Modelul matematic al sistemelor de ventilație. Probleme moderne ale științei și educației. Fanii centrifuge de plasture și de evacuare

1

Lucrarea discută procesele de modelare a ventilației și dispersia emisiilor sale în atmosferă. Modelarea se bazează pe rezolvarea sistemului Navier-Stokes, legile de conservare a masei, pulsului, căldurii. Sunt luate în considerare diverse aspecte ale soluției numerice ale acestor ecuații. Se propune un sistem de ecuații care vă permite să calculați valoarea coeficientului de fundal al turbulenței. Pentru aproximarea ipocoului, a fost propusă o soluție împreună cu ecuațiile stării de gaze reale perfecte și aburului dat în articol prin ecuațiile de hidrozodinamică. Această ecuație este o modificare a ecuației van der Waals și ia în considerare cu mai precis dimensiunea moleculelor de gaz sau abur și interacțiunea acestora. Pe baza condițiilor stabilității termodinamice, a fost obținută o relație, ceea ce face posibilă excluderea rădăcinilor fizice imposibile în rezolvarea ecuației în raport cu volumul. Se efectuează analiza modelelor bine cunoscute și a pachetelor de hidrozodinamice de calcul.

modelare

ventilare

turbulenţă

ecuațiile de TeplomassPerenos

ecuația de stare

gaz real.

disipare

1. Berilind M. E. Probleme moderne Difuzia atmosferică și contaminarea atmosferei. - L.: Hydrometeoisdat, 1975. - 448 p.

2. Belyaev N. N. Modelarea procesului de dispersie a gazelor toxice în condiții de construcție // Buletin Dieta. - 2009. - № 26 - p. 83-85.

3. Byzov N. L. Studii experimentale de difuzie atmosferică și calcule ale împrăștierii impurităților / N. L. Byzov, E. K. Gerger, V. N. Ivanov. - l.: Hydrometeoizdat, 1985. - 351 p.

4. Datsyuk T. A. Modelarea dispersiei emisiilor de ventilație. - St. Petersburg: SpbGas, 2000. - 210 s.

5. Sapet A. V. Aplicarea algoritmilor pentru grafică cognitivă și metode de analiză matematică pentru a studia proprietățile termodinamice ale izobutanului R660A pe linia de saturație: Grant nr. 2C / 10: Raportul privind NIR (încheiat.) / Govpo SpbGas; Mâinile. Gorokhov V.L., IZ.: Sauts A.V.- SPB, 2011.- 30 c.: Il.- bibliogr. 30.- Nu GR 01201067977.-INV. №02201158567.

Introducere

La proiectarea complexelor de producție și a obiectelor unice, problemele legate de asigurarea calității aerului și a parametrilor normalizați ai microclimatului ar trebui să fie justificate. Având în vedere prețul ridicat al producției, instalării și funcționării sistemelor de ventilație și aer condiționat, cerințe sporite pentru calculele ingineriei. Pentru a selecta soluții raționale de proiectare în domeniul ventilației, este necesar să se poată analiza situația ca întreg, adică. Revedeți relația spațială a proceselor dinamice care apar în interior și atmosferă. Evaluați eficacitatea ventilației, care depinde nu numai de cantitatea de aer furnizată în cameră, ci și din schema de distribuție și concentrare a aerului adoptat substanțe dăunătoare În aerul exterior în locația admisiei de aer.

Scopul articolului - utilizarea dependențelor analitice prin care se efectuează calculele numărului de descărcare dăunătoare, determină dimensiunea canalelor, a conductelor de aer, a minelor și a alegerii metodei de tratare a aerului etc. În acest caz, este recomandabil să utilizați produsul software "flux" cu modulul "VSV". Pentru a pregăti datele sursă, este necesar ca prezența schemelor de sisteme de ventilație proiectate, indicând lungimile parcelelor și costurile de aer în zonele finale. Datele de intrare pentru calcul reprezintă o descriere a sistemelor de ventilație și a cerințelor pentru acesta. Folosind modelare matematică, sunt rezolvate următoarele întrebări:

  • alegerea opțiunilor optime pentru hrănirea și îndepărtarea aerului;
  • distribuția parametrilor de microclimat în termeni de încăperi;
  • evaluarea modului de dezvoltare aerodinamică;
  • selectarea locurilor de admisie a aerului și îndepărtarea aerului.

Câmpul de viteză, presiune, temperatură, concentrații în cameră și atmosferă sunt formate sub acțiunea unei multitudini de factori, dintre care combinația este destul de dificil de luat în considerare în metodele de inginerie, fără a aplica computere.

Aplicație modelarea matematică În sarcinile de ventilație și aerodinamică, se bazează pe rezolvarea sistemului de ecuații Navier - Stokes.

Pentru a simula fluxurile turbulente, este necesar să se rezolve un sistem de ecuații de conservare în masă și Reynolds (economisire a impulsurilor):

(2)

unde t. - timpul, X.= X I. , J. , K. - coordonatele spațiale, u.=u I. , J. , K. - componente vectoriale de viteză r. - presiune piezometrică, ρ - densitate, τ IJ. - componentele tensorului de stres, s M. - sursa de masă, s I. - Componentele sursei pulsului.

Tensorul de stres este exprimat în formă:

(3)

unde s ij. - Tensorul ratei de tensiune; Δ. IJ. - tensor de stres suplimentar care apare din cauza prezenței turbulențelor.

Pentru informații despre câmpurile de temperatură T.și concentrarea din Substanțele nocive sunt completate de următoarele ecuații:

ecuația de menținere a cantității de căldură

ecuația pasivă de impuritate din

(5)

unde C. R. - coeficientul de capacitate de căldură, λ este coeficientul conductivității termice, k.= k I. , J. , K. - Coeficientul de turbulență.

Coeficientul de bază al turbulenței k. Bazele sunt determinate utilizând sistemul de ecuație:

(6)

unde k. F. - coeficientul de fond al turbulenței, k. F \u003d 1-15 m 2 / s; ε \u003d 0,1-04;

Coeficienții de turbulență sunt determinați utilizând ecuații:

(7)

Într-o zonă deschisă la disipare scăzută, valoarea k. Z este determinat prin ecuație:

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

unde k. 0 - valoare k K. la inaltime z. 0 (k. 0 \u003d 0,1 m 2 / s z. 0 \u003d 2 m).

În zona deschisă, profilul vitezei vântului nu este deformat, adică.

Cu stratificarea necunoscută a atmosferei în zona deschisă, profilul vitezei vântului poate fi determinat:

; (9)

unde z 0 este înălțimea setată (înălțimea vremii); u. 0 - Viteza vântului la înălțime z. 0 ; B. = 0,15.

Sub rezerva condiției (10) Criteriul local Richardson Ri. Determinată ca:

(11)

Diferențiați ecuația (9), egalizarea ecuațiilor (7) și (8), exprima de acolo k. Baz.

(12)

Noi echivalează ecuația (12) cu ecuațiile de sistem (6). În egalitatea rezultată, înlocuim (11) și (9), în forma finală obținem sistemul de ecuații:

(13)

Elementul de pulsare, în urma ideilor Boussinesca, apare în forma:

(14)

unde μ. T. - Viscozitatea turbulentă și membrii suplimentari în ecuațiile de transfer energetic și componentele impurităților sunt simulate după cum urmează:

(15)

(16)

Închiderea sistemului de ecuații are loc cu unul dintre modelele de turbulență descrise mai jos.

Pentru fluxurile turbulente studiate în practica de ventilație, este recomandabil să utilizați ipoteza Bousinescului despre micul schimbărilor de densitate sau așa-numita armonizare "ipocoo". Reynolds Tensiunile sunt considerate proporționale cu ratele de deformări. Este introdus un coeficient de vâscozitate turbulentă, acest concept este exprimat ca:

. (17)

Coeficientul efectiv de vâscozitate este calculat ca suma coeficienților moleculari și turbulenți:

(18)

Apropierea "ipocoului" implică o soluție în legătură cu ecuațiile de ecuație de mai sus ale poziției gazului ideal de mai sus:

ρ = p./(Rt) (19)

unde p. - Presiunea B. mediu inconjurator; R. - Constanta de gaze.

Pentru calcule mai precise, densitatea impurității poate fi determinată utilizând o ecuație modificată Van der Waals pentru gazele reale și vaporii

(20)

unde constantele N. și M. - să ia în considerare asocierea / disocierea moleculelor de gaz sau abur; dar - ia în considerare altă interacțiune; b." - luând în considerare dimensiunea moleculelor de gaz; υ \u003d 1 / ρ.

Evidențierea presiunii din ecuația (12) r. Și diferențierea acestuia în volum (contabilizarea stabilității termodinamice) va fi următorul raport:

. (21)

Această abordare poate reduce semnificativ momentul calculelor în comparație cu utilizarea ecuațiilor complete pentru gazul comprimabil, fără a reduce acuratețea rezultatelor obținute. Soluția analitică a ecuațiilor de mai sus nu există. În acest sens, sunt utilizate metode numerice.

Pentru a rezolva problemele de ventilație asociate cu transferul fluxului turbulent al substanțelor scalare, în rezolvarea ecuațiilor diferențiale, se utilizează circuitul de despicare pe procesele fizice. Conform principiilor divizării, desigur, diferența de integrare a ecuațiilor de hidrodinamică și transmiterea convectivă-difuză a substanței scalare la fiecare dată când δ t. efectuate în două etape. În prima etapă, se calculează parametrii hidrodinamici. În a doua etapă, ecuațiile de difuzie sunt rezolvate pe baza câmpurilor hidrodinamice calculate.

Efectul transferului de căldură asupra formării câmpului de viteză a aerului este luat în considerare prin ajutorul armonizării Boussinesca: un termen suplimentar este introdus în componenta verticală a vitezei, care ia în considerare forțele de flotabilitate.

Pentru a rezolva problemele de mișcare turbulentă a fluidului, sunt cunoscute patru abordări:

  • modelarea directă "DNS" (soluție de nontationary - ecuații Stokes);
  • soluția ecuațiilor medii de Rens Reynolds, din care sistemul, cu toate acestea, este deblocată și are nevoie de rapoarte suplimentare de scurtcircuit suplimentar;
  • metoda de vigoare mari "les » care se bazează pe soluționarea ecuațiilor non-staționare - Stokes cu parametrizarea vârtejului de subsudență;
  • des. , care este o combinație de două metode: în zona fluxurilor de rupere - "les" și în zona "Fluxul" neted "-" Rans ".

Cea mai atractivă în ceea ce privește exactitatea rezultatelor obținute este, fără îndoială, metoda de modelare numerică directă. Cu toate acestea, în prezent posibilitățile de calcul tehnologia nu permit încă rezolvarea problemelor cu geometria și numerele reale Re.și cu rezoluția voturilor de toate dimensiunile. Prin urmare, atunci când se rezolvă o gamă largă de probleme de inginerie, sunt utilizate soluțiile numerice ale ecuațiilor Reynolds.

Utilizate în prezent pentru a simula sarcini de ventilație Pachete certificate, cum ar fi Star-Cd, "Fluent" sau "ANSYS / FLTRAN". Cu o problemă corect formulată și algoritmul soluției raționale, volumul obținut de informații vă permite să alegeți în stadiul de proiectare optiune optimăDar executarea calculelor care utilizează datele programului necesită o formare adecvată, iar utilizarea lor incorectă poate duce la rezultate eronate.

Ca o "versiune de bază", putem lua în considerare rezultatele metodelor echilibrate în general acceptate, care vă permit să comparați valorile integrate caracteristice problemei în cauză.

Unul dintre momente importante Când utilizați pachete de software universale pentru a rezolva sarcinile de ventilație, se selectează modelul de turbulență. Până în prezent, este cunoscut un numar mare de Diferite modele de turbulențe care sunt utilizate pentru a închide ecuațiile Reynolds. Modelele de turbulență sunt clasificate în funcție de numărul de parametri pentru caracteristicile turbulențelor, respectiv, parametrul unic, două și trei parametri.

Majoritatea modelelor de turbulențe semi-empirice, într-un fel sau altul, utilizează "ipoteza localității mecanismului de transfer turbulent", conform căreia mecanismul de transfer de impulsuri turbulente este determinat pe deplin de sarcina derivatelor locale din vitele medii și proprietăți fizice lichide. Influența proceselor care apar departe de punctul în cauză, această ipoteză nu ia în considerare.

Cele mai simple sunt modele unu parametrice care utilizează conceptul de vâscozitate turbulentă "n T.", Iar turbulența se presupune a fi izotropă. Versiune modificată a modelului "n T.-92 "este recomandat la modelarea fluxurilor de cerneală și decupare. O bună coincidență cu rezultatele experimentului oferă, de asemenea, un model de un singur parametru "S-A" (Spoolder - Almaras), care conține ecuația de transfer pentru magnitudine.

Lipsa modelelor cu o singură ecuație de transfer este asociată cu faptul că acestea nu au informații despre distribuția turbulențelor L.. Prin magnitudine L. Procesele de transfer, metodele de formare a turbulențelor, disiparea energiei turbulente sunt influențate. Dependența versatilă pentru a determina L. nu exista. Ecuația turbulențelor. L. Deseori se transformă exact la ecuația care determină acuratețea modelului și, în consecință, aplicabilitatea acestuia. Practic, domeniul de aplicare al acestor modele este limitat la fluxurile de schimb relativ simple.

În modelele cu două parametri, cu excepția amplorii turbulențelor L.folosit ca al doilea parametru viteza de disipare a energiei turbulente . Astfel de modele sunt utilizate în mod obișnuit în practica modernă de calcul și conțin ecuațiile de transfer de energie de turbulență și disiparea energiei.

Modelul bine cunoscut, inclusiv ecuațiile de energie turbulențe k. și viteza de disipare a energiei turbulente ε. Modele precum " k.- e » acesta poate fi folosit atât pentru curenții intensivi, cât și pentru fluxurile mai complexe de rupere.

Modelele cu două parametri sunt utilizate în versiunea cu axă scăzută și înaltă. În primul rând, mecanismul de interacțiune al transferului molecular și turbulent în apropierea suprafeței solide este luat în considerare direct. Într-o versiune înaltă, mecanismul de transfer turbulent în apropierea limitei solide este descris de funcții speciale de intrare care leagă parametrii debitului cu distanța până la perete.

În prezent, cele mai promițătoare includ modelele SSG și Gibson-spălat, care utilizează un tensor neliniar de tensiuni turbulente din Reynolds și un tensor al ratelor de deformare medii. Ei au fost dezvoltați pentru a îmbunătăți predicția fluxurilor de rupere. Deoarece acestea calculează toate componentele tensorilor, acestea necesită resurse mari de calculator comparativ cu modelele cu două parametri.

Pentru fluxurile perturbatoare complexe, unele avantaje au evidențiat utilizarea modelelor cu un singur parametru "n T.-92 "," S-A "cu acuratețea predicției parametrilor de flux și la rata contului, comparativ cu modelele cu două parametri.

De exemplu, în programul STAR-CD, utilizarea modelelor de tip " k-e ", Spookerta - Almaras," SSG "," Gibson-spălare ", precum și metoda de voturi mari" les "și metoda des. Ultimele două metode sunt mai bine potrivite pentru calcularea mișcării aerului într-o geometrie complexă, unde vor apărea numeroase zone de vatex de rupere, dar necesită resurse mari de calcul.

Rezultatele calculelor sunt semnificativ dependente de selectarea rețelei computaționale. În prezent, sunt utilizate programe speciale pentru construirea de grile. Mesh Cells pot avea o altă formă și dimensiuni care sunt cel mai potrivite pentru a rezolva o sarcină specifică. Cea mai simplă suprafață a grilajului, când celulele sunt aceleași și au o formă cubică sau dreptunghiulară. Programele de computere universale utilizate acum în practica ingineriei vă permit să lucrați la rețelele arbitrare nestructurate.

Pentru a efectua calculele modelării numerice a sarcinilor de ventilație, este necesar să se solicite condițiile limită și inițiale, adică valorile variabilelor dependente sau gradientele lor normale la limitele zonei de decontare.

Sarcină cu un grad suficient de precizie a caracteristicilor geometrice ale obiectului studiat. În aceste scopuri, se recomandă construirea unor modele tridimensionale astfel de pachete, cum ar fi "SolidWorks", "Pro / Engeneer", "Nx Nastran". La construirea unei grilă calculată, numărul de celule este selectat astfel încât să se obțină o soluție fiabilă la un timp minim de calcul. Selectați unul dintre modelele de turbulențe semi-empirice, care este cel mai eficient pentru fluxul în cauză.

ÎN concluzie Adăum că o bună înțelegere a părții calitative a proceselor care apar este necesară pentru a formula corect condițiile limită ale sarcinii și pentru a evalua acuratețea rezultatelor. Modelarea emisiilor de ventilație în stadiul de proiectare a obiectelor pot fi considerate ca fiind un aspect al modelării informațiilor care vizează asigurarea siguranței mediului a obiectului.

Recenzenii:

  • Volikov Anatoly Nikolaevich, Doctor de Științe Tehnice, profesor de Departamentul de Heat-Goes și Protecția Bazinului Air, FGBou VPOU ", Sf. Petersburg.
  • Polushkin Vitaly Ivanovich, Doctor de Științe Tehnice, Profesor, profesor de Departamentul de Încălzire, Ventilație și Aer condiționat, FGBou VPO SpbGas, St. Petersburg.

Referință bibliografică

Datsyuk T.A., Sautz A.V., YUMANOV B.N., TAURIT V.R. Modelarea proceselor de ventilație // Probleme moderne ale științei și educației. - 2012. - № 5;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id\u003d6744 (data manipulării: 10/17/2019). Vă aducem în atenția dvs. revistele care publică în editura "Academia de Științe Naturale" Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mikhail Airplanes

ÎN lumea modernă Nu mai este posibil să faceți o modelare matematică a debitului de aer atunci când proiectați sisteme de ventilație.

În lumea modernă, nu mai este posibil să se facă fără modelarea matematică a fluxului de aer atunci când se proiectează sisteme de ventilație. Tehnicile convenționale de inginerie sunt potrivite pentru camere tipice și soluții standard privind distribuția aerului. Când designerul se confruntă cu obiecte non-standard, metodele de modelare matematică ar trebui să vină la salvare. Articolul este dedicat studiului distribuției aerului în cursul anului rece al anului în atelierul de producere a țevilor. Acest atelier face parte din complexul fabrică situat sub un climat puternic continental.

Înapoi în secolul al XIX-lea au fost obținute ecuatii diferentiale Pentru a descrie fluxul de lichide și gaze. Acestea au fost formulate de fizicianul francez Louis Navier și matematicianul britanic George Stokes. NAVIER - Ecuațiile Stokes sunt una dintre cele mai importante în hidrodinamică și sunt utilizate în modelarea matematică a multor fenomene naturale și sarcini tehnice.

Pe anul trecut O mare varietate de obiecte geometrice și termodinamic în construcții au acumulat. Utilizarea metodelor de hidrodinamică a calculatorului îmbunătățește semnificativ posibilitățile de proiectare a sistemelor de ventilație, permițând un grad ridicat de precizie pentru a prezice distribuția vitezei, presiunii, temperaturii, concentrației componentelor în orice punct al clădirii sau al acestuia.

Utilizarea intensivă a metodelor de hidrodinamică computațională a început în 2000, când au apărut cochilii de software universal (pachete CFD), care dau posibilitatea de a găsi soluții numerice ale sistemului de ecuații Navier - Stokes în raport cu obiectul de interes. Din acest moment de data aceasta, Biroul Tehnologiei este angajat în modelarea matematică în raport cu sarcinile de ventilație și aer condiționat.

Descrierea sarcinii

În acest studiu, simularea numerică a fost efectuată utilizând pachetul STAR-CCM + - CFD dezvoltat de CD-ADAPCO. Performanţă acest pachet La rezolvarea sarcinilor de ventilație a fost
Se testează în mod repetat pe obiectele de diferite complexități, de la spațiul de birou la sălile de teatre și stadioane.

Sarcina este de mare interes din punctul de vedere al modelului și modelarea matematică.

Temperatura aerului exterior -31 ° C. În cameră există obiecte cu câștiguri esențiale de căldură: un cuptor ordin, un cuptor de vacanță etc. Astfel, există diferențe mari de temperatură între structurile exterioare de închidere și obiectele de combustibil intern. În consecință, contribuția schimbului de căldură a radiațiilor în timpul modelării nu poate fi neglijată. Complexitate suplimentară în formularea matematică a problemei este că o compoziție ferată severă este furnizată de mai multe ori în cameră, având o temperatură de -31 ° C. Se încălzește treptat, răcirea aerului în jurul lui.

Pentru a menține temperatura dorită a aerului în volumul atelierului (în sezonul rece, nu mai mică de 15 ° C), proiectul oferă sisteme de ventilație și aer condiționat. În etapa de proiectare, debitul și temperatura aerului furnizat necesară pentru a menține parametrii necesari au fost calculate. Întrebarea a rămas - Cum să trimiteți aerul la volumul atelierului pentru a asigura distribuția cea mai uniformă a temperaturii pe tot parcursul volumului. Modelarea permisă pentru o limită de timp relativ mică (două sau trei săptămâni) pentru a vedea modelul de flux de aer pentru mai multe opțiuni de alimentare cu aer și apoi comparați-le.

Etape de modelare matematică

  • Construcția de geometrie solidă.
  • Fracționarea spațiului de lucru pe celulele grilajului de compactare. Ar trebui să fie furnizată în zone în avans în care va fi necesară o măcinare suplimentară a celulelor. Atunci când construiți o rețea, este foarte important să găsiți că mijlocul de aur, în care dimensiunea celulei este destul de mică pentru a obține rezultatele corecte, în timp ce numărul total de celule nu va fi atât de mare pentru a strânge timpul de calcul la timpul inacceptabil. Prin urmare, construcția grilajului este o întreagă artă care vine cu experiență.
  • Sarcina limitelor și a condițiilor inițiale, în conformitate cu formularea problemei. Necesită o înțelegere a specificului sarcinilor de ventilație. Rolul mare în pregătirea jocului de calcul alegerea potrivita Modele de turbulențe.
  • Alegerea unui model fizic și a unui model de turbulență adecvat.

Modelarea rezultatelor

Pentru a rezolva problema examinată în acest articol, au fost transmise toate etapele de modelare matematică.

Pentru compararea eficienței ventilației, au fost alese trei opțiuni pentru alimentarea cu aer: la un unghi față de vertical 45 °, 60 ° și 90 °. Aeroportul a fost realizat din laturi standard de distribuție a aerului.

Temperatura și câmpurile de viteză obținute ca rezultat al calculului la diferite unghiuri de hrană aerul de admisie, prezentată în fig. unu.

După analizarea rezultatelor, unghiul de alimentare a aerului egal cu 90 ° a fost selectat ca cele mai reușite opțiuni pentru ventilarea atelierului. Cu această metodă de depunere, nu sunt create viteze mari zona de lucru Și este posibil să se realizeze un model destul de uniform de temperatură și viteză pe tot parcursul volumului atelierului.

Decizia finala

Temperatura și câmpurile de viteză în trei secțiuni transversaleTrecerea prin grilele de alimentare sunt prezentate în fig. 2 și 3. Distribuția temperaturii pe cameră este uniformă. Numai în domeniul concentrației de cuptoare există mai mult valori mari Temperaturi sub tavan. În zona dreaptă a colțului camerei există o zonă mai rece. Acesta este locul în care mașinile reci intră de pe stradă.

Din fig. 3 Este clar vizibil modul în care sunt distribuite jeturile orizontale ale aerului furnizat. Cu această metodă de aprovizionare, jetul de alimentare are o gamă suficient de mare. Deci, la o distanță de 30 m de la lattice, debitul este de 0,5 m / s (la ieșirea vitezei de zăbrele - 5,5 m / s). În restul camerei, mobilitatea aerului este scăzută, la nivelul de 0,3 m / s.

Aerul încălzit din cuptorul de întărire deflectă jetul aerului de alimentare în sus (fig.4 și 5). Cuptorul încălzește foarte mult aerul din jurul lui. Temperatura podelei este mai mare decât în \u200b\u200bmijlocul camerei.

Câmpul de temperatură și linia de curent în două secțiuni ale atelierului fierbinte sunt prezentate în fig. 6.

Concluzii

Calculele făcute au permis să analizeze eficacitatea căi diferite Alimentarea cu aer la atelierul de fabricare a țevilor. Sa obținut că atunci când a fost depus jetul orizontal, aerul de tăiere se aplică în continuare în cameră, contribuind la încălzită mai uniformă. În același timp, nu există zone cu mobilitate prea mare în zona de lucru, așa cum se întâmplă atunci când aerul de alimentare este aplicat la un unghi în jos.

Utilizarea metodelor de modelare matematică în sarcinile de ventilație și aer condiționat este o direcție foarte promițătoare care vă permite să corectați decizia la etapa proiectului, să împiedicați necesitatea corectă a soluțiilor de proiectare nereușită după punerea în funcțiune a obiectelor. ●

Daria Denisikhina. - Șeful departamentului "Modelarea matematică";
Maria Lukanina. - Inginer principal "Modelarea matematică";
Mikhail Avion. - Director executiv al MM-Tehnologii




Descriem în această secțiune elementele principale incluse în sistemul de control vor le oferi o caracteristică tehnică și o descriere matematică. Să trăim mai detaliat asupra sistemului de control automat al temperaturii aerului de alimentare care trece prin Calorifer. Deoarece produsul principal al preparatului este temperatura aerului, atunci în cadrul proiectului de absolvire poate fi neglijată prin construirea de modele matematice și modelarea proceselor de circulație și a proceselor de flux de aer. De asemenea, această fundamentare matematică a funcționării Sau PVV poate fi neglijată ca urmare a caracteristicilor arhitecturii spațiilor - afluxul de aer extern nepregătit în atelier și depozite prin sloturi, lacunele sunt semnificative. De aceea, la orice flux de aer, este aproape imposibil de starea "foamei de oxigen" printre lucrătorii acestui atelier.

Astfel, construirea unui model termodinamic de distribuție a aerului în cameră, precum și o descriere matematică a UA prin consumul aerian neglijând inexpendarea acestora. Să trăim mai detaliat cu privire la dezvoltarea temperaturii aerului SAR. De fapt, acest sistem este un sistem de control automat al poziției supapei imprimantei, în funcție de temperatura aerului de alimentare. Regulamentul - legea proporțională prin valorile de echilibrare.

Imaginați-vă principalele elemente incluse în SAU, prezentăm caracteristicile lor tehnice pentru a identifica caracteristicile managementului acestora. Suntem ghidați prin alegerea echipamentelor și a instrumentelor de automatizare prin pașapoarte tehnice și calcule anterioare de inginerie ale vechiului sistem, precum și rezultatele experimentelor și testelor efectuate.

Fanii centrifuge de plasture și de evacuare

Ventilatorul centrifugal obișnuit este o roată cu lame de lucru situate într-o carcasă spirală, când aerul care intră în intrare este rotit prin admisie, introduceți canalele dintre lame și sub acțiunea forței centrifuge de-a lungul acestor canale, este colectată de A Carcasa spirală și este trimisă la priza. Carcasa servește, de asemenea, pentru a converti presiunea dinamică la statică. Pentru a spori capul carcasei, au pus un difuzor. În fig. 4.1 prezintă o vedere generală a unui ventilator centrifugal.

Roata centrifugală obișnuită constă din lame, discuri spate, hub-uri și disc din față. Gunoiul sau butucul precis, conceput pentru a atașa roata la arbore, baston, adus sau sudură pe discul din spate. Lamele scufundate pe disc. Marginile frontale ale lamelor sunt de obicei atașate la inelul din față.

Carcasa spirală sunt efectuate din oțel de foaie și instalate pe suporturi independente, ventilatoare putere redusă Ele sunt atașate la paturi.

Când roata este rotită, aerul este transmis o parte a intrării de energie la motor. Dezvoltat de presiunea roților depinde de densitatea aerului, forma geometrică Lamele și viteza raională la capetele lamelor.

Marginile de ieșire ale lamelor ventilatoarelor centrifuge pot fi îndoite înainte, radial și curbate înapoi. Până de curând, ei au făcut în principal marginile lamelor îndoite, deoarece au permis reducerea dimensiuni Fanii. În prezent, există adesea roți de lucru cu lame, îndoite înapoi, deoarece vă permite să ridicați KP. Ventilator.

Smochin. 4.1.

Atunci când inspectați fanii, ar trebui să se țină cont de week-end-ul (în cursul aerului) marginile lamelor pentru a asigura că intrarea nesimțită ar trebui să fie întotdeauna îndoită în direcția opusă direcției de rotație a roții.

Aceiași fani la schimbarea vitezei de rotație pot avea alimente diferite și pot dezvolta o presiune diferită, în funcție de proprietățile ventilatorului și de viteza de rotație, ci și de conductele de aer atașate la acestea.

Specificațiile fanilor exprimă relația dintre parametrii principali ai operațiunii sale. Caracteristică completă Ventilatorul la o frecvență constantă de rotație a arborelui (n \u003d const) este exprimată prin dependențele dintre alimentarea Q și presiunea P, puterea N și KPD dependența P (Q), N (Q) și T (Q ) este de obicei construit pe o diagramă. Ei iau ventilatorul. Caracteristica este construită pe baza testelor. În fig. 4.2 prezintă caracteristicile aerodinamice ale ventilatorului centrifugal al TC-4-76-16, care este folosit ca o alimentare la obiectul de introducere

Smochin. 4.2.

Performanța ventilatorului este de 70.000 m3 / h sau 19,4 m3 / s. Frecvența rotației arborelui cu ventilator - 720 rpm. sau 75,36 rad / sec., puterea de acționare motor asincron Ventilatorul este de 35 kW.

Ventilatorul este introdus în aer liber aerul atmosferical. în Calorifer. Ca rezultat al transferului de căldură cu aer cu apa fierbinte, transmise prin tuburile schimbătorului de căldură, aerul de trecere este încălzit.

Luați în considerare schema de reglementare a ventilatorului ventilatorului VC-4-76 nr. 16. În fig. 4.3 este dată. diagrama funcțională Unitatea ventilatorului la reglarea vitezei de rotație.


Smochin. 4.3.

Funcția de transfer a ventilatorului poate fi reprezentată ca un coeficient de amplificare, care este determinat pe baza caracteristicilor aerodinamice ale ventilatorului (figura 4.2). Câștigul ventilatorului la punctul de funcționare este de 1.819 m3 / s (cel minim posibil, instalat experimental).

Smochin. 4.4.

Experimental S-a stabilit că, pentru a pune în aplicare modurile necesare ale funcționării ventilatorului, sunt necesare următoarele valori de tensiune pentru a controla convertorul de frecvență (Tabelul 4.1):

Tabelul 4.1 Moduri de ventilație de susținere

În același timp, pentru a crește fiabilitatea motorului electric al fanilor ca o secțiune de alimentare și evacuare, nu este nevoie să le stabiliți moduri de funcționare cu performanțe maxime. O sarcină cercetare experimentală A fost în găsirea unor astfel de solicitări de control, în care normele ratelor de schimb de aer ar fi respectate în continuare.

Ventilația de evacuare este reprezentată de trei ventilatoare centrifuge de branduri de VC-4-76-12 (capacitate 28000 m3 / h la n \u003d 350 rpm, puterea unității asincrone n \u003d 19,5 kW) și VC-4-76-10 (capacitate 20.000 m3 / h la n \u003d 270 rpm, putere asincronă de putere n \u003d 12,5 kW). În mod similar, valorile solicitărilor de control au fost obținute experimental pentru ventilația de evacuare (tabelul 4.2).

Pentru a preveni starea de "foame de oxigen" în ateliere de lucru, calculăm normele de schimb de aer cu modurile selectate de ventilatoare. El trebuie să satisfacă condiția:

Tabelul 4.2 Moduri de ventilație de evacuare

În calculul aerului incomplet, provenind din exterior, precum și arhitectura clădirii (pereți, suprapuneri).

Dimensiunea premiselor pentru ventilație: 150x40x10 m, volumul total al camerei este o virtute? 60000 m3. Cantitatea necesară de aer de alimentare este de 66.000 m3 / h (pentru coeficientul de 1.1 - minimul este ales, deoarece fluxul de aer nu este luat din exterior). Evident, modurile de operare selectate fanul de aprovizionare Satisface condiția.

Aerul extins total va calcula în conformitate cu următoarea formulă

Modurile de evacuare de urgență sunt selectate pentru a calcula ramura de evacuare. Luând în considerare coeficientul de corecție 1.1 (deoarece modul de operare de urgență este adoptat ca fiind cel mai puțin posibil) aerul extins va fi egal cu 67,76 m3 / h. Această valoare în cadrul erorilor admise și a rezervelor adoptate anterior satisface condiția (4.2), ceea ce înseamnă că modurile de funcționare selectate ale fanilor vor face față sarcinii de a asigura multitudinea de schimb de aer.

De asemenea, în motoarele electrice cu ventilator există o protecție supraîncălzită încorporată (termostat). Cu o creștere a temperaturii pe motor, contactul releului termostat va opri funcționarea motorului electric. Senzorul de picătură de presiune va bloca oprirea motorului și va da un semnal panoului de control. Este necesar să se asigure o reacție de la Sau PVV la oprirea de urgență a motoarelor ventilatorului.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplă. Utilizați formularul de mai jos

Elevii, studenți absolvenți, tineri oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Documente similare

    Elementele de bază ale funcționării sistemului control automat suport și ventilație de evacuare, Construcția și o descriere matematică. Echipamente proces tehnologic. Selectarea și calculul autorității de reglementare. Studiul stabilității SAR, indicatorii de calitate.

    cursuri, a fost adăugată 02/16/2011

    caracteristici generale Și numirea, scopul aplicării practice a sistemului de control automat al ventilației de alimentare și evacuare. Automatizarea procesului de reglementare, principiile și etapele sale de implementare. Alegerea fondurilor și raționamentul lor economic.

    teza, a fost adăugată 04/10/2011

    Analiza sistemelor de automatizare tipică de ventilație existente ateliere de lucru. Model matematic Procesul de ventilație premisele de producție, selectarea și descrierea automatizării și a controalelor. Calcularea costului proiectului de automatizare.

    teza, a adăugat 11.06.2012

    Analiza comparativa caracteristici tehnice structuri tipice Gradiren. Elemente ale sistemelor de alimentare cu apă și clasificarea acestora. Modelul matematic al procesului de alimentare cu apă rotativă, selectarea și descrierea instrumentelor și comenzilor de automatizare.

    teza, a fost adăugată 04.09.2013

    Caracteristicile generale ale conductei. Caracteristicile climatice și geologice ale site-ului. Planul de master pentru stația de pompare. Pompe principale și parcul rezervorului NPS-3 "Almetyevsk". Calculul sistemului de ventilație de alimentare și evacuare al magazinului de pompe.

    teza, a fost adăugată 04/17/2013

    Analiza dezvoltării unui proiect de proiectare a bastoanelor decorative. Heraldică ca o disciplină specială angajată în studiul stema. Modalități de a face echipament pentru modele de ceară. Etapele de calculare a alimentării și a ventilației de evacuare pentru compartimentul de topire.

    teza, a fost adăugată 01/26/2013

    Descrierea instalării ca obiect de automatizare, opțiuni pentru îmbunătățirea procesului tehnologic. Calculul și selectarea elementelor unui complex de mijloace tehnice. Calculul sistemului de control automat. Dezvoltarea software-ului de aplicație.

    teza, a adăugat 24.11.2014

mob_info.