasonlóak az előző verzióhoz - az elszívó és befúvó levegő gép egy helyen található. Ez a módszer drágább, mint az első, és ritkábban használják.

Általában a rekuperációs rendszerek 40-60%-kal drágábbak, mint a hasonló, rekuperáció nélküli rendszerek, de az üzemeltetési költségek jelentősen eltérnek. A rekuperációs rendszer megtérülési ideje a mai energiaárak mellett sem haladja meg a két fűtési szezont.

Szeretném megjegyezni, hogy az energiamegtakarítást a szabályozási algoritmusok is befolyásolják. Azonban mindig szem előtt kell tartani, hogy minden szellőzőrendszert bizonyos átlagos körülményekre terveztek. Például a kültéri levegő fogyasztást egy főre vonatkoztatva határozták meg, de a valóságban előfordulhat, hogy a helyiség az elfogadott érték 20%-a alatt van, természetesen ebben az esetben a becsült kültéri levegő fogyasztás egyértelműen túlzott lesz, a működés a túlzott mértékű szellőztetés indokolatlan energiaforrás-veszteséghez vezet. Ebben az esetben logikus több üzemmódot figyelembe venni, például télen / nyáron. Ha az automatika képes ilyen üzemmódokat létrehozni, a megtakarítás nyilvánvaló. Egy másik megközelítés a kültéri levegő áramlási sebességének a beltéri gázkörnyezet minőségétől függő szabályozásához kapcsolódik, pl. az automatizálási rendszer gázelemzőket tartalmaz a káros gázok meghatározására, és úgy választja meg a kültéri légáramlás értékét, hogy a káros gázok tartalma ne haladja meg a megengedett maximális értéket.

1.3 Marketingkutatás

Jelenleg a világ összes vezető szellőztetőberendezés-gyártója széles körben képviselteti magát a befúvó és elszívó szellőztetés automatizálási piacán, mindegyikük egy bizonyos szegmensbe tartozó berendezések gyártására szakosodott. A szellőztető berendezések teljes piaca nagyjából a következő alkalmazási területekre osztható:

Háztartási és félipari célokra;

Ipari célokra;

Szellőztető berendezések „speciális” célokra.

Mivel a diplomaterv az ipari helyiségek ellátó-elszívó rendszereinek automatizálásának tervezésével foglalkozik, ezért ahhoz, hogy a javasolt fejlesztést össze lehessen hasonlítani a piacon elérhetőkkel, szükséges ismert gyártók hasonló, meglévő automatizálási csomagjait választani.

A meglévő ACS PVV csomagok marketingtanulmányának eredményeit az A. függelék mutatja be.

Így a marketingkutatás eredményeként több, különböző gyártóktól származó, leggyakrabban használt ACS PVV-t is figyelembe vettek, amelyek műszaki dokumentációját áttanulmányozva információhoz jutottak:

Az ACS PVV megfelelő csomagjának összetétele;

Szabályozási paraméterek nyilvántartása (nyomás a légcsatornákban, hőmérséklet, tisztaság, levegő páratartalma);

A programozható logikai vezérlő és berendezéseinek márkája (szoftver, parancsrendszer, programozási elvek);

Más rendszerekkel való kapcsolatok elérhetősége (van-e kapcsolat tűzautomatákkal, van-e támogatás a LAN protokollokhoz);

Védőteljesítmény (elektromos biztonság, tűzvédelem, porvédelem, zajvédelem, nedvességvédelem).

2. A gyártóműhely szellőzőhálózatának leírása, mint az automatikus vezérlés tárgya

Általánosságban elmondható, hogy a szellőztető és levegő-előkészítő rendszerek automatizálása terén elérhető megközelítések elemzésének eredményei, valamint a tipikus sémák elemző áttekintése alapján megállapítható, hogy a diplomatervben figyelembe vett feladatok az ún. releváns és jelenleg a speciális tervezőirodák (SKB) által aktívan vizsgálják és tanulmányozzák.

Megjegyzem, hogy a szellőzőrendszer automatizálásának három fő megközelítése van:

Elosztott megközelítés: az IWV automatizálás megvalósítása helyi kapcsolóberendezéseken alapul, minden ventilátort egy megfelelő eszköz vezérel.

Ezzel a megközelítéssel viszonylag kisméretű szellőzőrendszerek automatizálását tervezik, amelyekben nem várható további bővítés. Ő a legidősebb. Ennek a megközelítésnek az előnyei közé tartozik például, hogy az egyik felügyelt szellőzőágban bekövetkező baleset esetén a rendszer csak erre a kapcsolatra/szakaszra állít le vészleállást. Ráadásul ez a megközelítés viszonylag egyszerűen megvalósítható, nem igényel bonyolult vezérlési algoritmusokat, és leegyszerűsíti a szellőztetőrendszer-berendezések karbantartását.

Központosított megközelítés: PVV automatizálás megvalósítása logikai vezérlők csoportján vagy programozható logikai vezérlőn (PLC) alapul, a teljes szellőzőrendszer központi vezérlése a programnak és adatoknak megfelelően történik.

A központosított megközelítés megbízhatóbb, mint az elosztott. Az IAP minden kezelése merev, a program alapján történik. Ez a körülmény további követelményeket támaszt mind a programkód megírásával (sok körülmény figyelembevétele szükséges, beleértve a vészhelyzeti műveleteket is), mind a vezérlő PLC speciális védelmével kapcsolatban. Ezt a megközelítést kis adminisztratív és ipari komplexumokban alkalmazták. Jellemzője a beállítások rugalmassága, a rendszer ésszerű határokig skálázhatósága, valamint a rendszer mobil integrációjának lehetősége a vegyes szervezési elv szerint;

Vegyes megközelítés: nagy rendszerek tervezésénél használják (nagyszámú menedzselt berendezés hatalmas teljesítménnyel), az elosztott és a központosított megközelítés kombinációja. Általános esetben ez a megközelítés egy szintű hierarchiát feltételez, amelynek élén egy vezérlő számítógép és a szolga „mikroszámítógépek” állnak, így a vállalathoz képest globális vezérlési termelési hálózatot alkotnak. Más szavakkal, ez a megközelítés elosztott-centralizált megközelítés rendszerelosztással.

A diplomatervezés során megoldott probléma szempontjából a PVA automatizálásának centralizált megközelítése a legelőnyösebb. Mivel a rendszert kisméretű ipari helyiségekre fejlesztik, lehetséges ez a megközelítés más objektumok esetében is, azzal a céllal, hogy azokat egyetlen ACS PVV-be integrálják.

A szellőztető vezérlőszekrényekhez gyakran olyan interfészt biztosítanak, amely lehetővé teszi a szellőzőrendszer állapotának monitorozását a számítógép-monitorra történő információkimenettel. Érdemes azonban megjegyezni, hogy ez a megvalósítás további bonyodalmakat igényel az irányítási programból, egy olyan szakember képzését, aki az állapotot figyeli, és a lekérdező érzékelőkből vizuálisan kapott adatok alapján operatív döntéseket hoz. Ezenkívül a vészhelyzetekben az emberi hiba mindig velejárója. Ezért ennek a feltételnek a megvalósítása inkább egy kiegészítő lehetőség a PVV automatizálási csomag tervezésénél.

2.1 A gyártóüzemek be- és elszívó szellőztetésének meglévő automatikus vezérlőrendszerének leírása

A gyártóműhelyek szellőztetésének alapelvének biztosítása érdekében, amely a levegő paramétereinek és összetételének a megengedett határokon belüli tartásából áll, tiszta levegővel kell ellátni azokat a helyeket, ahol a dolgozók tartózkodnak, majd a levegő elosztását az egész területen. a szoba.

Alább az ábrán. A 2.1. ábra egy tipikus befúvó és elszívó szellőztető rendszert mutat be, amelyhez hasonló a kivitelezés helyén is elérhető.

Az ipari helyiségek szellőzőrendszere ventilátorokból, légcsatornákból, külső légbeszívó berendezésekből, a légkörbe be- és kilépő levegő tisztítására szolgáló berendezésekből, valamint légfűtő berendezésből (vízmelegítőből) áll.

A meglévő befúvó és elszívó szellőzőrendszerek tervezését az SNiP II 33-75 "Fűtés, szellőztetés és légkondicionálás", valamint a GOST 12.4.021-75 "SSBT" követelményeinek megfelelően végezték. Szellőztető rendszerek. Általános követelmények ", amely meghatározza a telepítés, az üzembe helyezés és az üzemeltetés követelményeit.

A légkörbe kibocsátott szennyezett levegő tisztítását speciális eszközök végzik - porleválasztók (a fröccsöntés gyártóhelyén használatosak), légcsatorna szűrők stb. Figyelembe kell venni, hogy a porleválasztók nem igényelnek további ellenőrzést és akkor aktiválódik, amikor az elszívó szellőztetés be van kapcsolva.

A munkaterületről elszívott levegő tisztítása porülepítő kamrákban (csak durva por esetén) és elektrosztatikus leválasztókban (finom por esetén) is elvégezhető. A káros gázoktól való levegőtisztítás speciális elnyelő és hatástalanító anyagok felhasználásával történik, beleértve a szűrőkre (szűrőcellákban) alkalmazottakat is.

Rizs. 2.1 - A gyártási részleg be- és elszívó szellőztető rendszere 1 - levegő beszívó berendezés; 2 - kalorizálók fűtéshez; 3- befúvó ventilátor; 4 - fő légcsatorna; 5 - a légcsatorna ágai; 6 - betápláló fúvókák; 7 - helyi szívás; 8 és 9 - mester. elszívó légcsatorna; 10 - porleválasztó; 11 - elszívó ventilátor; 12 - a tisztított levegő bányából történő kibocsátása a légkörbe

A meglévő rendszer automatizálása viszonylag egyszerű. A szellőztetés folyamata a következő:

1. a műszak kezdete - beindul a befúvó és elszívó szellőztető rendszer. A ventilátorokat központi indítómotor hajtja. Más szóval, a vezérlőpanel két indítóból áll - az indításhoz és a vészleállításhoz / leállításhoz. A műszak 8 óráig tart - egy óra szünettel, vagyis munkaidőben átlagosan 1 órát áll a rendszer. Ráadásul az ilyen „reteszelő” szabályozás gazdaságilag nem hatékony, mivel túlzott villamosenergia-fogyasztáshoz vezet.

Figyelembe kell venni, hogy az elszívó szellőztetés folyamatos működéséhez nincs termelési igény, szennyezett levegő esetén célszerű bekapcsolni, vagy például szükséges a felesleges hőenergia eltávolítása a munkaterületről.

2. a légbeszívó berendezések csappantyúinak nyitását is a helyi indítóberendezések szabályozzák, a külső környezet paramétereivel (hőmérséklet, tisztaság) a levegőt a befúvó ventilátor szívja be a légcsatornákba az eltérés miatt. nyomás.

3. A külső környezetből felvett levegő egy vízmelegítőn halad át, felmelegszik a megengedett hőmérsékleti értékekre, és a légcsatornákon keresztül a bevezető fúvókákon keresztül a helyiségbe szivattyúzzák. A vízmelegítő jelentős légfűtést biztosít, a melegítő kézi vezérlésű, a villanyszerelő kinyitja a csappantyúfedelet. A fűtés a nyári időszakra le van kapcsolva. Hőhordozóként a házon belüli kazánházból szolgáltatott meleg vizet használjuk. Nincs rendszer a léghőmérséklet automatikus szabályozására, aminek következtében az erőforrások nagymértékben túlköltekeznek.

Hasonló dokumentumok

Az MC8.2 vezérlőn alapuló befúvó szellőztető egység vezérlőrendszerének használatának jellemzői. A vezérlő alapvető funkciói. Példa az MC8.2-n alapuló áramkör befúvó szellőztetésének automatizálására vonatkozó specifikációra.

gyakorlati munka, hozzáadva 2010.05.25


Tipikus hűtőtorony-szerkezetek műszaki jellemzőinek összehasonlító elemzése. A vízellátó rendszerek elemei és osztályozásuk. A keringető vízellátás folyamatának matematikai modellje, automatizálási berendezések és vezérlőelemek kiválasztása, leírása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2013.09.04


A befúvó és elszívó szellőztetés automatikus vezérlőrendszerének működésének alapjai, felépítése és matematikai leírása. Technológiai folyamat berendezések. Szabályozó kiválasztása és számítása. Az ATS stabilitásának vizsgálata, minőségi mutatói.

szakdolgozat, hozzáadva 2011.02.16


A cementbeton alapú termékek hő- és nedvességkezelési folyamatának leírása. A gőzkamra szellőztetési folyamatának automatizált vezérlése. A nyomáskülönbség mérő típusának kiválasztása és a korlátozó berendezés számítása. Automata potenciométer mérőköre.

szakdolgozat, hozzáadva 2009.10.25


A csigakerék megmunkálásának technológiai útvonalának térképe. A termékfeldolgozáshoz szükséges engedmények és korlátozó méretek számítása. Ellenőrző program kidolgozása. A rögzítés indoklása és kiválasztása. Szellőztetés számítása ipari helyiségekben.

szakdolgozat, hozzáadva: 2012.08.29


A tervezett komplexum jellemzői és a gyártási folyamatok technológiaválasztása. Az állatok vízellátásának és itatásának gépesítése. Technológiai számítás és berendezések kiválasztása. Szellőztető és légfűtési rendszerek. Légcsere és világítás számítása.

szakdolgozat, hozzáadva 2008.12.01


Befúvó szellőzőrendszer, belső felépítése és az elemek összekapcsolása, a felhasználás előnyeinek és hátrányainak felmérése, berendezési követelmények. Energiatakarékossági intézkedések, energiahatékony szellőztető rendszerek vezérlésének automatizálása.

szakdolgozat, hozzáadva 2015.08.04


Technológiai séma kidolgozása elektromos fűtésű padló automatizálására. Automatizálási elemek számítása, kiválasztása. Az ellenőrzési rendszer követelményeinek elemzése. A megbízhatóság főbb mutatóinak meghatározása. Biztonsági óvintézkedések az automatizálási berendezések telepítése során.

szakdolgozat, hozzáadva 2015.05.30


Berendezés a katalitikus reformálás technológiai folyamatához. Az automatizálási berendezések piacának jellemzői. A vezérlő számítógép komplexum és a terepi automatizálási berendezések kiválasztása. Szabályozó beállításainak kiszámítása és kiválasztása. Az automatizálás műszaki eszközei.

szakdolgozat, hozzáadva: 2015.05.23


A telített szénhidrogéngázok feldolgozásának automatizálását célzó projekt szerkezeti diagramjának technológiai leírása. Az automatizálási funkcionális diagram tanulmányozása és a telepítéshez szükséges műszeres lehetőségek kiválasztásának indoklása. A vezérlőkör matematikai modellje.

A hőviszonyok előrejelzése a kiszolgált területeken többtényezős feladat. Ismeretes, hogy a termikus rezsim fűtési, szellőző- és légkondicionáló rendszerek segítségével jön létre. A fűtési rendszerek tervezésénél azonban nem veszik figyelembe a más rendszerek által keltett légáramok hatásait. Ez részben annak tudható be, hogy a légáramlások termikus rezsimre gyakorolt ​​hatása elhanyagolható lehet a normál légmozgás mellett a kiszolgált területeken.

A sugárzó fűtési rendszerek alkalmazása új megközelítéseket igényel. Ez magában foglalja az emberi expozíciós szabványoknak való megfelelést a munkahelyeken, és figyelembe kell venni a sugárzó hő eloszlását a körülvevő szerkezetek belső felületein. Valójában sugárzó fűtés esetén ezek a felületek túlnyomórészt fűtöttek, ami viszont konvekcióval és sugárzással hőt ad le a helyiségnek. Ennek köszönhető a szükséges belső levegő hőmérséklet fenntartása.

Általános szabály, hogy a legtöbb helyiségtípushoz a fűtési rendszerekkel együtt szellőzőrendszerekre van szükség. Tehát sugárzó gázfűtési rendszerek használatakor a helyiséget szellőzőrendszerrel kell felszerelni. A káros gázok és gőzök kibocsátásával járó helyiségekben a minimális légcserét az SP 60.13330.12 írja elő. A fűtés, a szellőztetés és a légkondicionálás legalább egyszeri, 6 m-nél nagyobb magasságban pedig legalább 6 m 3 1 m 2 alapterületre. Ezenkívül a szellőzőrendszerek teljesítményét a helyiség rendeltetése is meghatározza, és a hő- vagy gázkibocsátás asszimilációjának vagy a helyi elszívás kompenzációjának feltételei alapján számítják ki. Természetesen a levegőcsere mennyiségét is ellenőrizni kell az égéstermékek asszimilációjának állapotára. Az elszívott levegő mennyiségének kompenzálását befúvó szellőzőrendszerek végzik. Ebben az esetben a kiszolgált területek termikus rezsimjének kialakításában jelentős szerepe van a tápsugaraknak és az általuk bevezetett hőnek.

Kutatási módszer és eredmények

Így szükségessé válik egy közelítő matematikai modell kidolgozása a sugárzó fűtésű és szellőztetésű helyiségben végbemenő összetett hő- és tömegátadási folyamatokról. A matematikai modell a levegő-hő egyensúly egyenletrendszere egy helyiség jellemző térfogatára és felületére.

A rendszer megoldása lehetővé teszi a kiszolgált területek levegő paramétereinek meghatározását a sugárzó fűtőberendezések elhelyezésének változatos lehetőségeivel, figyelembe véve a szellőztető rendszerek hatását.

Tekintsük egy matematikai modell felépítését egy sugárzó fűtéssel felszerelt, más hőleadást nem tartalmazó gyártóhelyiség példáján. A radiátorokból származó hőáram a következőképpen oszlik meg. A konvektív áramok a mennyezet alatti felső zónába emelkednek, és hőt adnak le a belső felületnek. Az emitter hőáramának sugárzó komponensét a helyiség külső burkolószerkezeteinek belső felületei érzékelik. Ezek a felületek viszont konvekció útján hőt adnak le a belső levegőnek és sugárzást más belső felületeknek. A hő egy része a külső burkolatokon keresztül a külső levegőbe kerül. A számított hőátadási séma az ábrán látható. 1a.

Tekintsük egy matematikai modell felépítését egy sugárzó fűtéssel felszerelt, más hőleadást nem tartalmazó gyártóhelyiség példáján. A konvektív áramok a mennyezet alatti felső zónába emelkednek, és hőt adnak le a belső felületnek. Az emitter hőáramának sugárzó összetevőjét a helyiség külső burkolószerkezeteinek belső felületei érzékelik

Ezután a légáramlás keringtetési séma felépítését vizsgáljuk meg (1b. ábra). Vegyük a feltöltött levegőcsere szervezési sémát. Levegőt mennyiségben szállítanak M pr a szervizelt terület irányába, és áramlási sebességgel távolítják el a felső területről M in = M pr. A karbantartott terület tetejének szintjén a levegő áramlási sebessége a sugárban M o A befúvó sugárban a levegő áramlási sebességének növekedése a keringő levegőnek köszönhető, amely le van választva a sugárról.

Vezessük be az áramlások feltételes határait - olyan felületeket, amelyeken a sebességeknek csak normális komponensei vannak. ábrán. Az 1b. ábrán az áramlási határokat szaggatott vonal jelzi. Ezután kiválasztjuk a számított térfogatokat: a kiszolgált terület (az a tér, ahol állandóan tartózkodnak az emberek); a tápsugár és a falközeli konvektív áramlások térfogata. A falközeli konvektív áramlások iránya a külső burkolati szerkezetek belső felülete hőmérsékletének és a környezeti levegő arányától függ. ábrán. Az 1b. ábra egy csökkenő falközeli konvektív áramlás diagramját mutatja.

Tehát a levegő hőmérséklete a szervizelt területen t A wz a befúvók légkeverése, falközeli konvektív áramok és a padló és a falak belső felületeiről érkező konvektív hőbevitel eredményeként jön létre.

Figyelembe véve a hőcsere és a légáramlások keringtetésének kidolgozott sémáit (1. ábra), elkészítjük a hő-levegő egyensúly egyenleteit a kiválasztott térfogatokra:

Itt val vel- a levegő hőkapacitása, J / (kg ° С); K tól a gázsugárzó fűtési rendszer teljesítménye, W; Kés K* c - konvektív hőátadás a fal belső felületein a szervizelt területen belül és a falon a szervizelt területen belül, W; t pp, t c és t wz a levegő hőmérséklete a tápáramban a munkaterület bejáratánál, a falközeli konvektív áramlásban és a munkaterületen, ° C; K TP a helyiség hővesztesége, W, megegyezik a külső burkolatokon keresztüli hőveszteség összegével:

A kiszolgált terület bejáratánál lévő tápáram levegőáramlási sebességét a M.I.Grimitlin által kapott függőségek alapján számítják ki.

Például kompakt fúvókákat előállító diffúzorok esetén a sugárban lévő áramlási sebesség:

ahol m- sebesség csillapítási együttható; F 0 - a levegőelosztó bemeneti csövének keresztmetszete, m 2; x- távolság a légelosztótól a kiszolgált terület belépési pontjáig, m; NAK NEK n - nemizotermitási együttható.

A falközeli konvektív áramlás levegőfogyasztását a következők határozzák meg:

ahol tс - a külső falak belső felületének hőmérséklete, ° C.

A határfelületek hőmérlegének egyenletei a következők:

Itt K c, K*c, K pl és K P - konvektív hőátadás a fal belső felületein a kiszolgált területen belül - a szervizelt terület feletti fal, padló és burkolat, ill. K tp.s, K* TP.s., K TP.pl, K tp.pt - hőveszteség a megfelelő szerkezeteken keresztül; W val vel, W*c, W pl, W P - sugárzó hőáramok az emitterből, amelyek ezekre a felületekre lépnek be. A konvektív hőátadást az ismert összefüggés határozza meg:

ahol m J - a felület helyzetének és a hőáramlás irányának figyelembevételével meghatározott együttható; F J - felület, m 2; Δ t J a felület és a környezeti levegő hőmérséklet-különbsége, ° C; J- a felülettípus indexe.

Hőveszteség KтJ úgy fejezhető ki

ahol t n - külső levegő hőmérséklet, ° C; t J - külső burkolószerkezetek belső felületeinek hőmérséklete, ° C; Rés R n - a külső kerítés hőellenállása és hőátadása, m 2 · ° C / W.

Elkészült a hő- és tömegátadási folyamatok matematikai modellje sugárzó fűtés és szellőztetés együttes hatására. A megoldás eredményei lehetővé teszik, hogy megkapjuk a hőviszonyok fő jellemzőit a különböző célú, szellőztető rendszerekkel felszerelt épületek sugárzó fűtési rendszereinek tervezésénél.

Sugárzó fűtési rendszerek radiátoraiból származó sugárzó hőáramok Wj a kölcsönös sugárzási területeken keresztül számítják ki az emitterek és a környező felületek tetszőleges orientációjának módszerével:

ahol val vel 0 egy teljesen fekete test emissziós tényezője, W / (m 2 · K 4); ε IJ - a hőátadásban részt vevő felületek csökkentett emissziós képessége énés J; H IJ - a felületek kölcsönös sugárzási területe énés J, m 2; T I a kibocsátó felület átlagos hőmérséklete, amelyet az emitter hőmérlegéből határozunk meg, K; T J a hőelnyelő felület hőmérséklete, K.

Ha kifejezéseket helyettesítünk a hőáramokkal és a légáramlási sebességekkel a fúvókákban, akkor egy egyenletrendszert kapunk, amely közelítő matematikai modell a hő- és tömegátadási folyamatokról sugárzó fűtés során. A rendszer megoldásához szabványos számítógépes programok használhatók.

A hő- és tömegátadási folyamatok matematikai modelljét kapjuk sugárzó fűtés és szellőztetés együttes hatására. A megoldás eredményei lehetővé teszik, hogy megkapjuk a hőviszonyok fő jellemzőit a különböző célú, szellőztető rendszerekkel felszerelt épületek sugárzó fűtési rendszereinek tervezésénél.