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

NÁL NÉL modern világ a szellőztető rendszerek tervezésénél már nem nélkülözhető a légáramlás matematikai modellezése.

A modern világban már nem nélkülözhető a légáramlás matematikai modellezése a szellőzőrendszerek tervezésekor. A hagyományos mérnöki technikák jól illeszkednek a tipikus helyiségekhez és standard megoldások levegőelosztáshoz. Ha egy tervező nem szabványos objektumokkal találkozik, matematikai modellezési módszereknek kell segítségére lenniük. A cikk a levegő eloszlásának tanulmányozásával foglalkozik az év hideg időszakában egy csőgyártó műhelyben. Ez a műhely a gyárkomplexum része, amely élesen kontinentális éghajlaton található.

Még a 19. században kaptak differenciál egyenletek 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 használatosak matematikai modellezés sok természeti jelenség és műszaki probléma.

Per utóbbi évek geometriailag és termodinamikailag összetett objektumok sokfélesége halmozódott fel az építőiparban. A számítási folyadékdinamikai módszerek alkalmazása jelentősen megnöveli a szellőztető rendszerek tervezésének lehetőségeit, lehetővé téve az épület vagy annak bármely pontján a sebesség-, nyomás-, hőmérséklet- és komponenskoncentráció-eloszlások nagy pontosságú előrejelzését. helyiségek.

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 a vizsgált tárgy vonatkozásában. Körülbelül attól az időtől fogva a BUREAU TEHNIKI matematikai modellezéssel foglalkozik a szellőztetés és légkondicionálás problémáival kapcsolatban.

Feladatleírás

Ebben a tanulmányban numerikus szimulációkat végeztünk a CD-Adapco által kifejlesztett STAR-CCM+ CFD csomag segítségével. teljesítmény ezt a csomagot amikor a szellőzés problémáinak megoldása volt
többször tesztelték különböző bonyolultságú objektumokon, az irodahelyiségektől a színháztermekig és stadionokig.

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

Külső hőmérséklet -31 °C. A helyiségben jelentős hőbevitellel rendelkező tárgyak találhatók: keményítő kemence, temperáló kemence stb. Így a külső burkolati szerkezetek és a belső hőtermelő tárgyak között nagy a hőmérsékletkülönbség. Ezért a szimuláció során nem elhanyagolható a sugárzó hőátadás hozzájárulása. További nehézséget jelent a feladat matematikai megfogalmazásában, hogy műszakonként többször is -31 °C hőmérsékletű nehézvonatot visznek be a helyiségbe. Fokozatosan felmelegszik, lehűti körülötte a levegőt.

A szükséges levegőhőmérséklet fenntartása érdekében a műhely térfogatában (hideg évszakban legalább 15 °C) a projekt szellőztető és légkondicionáló rendszereket biztosít. A tervezési szakaszban kiszámították a befújt 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 szimuláció lehetővé tette, hogy viszonylag rövid időn belül (két-három hét) több levegőellátási lehetőségnél meg lehessen tekinteni a légáramlási mintát, majd összehasonlítani őket.

A MATEMATIKAI MODELLEZÉS SZAKASZAI

• Szilárd geometria felépítése.
• A munkaterület particionálása a számítási rács celláira. Előre kell látni azokat a területeket, ahol további sejtfinomításra van szükség. A rács építésénél nagyon fontos megtalálni azt az arany középutat, amelyben a cella mérete elég kicsi a helyes eredmény eléréséhez, miközben a cellák összlétszáma nem olyan nagy, hogy a számítási időt elfogadhatatlan időkre húzza. Ezért a rács építése egy egész művészet, amely tapasztalattal jár.
• A perem- és kezdeti feltételek meghatározása a problémafelvetésnek megfelelően. Szükséges a szellőztetési feladatok sajátosságainak ismerete. fontos szerepet játszik a számításban jó választás turbulencia modellek.
• Megfelelő fizikai és turbulencia modellek kiválasztása.

Szimulációs eredmények

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

A szellőztetés hatékonyságának összehasonlítására három lehetőséget választottak a levegőellátásra: a függőlegeshez képest 45°-os, 60°-os és 90°-os szögben. A levegőt a szabványos légelosztó rácsokról szállították.

A számítás eredményeként kapott hőmérséklet- és sebességmezők különböző előtolási szögeknél befúvott levegőábrán láthatók. egy.

Az eredmények elemzése után a 90°-os befúvott levegő befúvási szöget választottuk a műhely szellőztetésének legsikeresebbnek. Ezzel az etetési móddal nem jön létre megnövekedett sebesség munkaterületés meglehetősen egyenletes képet lehet elérni a hőmérsékletről és a sebességről az egész műhelyben.

Végső döntés

Hőmérséklet és sebesség mezők háromban keresztmetszetekábrán láthatók az ellátó rácsokon áthaladók. 2. és 3. A hőmérséklet-eloszlás a helyiségben egyenletes. Csak a kemencék koncentrálásának területén van több magas értékek mennyezeti hőmérséklet. A szoba jobb szélső sarkában van egy hidegebb rész, távol a kályháktól. Ez az a hely, ahová az utcáról hideg kocsik lépnek be.

ábrából A 3. ábra jól mutatja, hogyan terjednek a bevezetett levegő vízszintes sugarai. Ezzel az adagolási móddal az ellátó sugár kellően nagy hatótávolsággal rendelkezik. Tehát a rácstól 30 m távolságra az áramlási sebesség 0,5 m/s (a rácsból való kilépésnél a sebesség 5,5 m/s). A helyiség többi részében a légmozgás alacsony, 0,3 m/s.

Az edzõkemencébõl felmelegített levegõ felfelé tereli a befúvott levegõsugarat (4. és 5. ábra). A tűzhely nagyon felmelegíti a levegőt körülötte. A padló közelében itt magasabb a hőmérséklet, mint a szoba középső részében.

ábrán látható a hőmérséklet mező és az áramvonalak a melegüzem két részében. 6.

következtetéseket

Az elvégzett számítások lehetővé tették a hatásfok elemzését különböző módokon levegőellátás a csőgyártó műhelyben. Megállapítást nyert, hogy vízszintes fúvóka adagolásakor a befúvott levegő tovább terjed a helyiségbe, 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 a szellőztetés és légkondicionálás problémáiban egy nagyon ígéretes irány, amely lehetővé teszi a megoldás korrekcióját a tervezési szakaszban, megakadályozva, hogy az üzembe helyezés után szükség legyen a sikertelen tervezési döntések javítására. ●

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

Glebov R. S., PhD hallgató Tumanov M. P., a műszaki tudományok kandidátusa, egyetemi docens

Antyushin S. S., posztgraduális hallgató (Moszkva állami intézet Elektronika és matematika (Műszaki Egyetem)

A MATEMATIKAI MODELL-AZONOSÍTÁS GYAKORLATI SZEMPONTJAI

SZELLŐZŐEGYSÉG

A szellőztetőrendszerekkel szembeni új követelmények megjelenése miatt a zárt szabályozási körök kialakításának kísérleti módszerei nem tudják teljes mértékben megoldani az automatizálási problémákat. technológiai folyamat. A kísérleti hangolási módszerek beágyazott optimalizálási kritériumokat (szabályozási minőségi kritériumokat) tartalmaznak, ami korlátozza hatókörüket. Minden követelményt figyelembe vevő vezérlőrendszer paraméteres szintézise feladatmeghatározás, megköveteli az objektum matematikai modelljét. A cikk a matematikai modellek struktúráit elemzi szellőző egység, megvizsgálják a szellőztető egység azonosításának módszerét, és felmérik a kapott modellek gyakorlati alkalmazásának lehetőségét.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőztető egység, a matematikai modell kísérleti vizsgálata, a matematikai modell minőségi kritériumai.

A MATEMATIKAI MODELL AZONOSÍTÁSÁNAK GYAKORLATI SZEMPONTJAI

SZELLŐZŐSZERELÉSÉRŐL

A szellőztetőrendszerekkel szemben támasztott új követelmények megjelenésével összefüggésben a zárt irányítási körvonalak beállításának kísérleti módszerei "nem tudják teljes mértékben megoldani a technológiai folyamatok automatizálásának problémáját. A kísérleti beállítási módszereknek megvannak az optimalizálási kritériumai (kritérium: menedzsment minősége), amely korlátozza alkalmazási területüket. A vezérlőrendszer paraméteres szintézise, ​​a műszaki projekt minden igényt figyelembe véve, az objektum matematikai modelljét igényli. a szellőztető beépítésnél figyelembe veszik a kapott modellek alkalmazási lehetőségét gyakorlat becsült.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőzőberendezés, matematikai modell kísérleti kutatása, matematikai modell minőségi kritériumai.

Bevezetés

A szellőzőrendszerek vezérlése az automatizálás egyik fő feladata mérnöki rendszereképület. A szellőztető egységek vezérlőrendszereivel szemben támasztott követelmények minőségi kritériumként vannak megfogalmazva időtartományban.

Főbb minőségi kritériumok:

1. Átmeneti folyamat ideje (tnn) - az az idő, amikor a szellőztető egység működési módba lép.

2. Állandó hiba (eust) - a befújt levegő hőmérsékletének maximálisan megengedett eltérése a beállított értéktől.

Közvetett minőségi kritériumok:

3. Túllövés (Ah) - túlzott energiafogyasztás a szellőztető egység vezérlésekor.

4. Az ingadozás mértéke (y) - a szellőztető berendezések túlzott kopása.

5. A csillapítás mértéke (y) - a szükséges hőmérsékleti rendszer minőségét és sebességét jellemzi.

A szellőzőrendszer automatizálásának fő feladata a vezérlő paraméteres szintézise. A paraméteres szintézis a szabályozó együtthatóinak meghatározásából áll, hogy biztosítsák a szellőzőrendszer minőségi kritériumait.

A szellőztetőegység-vezérlő szintéziséhez olyan mérnöki módszereket választanak, amelyek kényelmesek a gyakorlatban történő alkalmazásra, és nem igénylik az objektum matematikai modelljének tanulmányozását: a Nabo18-21Seg1er(G) módszer, a CHen-NgoneS-KeS, schk(SNK) módszerrel. Nak nek modern rendszerek szellőztetés automatizálás, magas követelmények támasztják a minőségi mutatókat, szűkülnek a mutatók megengedett peremfeltételei, megjelennek a többszempontú ellenőrzési feladatok. A szabályozók beállításának mérnöki módszerei nem teszik lehetővé a beágyazott szabályozási minőségi kritériumok megváltoztatását. Például, ha az N2 módszert használjuk a vezérlő hangolására, a minőségi kritérium négyes csillapítási tényező, az SHA módszer használatakor pedig a túllövés hiányában a maximális elfordulási sebesség a minőségi kritérium. Ezen módszerek alkalmazása a többkritériumos szabályozási problémák megoldásában az együtthatók további kézi beállítását igényli. A vezérlőhurkok hangolásának ideje és minősége ebben az esetben a szervizmérnök tapasztalatától függ.

Alkalmazás modern eszközökkel A szellőztetőegység-vezérlőrendszer szintézisének matematikai modellezése jelentősen javítja a szabályozási folyamatok minőségét, csökkenti a rendszer beállítási idejét, valamint lehetővé teszi a balesetek észlelésére és megelőzésére szolgáló algoritmikus eszközök szintézisét is. A vezérlőrendszer szimulálásához szükséges a szellőztető egység (vezérlő objektum) megfelelő matematikai modelljének elkészítése.

A matematikai modellek gyakorlati alkalmazása a megfelelőség felmérése nélkül számos problémát okoz:

1. A matematikai modellezéssel kapott vezérlő beállítások nem garantálják a minőségi mutatók gyakorlati megfelelőségét.

2. A beépített matematikai modellel rendelkező vezérlők gyakorlati alkalmazása (kényszerítő vezérlés, Smith-féle extrapolátor stb.) minőségi mutatók romlását okozhatja. Ha az időállandó nem egyezik, vagy az erősítést alulbecsülik, megnő a szellőztető egység működési módba jutásának ideje, túl nagy erősítés esetén a szellőztető berendezés túlzott kopása stb.

3. A referenciamodell szerinti becsléssel rendelkező adaptív vezérlők alkalmazása a gyakorlatban is a minőségi mutatók fenti példához hasonló romlását okozza.

4. Az optimális szabályozási módszerekkel kapott vezérlőbeállítások nem garantálják a gyakorlatban a minőségi mutatók betartását.

A tanulmány célja a szellőztető egység matematikai modelljének szerkezetének meghatározása (szabályozási kör szerint hőmérsékleti rezsim).

A vezérlőrendszerek tervezésének tapasztalatai azt mutatják, hogy csak a rendszer fizikai folyamatainak elméleti vizsgálata alapján nem lehet valós rendszernek megfelelő matematikai modellt előállítani. Ezért a szellőztető egység modelljének szintetizálása során az elméleti tanulmányokkal egyidejűleg kísérleteket végeztek a rendszer matematikai modelljének - azonosításának - meghatározására és finomítására.

A szellőzőrendszer technológiai folyamata, a kísérlet megszervezése

és szerkezeti azonosítás

A szellőzőrendszer vezérlési tárgya a központi klímaberendezés, amelyben a levegő áramlását feldolgozzák és a szellőztetett helyiségekbe juttatják. A helyi szellőztetés-szabályozó rendszer feladata a befújt levegő hőmérsékletének automatikus fenntartása a légcsatornában. A léghőmérséklet aktuális értékét a befúvó csatornába vagy a karbantartott helyiségbe szerelt érzékelő becsüli meg. A befújt levegő hőmérsékletét elektromos vagy vízmelegítő szabályozza. Vízmelegítő használatakor a végrehajtó szerv háromutas szelep, elektromos fűtőberendezés használatakor - impulzusszélességű vagy tirisztoros teljesítményszabályozó.

A standard befúvott levegő hőmérséklet-szabályozási algoritmusa egy zárt hurkú szabályozási rendszer (CAP), vezérlőeszközként PID-szabályozóval. A szellőztetésre szolgáló automatizált befúvott levegő hőmérséklet-szabályozó rendszer felépítése látható (1. ábra).

Rizs. 1. A szellőztető egység automatizált vezérlőrendszerének szerkezeti vázlata (befújt levegő hőmérséklet szabályozó csatorna). Wreg - a szabályozó PF, a végrehajtó szerv Lio - PF, a légfűtő Wcal - PF, Wvv - a légcsatorna átviteli funkciója. u1 - hőmérséklet alapjel, XI - hőmérséklet a légcsatornában, XI - érzékelők leolvasása, E1 - szabályozási hiba, U1 - a szabályozó vezérlési művelete, U2 - a szabályozó jelének feldolgozása a működtető által, U3 - a fűtőelem által a fűtőelemnek átadott hő csatorna.

A szellőztetőrendszer matematikai modelljének szintézise feltételezi, hogy minden, annak részét képező átviteli függvény szerkezete ismert. A rendszer egyes elemeinek átviteli függvényeit tartalmazó matematikai modell alkalmazása összetett feladat, és a gyakorlatban nem garantálja az egyes elemek szuperpozícióját az eredeti rendszerrel. A matematikai modell azonosításához célszerű a szellőzésvezérlő rendszer szerkezetét két részre osztani: eleve ismert (vezérlő) és ismeretlen (objektum). Az objektum ^ob) átviteli funkciója magában foglalja: a végrehajtó szerv átviteli funkcióját ^o), a légfűtő átviteli funkcióját ^cal), a légcsatorna átviteli funkcióját ^vv), az érzékelő átviteli funkcióját. ^dat). A légáram hőmérsékletének szabályozása során a szellőztető egység azonosításának feladata az U1 légfűtő működtető elemére küldött vezérlőjel és a XI légáram hőmérséklete közötti funkcionális kapcsolat meghatározására korlátozódik.

A szellőztető egység matematikai modelljének szerkezetének meghatározásához azonosítási kísérletet kell végezni. A kívánt tulajdonságok elérése passzív és aktív kísérlettel lehetséges. A passzív kísérleti módszer a szabályozott folyamatparaméterek regisztrálásán alapul az objektum normál működési módjában anélkül, hogy szándékos zavarást okozna. A beüzemelési szakaszban a szellőztető rendszer nincs normál üzemben, így a passzív kísérleti módszer nem alkalmas céljainkra. Az aktív kísérleti módszer az objektumba előre megtervezett program szerint bevitt bizonyos mesterséges perturbációk alkalmazásán alapul.

Három alapvető módszer létezik egy objektum aktív azonosítására: a tranziens válaszok módszere (egy objektum reakciója egy „lépésre”), a tárgy periodikus jelekkel való megzavarása (egy objektum reakciója különböző harmonikus zavarokra). frekvenciák) és az objektum deltaimpulzusra adott válaszának módszere. A szellőztetőrendszerek nagy tehetetlensége miatt (TOB több tíz másodperctől néhány percig terjed), a peri jelzésekkel történő azonosítás

A cikk további olvasásához meg kell vásárolnia a teljes szöveget. A cikkeket formátumban küldjük el PDF a fizetéskor megadott email címre. A szállítási idő az kevesebb mint 10 perc. Cikkenkénti költség 150 rubel.

Hasonló tudományos munkák a "Természet- és egzakt tudományok általános és összetett problémái" témában

• A SZELLŐZŐEGYSÉG ADAPITÍV SZABÁLYOZÁSA DINAMIKUS BEÁLLÍTÓ LEVEGŐ ÁRAMLÁSSAL

  Glebov R.S., Tumanov M.P. - 2012

• Az olajbányák vészhelyzeteinek kezelésének és modellezésének problémája

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

• A PARAMÉTERES SZABÁLYOZÁS ELMÉLETE ALKALMAZÁSÁRÓL AZ ÁLTALÁNOS EGYENSÚLY SZÁMÍTHATÓ MODELLEIRE

  ADILOV ZSEKSENBEK MAKEEVICS, ASIMOV ABDIKAPPAR ASIMOVICS, ASIMOV ASZKAR ABDIKAPPAROVICS, BOROVSZKIJ NIKOLAJ JURIJEVICS, BOROVSZKIJ JURIJ VJACSLAVOVICS, SZULTANOV BAHIJT TURLIKHANOVICS -201HANOVICS

• BIOKLIMATIKUS TETŐ MODELLEZÉSE TERMÉSZETES SZELLŐZÉS ALKALMAZÁSÁVAL

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

Előrejelzés termikus rezsim 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 létrehozott légáramlások hatását. Ezt részben az indokolja, hogy a légáramlások termikus rezsimre gyakorolt ​​hatása elhanyagolható lehet a kiszolgált területeken a normatív légmozgás mellett.

A sugárzó fűtési rendszerek alkalmazása új megközelítéseket igényel. Ez magában foglalja a munkahelyi emberi expozíciós szabványok betartásának szükségességét, valamint a sugárzó hő eloszlását az épületburkolatok belső felületein. Végül is at sugárzó fűtés ezek a felületek túlnyomórészt fűtöttek, amelyek viszont konvekcióval és sugárzással hőt adnak le a helyiségnek. Ennek köszönhető, hogy a belső levegő szükséges hőmérséklete megmarad.

Általános szabály, hogy a legtöbb helyiségtípushoz a fűtési rendszerekkel együtt szellőzőrendszerekre van szükség. Tehát a gázsugárzó fűtési rendszerek használatakor a helyiséget szellőzőrendszerrel kell felszerelni. A helyiségek minimális légcseréjét a káros gázok és gőzök kibocsátásával az SP 60.13330.12 írja elő. Fűtés szellőztetés és légkondicionálás és legalább egyszer, és 6 m-nél nagyobb magasságban - legalább 6 m 3 1 m 2 alapterületenként. 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 eltávolított levegő mennyiségének kompenzálását rendszerek végzik szellőztetést. Ugyanakkor a kiszolgált területek termikus rezsimjének kialakításában jelentős szerepe van a tápsugaraknak és az általuk bevezetett hőnek.

Kutatási módszer és eredmények

Ezért szükség van egy közelítő matematikai modell kidolgozására a sugárzó fűtésű és szellőztetésű helyiségben végbemenő összetett hő- és tömegátadási folyamatokról. Matematikai modell a levegő-hő egyensúly egyenletrendszere a helyiség jellemző térfogataira és felületeire.

A rendszer megoldása lehetővé teszi a kiszolgált területek levegőjének paramétereinek meghatározását, amikor különféle lehetőségek sugárzó fűtőberendezések elhelyezése, figyelembe véve a szellőzőrendszerek hatását.

Megfontoljuk egy matematikai modell felépítését egy sugárzó fűtési rendszerrel felszerelt, más hőtermelési forrással nem rendelkező termelő létesítmény példáján. A radiátorokból származó hőáram a következőképpen oszlik meg. A konvektív áramlások a mennyezet alatti felső zónába emelkednek, és hőt adnak le a belső felületre. A radiátor hőáramának sugárzó összetevőjét a helyiség külső burkolószerkezeteinek belső felületei érzékelik. Ezek a felületek viszont hőt adnak le konvekcióval a belső levegőnek és sugárzással más belső felületeknek. A hő egy része a külső burkolatokon keresztül a külső levegőbe kerül. A hőátadás számítási sémája az ábrán látható. 1a.

Megfontoljuk egy matematikai modell felépítését egy sugárzó fűtési rendszerrel felszerelt, más hőleadási forrással nem rendelkező termelő létesítmény példáján. A konvektív áramlások a mennyezet alatti felső zónába emelkednek, és hőt adnak le a belső felületre. A radiátor hőáramának sugárzó összetevőjét a helyiség külső burkolatának belső felületei érzékelik

Ezután vegye figyelembe a légáramlás keringtetési séma felépítését (1b. ábra). Fogadjuk el a légcsere "feltöltés" megszervezésének sémáját. Levegőt mennyiségben szállítanak M pr a szervizelt terület irányába, és áramlási sebességgel távolítják el a felső zónából M in = M stb. A karbantartott terület tetejének szintjén a sugárban lévő légáramlás az M oldal A légáramlás növekedése a befúvó sugárban a keringő levegő miatt következik be, amely leválik a sugárról.

Vezessük be az áramlások feltételes határait - olyan felületeket, amelyeken a sebességnek csak rájuk normális komponensei vannak. ábrán Az 1b. ábrán az áramlási határokat szaggatott vonal jelzi. Ezután kiválasztjuk a becsült mennyiségeket: kiszolgált terület (személyek állandó tartózkodási helye); a tápsugár és a falközeli konvektív áramlások térfogata. A falközeli konvektív áramlások iránya a külső burkolatok belső felületének és a környezeti levegő hőmérsékletének arányától függ. ábrán Az 1b. ábra egy falhoz közel eső konvektív áramlást ábrázol.

Tehát a levegő hőmérséklete a szervizelt területen t wz a befúvók légkeverése, falközeli konvektív áramlások és a bemenő konvektív hőbevitel eredményeként jön létre. belső felületek padlók és falak.

Figyelembe véve a hőátadás és a légáramlások keringésének kidolgozott sémáit (1. ábra), elkészítjük a hő-levegő egyensúly egyenleteit a kiosztott térfogatokra:

Itt Val vel— a levegő hőkapacitása, J/(kg °C); K tól a gázsugárzó fűtési rendszer teljesítménye, W; Kés K* c - konvektív hőátadás a fal belső felületeiről a szervizelt területen belül és a fal felett, W; t oldal, t c és t wz a levegő hőmérséklete a befúvó sugárban a munkaterület bejáratánál, a falközeli konvektív áramlásban és a munkaterületen, °C; K tp - a helyiség hővesztesége, W, egyenlő a külső burkolatokon keresztüli hőveszteségek összegével:

A kiszolgált terület bejáratánál a befúvó sugárban lévő légáramot M. I. Grimitlin által kapott függőségek segítségével számítjuk ki.

Például kompakt fúvókákat létrehozó légdiffúzorok esetében a sugárban lévő áramlási sebesség:

ahol m a sebesség csillapítási tényezője; F 0 - a levegőelosztó bemeneti csövének keresztmetszete, m 2; x- távolság a légelosztótól a kiszolgált területre való belépés helyéig, m; Nak nek n a nemizotermitási együttható.

A falközeli konvektív áramlásban a légáramlást a következők határozzák meg:

ahol t c a külső falak belső felületének hőmérséklete, °C.

Egyenletek hőegyensúly a határfelületek alakja a következő:

Itt K c , K*c, K pl és K pt - konvektív hőátadás a fal belső felületeiről a szervizelt területen belül - a szervizelt terület feletti falak, padló és bevonat; K tp.s, K* tp.s, K olvadáspont, K tp.pt - hőveszteség a megfelelő szerkezeteken keresztül; W Val vel, W*c, W pl, W nm az emitter által ezekre a felületekre érkező sugárzó hőáramok. A konvektív hőátadást az ismert összefüggés határozza meg:

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

Hőveszteség K tJ úgy fejezhető ki

ahol t n a külső levegő hőmérséklete, °C; t J a külső burkolószerkezetek belső felületeinek hőmérséklete, °C; Rés R n - a külső kerítés hő- és hőátadási ellenállása, m 2 ° C / W.

Elkészült a hő- és tömegátadási folyamatok matematikai modellje sugárzó fűtés és szellőztetés együttes hatására. A megoldás eredményei lehetővé teszik a termikus rezsim fő jellemzőinek meghatározását szellőztető rendszerekkel felszerelt, különféle célú épületek sugárzó fűtési rendszereinek tervezésekor.

Sugárzó fűtési rendszerek kibocsátóiból származó sugárzó hőáramok wj a kölcsönös sugárzási területekre vonatkoztatva számítják ki az emitterek és a környező felületek tetszőleges orientációjának módszere szerint:

ahol Val vel 0 egy abszolút fekete test emissziós tényezője, W / (m 2 K 4); ε IJ a hőcserében részt vevő felületek csökkentett emissziós foka énés J; H Az IJ a felületek kölcsönös sugárzási területe énés J, m 2 ; TÉN- átlaghőmérséklet sugárzó felület, a radiátor hőmérlegéből meghatározva, K; T J a hőbefogadó felület hőmérséklete, K.

A fúvókákban a hőáramokat és a légáramlási sebességeket kifejezésekkel helyettesítve egy egyenletrendszert kapunk, amely a sugárzó fűtés hő- és tömegátadási folyamatainak közelítő matematikai modellje. A rendszer megoldásához szabványos számítógépes programok használhatók.

Elkészült a hő- és tömegátadási folyamatok matematikai modellje sugárzó fűtés és szellőztetés együttes hatására. A megoldás eredményei lehetővé teszik a termikus rezsim fő jellemzőinek meghatározását a szellőztető rendszerekkel felszerelt, különféle célú épületek sugárzó fűtési rendszereinek tervezésekor.

Ebben a részben ismertetjük a vezérlőrendszert alkotó főbb elemeket, műszaki leírást és matematikai leírást adunk nekik. Nézzük meg részletesebben a fűtőberendezésen áthaladó befúvott levegő hőmérsékletének automatikus szabályozásának kidolgozott rendszerét. Mivel a képzés fő terméke a levegő hőmérséklete, ezért az érettségi projekt keretében elhanyagolható a matematikai modellek felépítése, valamint a keringési és légáramlási folyamatok modellezése. Az ACS PVV működésének ez a matematikai alátámasztása is elhanyagolható a helyiségek architektúrájának sajátosságai miatt - jelentős a külső, előkészítetlen levegő beáramlása a műhelyekbe és a raktárakba a réseken és réseken keresztül. Ezért minden légáramlási sebesség mellett gyakorlatilag lehetetlen az „oxigén éhezés” a műhely dolgozói között.

Így a helyiség levegőeloszlásának termodinamikai modelljének felépítését, valamint az ACS légáramlás szempontjából matematikai leírását célszerűtlenségük miatt elhanyagoljuk. Foglalkozzunk részletesebben az ACS befújt levegő hőmérséklet alakulásával. Valójában ez a rendszer a légvédelmi csappantyú helyzetének automatikus szabályozása a befújt levegő hőmérsékletétől függően. A szabályozás az értékkiegyenlítés módszerével arányos törvény.

Bemutatjuk az ACS-ben szereplő főbb elemeket, megadjuk azok műszaki jellemzőit, amelyek lehetővé teszik vezérlésük jellemzőinek azonosítását. A berendezések és automatizálási eszközök kiválasztásakor a műszaki útleveleik 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, amelynek forgása során a bemeneten keresztül belépő levegő belép a lapátok közötti csatornákba, és ezeken a csatornákon áthaladva centrifugális erő hatására a spirál összegyűjti. burkolatát, 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 kerék pengékből, hátsó tárcsából, agyból és első tárcsából áll. Egy öntött vagy esztergált agy, amelyet úgy terveztek, hogy a kerék a tengelyre illeszkedjen, 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 a keretekhez 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 végén.

A centrifugálventilátorok lapátjainak kilépő élei előre, radiálisan és hátrahajlíthatóak. Egészen a közelmúltig a pengék élei főleg előre hajlottak, mivel ez lehetővé tette a redukciót méretek rajongók. Manapság gyakran találnak hátrafelé ívelt lapátú járókerekeket, mert ez lehetővé teszi a hatékonyság növelését. ventilátor.

Rizs. 4.1

A ventilátorok ellenőrzésénél figyelembe kell venni, hogy a kilépő (levegő irányába eső) lapátok éleit mindig a járókerék forgási irányával ellentétes irányba kell hajlítani, hogy az ütésmentes bejutást biztosítsa.

Ugyanazok a ventilátorok a fordulatszám változtatásakor eltérő betáplálásúak és eltérő nyomásúak lehetnek, nemcsak a ventilátor tulajdonságaitól és a fordulatszámtól, hanem a hozzájuk kapcsolódó légcsatornáktól is függően.

A ventilátor jellemzői kifejezik a működésének fő paraméterei közötti kapcsolatot. Teljes jellemző ventilátor állandó tengelyfordulatszámon (n \u003d const) a Q betáplálás és a P nyomás, az N teljesítmény és a hatásfok közötti függőségekkel fejezzük ki. A P (Q), N (Q) és T (Q) függőségek általában a ugyanaz a grafikon. Kiválasztják a ventilátort. A karakterisztikát tesztek alapján építjük 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 tengely fordulatszáma - 720 ford./perc. vagy 75,36 rad/s, meghajtó teljesítmény indukciós motor ventilátor 35 kW.

Ventilátor fúj a szabadban légköri levegő a fűtőbe. A levegő és a hőcsere következtében forró víz a hőcserélő csövein áthaladva az áthaladó levegő felmelegszik.

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

Rizs. 4.3

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

Rizs. 4.4

kísérleti Megállapítást nyert, hogy a szükséges ventilátor üzemmódok megvalósításához a következő feszültségértékeket kell a vezérlő frekvenciaváltóra táplálni (4.1. táblázat):

4.1. táblázat Befúvó szellőztetés üzemmódjai

Ugyanakkor mind a befúvó, mind a kipufogó szakaszok ventilátorai villanymotorjának megbízhatóságának növelése érdekében nem kell működési módjukat maximális teljesítménnyel beállítani. Egy feladat kísérleti tanulmányok olyan vezérlőfeszültségek megtalálásából állt, amelyeknél az alábbiakban számított levegőcsere-arány normáit betartják.

Az elszívó szellőztetést három centrifugálventilátor képviseli: VC-4-76-12 (teljesítmény 28 000 m3/h n=350 ford./percnél, aszinkron hajtásteljesítmény N=19,5 kW) és VC-4-76-10 (teljesítmény 20 000 m3/h n=270 ford./perc, aszinkron hajtásteljesítmény N=12,5 kW). A szellőztetés elszívó ágának betáplálásához hasonlóan a vezérlőfeszültségek értékeit kísérleti úton kaptuk meg (4.2. táblázat).

Az „oxigén éhezés” állapotának megelőzése érdekében a működő műhelyekben a kiválasztott ventilátor üzemmódokhoz kiszámítjuk a légcsere sebességeket. Meg kell felelnie a következő feltételnek:

4.2 táblázat Az elszívó szellőztetés üzemmódjai

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

A szellőző helyiségek méretei: 150x40x10 m, a helyiség össztérfogata 60.000 m3. A szükséges befúvott levegő mennyisége 66 000 m3 / h (1,1-es együttható esetén ezt választották minimumnak, mivel a kívülről érkező levegő beáramlását nem veszik figyelembe). Nyilvánvalóan a kiválasztott működési módok tápventilátor megfelel az adott feltételnek.

Az elszívott levegő teljes mennyiségét a következő képlet segítségével számítjuk ki

A kipufogóág kiszámításához a "vészkiszívás" módozatait kell kiválasztani. Figyelembe véve az 1,1-es korrekciós tényezőt (mivel a vészhelyzeti üzemmód a lehető legkisebb), 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 kiválasztott ventilátor üzemmódok megbirkóznak a légcsere biztosításának feladatával.

Szintén a ventilátorok villanymotorjaiban van beépített túlmelegedés elleni védelem (termosztát). Amikor a motor hőmérséklete emelkedik, a termosztát reléérintkezője leállítja a motort. A nyomáskülönbség-érzékelő rögzíti az elektromos motor leállását, és jelet ad a vezérlőpanelnek. Gondoskodni kell arról, hogy a PVV ACS reagáljon a ventilátormotorok vészleállítására.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Azok a hallgatók, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik tanulmányaikban és munkájuk során használják fel a tudásbázist, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Hasonló dokumentumok

A rendszer alapjai automatikus vezérlés befúvó és elszívó szellőztetés, felépítése és matematikai leírása. Technológiai folyamat berendezések. Szabályozó kiválasztása és számítása. ATS stabilitási tanulmány, minőségi mutatói.

szakdolgozat, hozzáadva 2011.02.16


Általános tulajdonságokés célja, a befúvó és elszívó szellőztetés automatikus vezérlőrendszerének gyakorlati alkalmazási területei. A szabályozási folyamat automatizálása, elvei és megvalósítási szakaszai. Az alapok megválasztása és gazdasági indoklása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2011.10.04


A gyártóüzemek automatikus szellőztetésének meglévő szabványos sémáinak elemzése. A szellőztetési folyamat matematikai modellje ipari helyiségek, automatizálási eszközök és vezérlők kiválasztása és leírása. Automatizálási projekt költségének kiszámítása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2012.11.06


Összehasonlító elemzés specifikációk szabványos kivitelek hűtő tornyok A vízellátó rendszerek elemei és osztályozásuk. A víz-újrahasznosítás folyamatának matematikai modellje, automatizálási berendezések és vezérlések kiválasztása és leírása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2013.09.04


Az olajvezeték általános jellemzői. A lelőhely éghajlati és geológiai jellemzői. A szivattyútelep alapterve. Fő szivattyú- és tartálypark PS-3 "Almetyevsk". A szivattyúműhely befúvó és elszívó szellőztető rendszerének számítása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2013.04.17


Egy dekoratív vessző tervezési projektjének kidolgozásának elemzése. A heraldika, mint a címertanulmányozással foglalkozó speciális tudományág. Viaszmodellek szerszámkészítési módszerei. Az olvasztó részleg befúvó és elszívó szellőzésének számítási szakaszai.

szakdolgozat, hozzáadva: 2013.01.26


A telepítés, mint az automatizálás tárgya, leírása, a technológiai folyamat javításának lehetőségei. Műszaki eszközök komplexum elemeinek számítása és kiválasztása. Az automatikus vezérlőrendszer számítása. Alkalmazási szoftver fejlesztés.

szakdolgozat, hozzáadva: 2014.11.24