Matematický model prívodného a odsávacieho vetrania. Matematický model tepelného režimu priestorov so sálavým vykurovaním. Prívodné a výfukové radiálne ventilátory

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Michail Samoletov

V modernom svete bez toho sa to už nedá matematického modelovania prúdenie vzduchu pri navrhovaní ventilačných systémov.

V modernom svete sa už pri navrhovaní ventilačných systémov nezaobídeme bez matematického modelovania prúdenia vzduchu. Konvenčné inžinierske postupy sú vhodné pre typické miestnosti a štandardné riešenia rozvodu vzduchu. Keď dizajnér narazí na neštandardné objekty, mali by mu pomôcť metódy matematického modelovania. Článok je venovaný štúdiu distribúcie vzduchu v chladnom období roka v dielni na výrobu rúr. Táto dielňa je súčasťou továrenského komplexu, ktorý sa nachádza v ostro kontinentálnom podnebí.

Ešte v 19. storočí sa získali diferenciálne rovnice na opis prúdenia kvapalín a plynov. Sformulovali ich francúzsky fyzik Louis Navier a britský matematik George Stokes. Navier-Stokesove rovnice patria medzi najdôležitejšie v hydrodynamike a používajú sa pri matematickom modelovaní mnohých prírodných javov a technických problémov.

Za posledné roky nahromadila sa široká škála geometricky a termodynamicky zložitých objektov v stavebníctve. Použitie výpočtových metód dynamiky tekutín výrazne zvyšuje možnosti navrhovania ventilačných systémov, vďaka čomu je možné s vysokou mierou presnosti predpovedať distribúciu rýchlosti, tlaku, teploty a koncentrácie komponentov v ktoromkoľvek bode budovy alebo ktorejkoľvek z jej častí. priestorov.

Intenzívne používanie metód výpočtovej dynamiky tekutín sa začalo v roku 2000, keď sa objavili univerzálne softvérové ​​​​balíky (CFD balíky), ktoré umožnili nájsť numerické riešenia systému Navier-Stokesových rovníc pre objekt záujmu. Približne od tej doby sa BUREAU TEHNIKI zaoberá matematickým modelovaním vo vzťahu k problematike vetrania a klimatizácie.

Popis úlohy

V tejto štúdii sa uskutočnili numerické simulácie pomocou STAR-CCM+, balíka CFD vyvinutého spoločnosťou CD-Adapco. výkon tento balík pri riešení problémov vetrania bola
bol opakovane testovaný na objektoch rôznej zložitosti, od kancelárskych priestorov až po divadelné sály a štadióny.

Problém je veľmi zaujímavý z hľadiska dizajnu aj matematického modelovania.

Vonkajšia teplota -31 °C. V miestnosti sú umiestnené objekty s významnými tepelnými príkonmi: kaliaca pec, temperovacia pec atď. Medzi vonkajšími obvodovými konštrukciami a vnútornými objektmi produkujúcimi teplo sú teda veľké teplotné rozdiely. Pri simulácii preto nemožno zanedbať príspevok prenosu tepla sálaním. Ďalší problém pri matematickej formulácii úlohy spočíva v tom, že do miestnosti sa niekoľkokrát za zmenu dostane ťažký vlak s teplotou -31 °C. Postupne sa zahrieva a ochladzuje vzduch okolo seba.

Na udržanie požadovanej teploty vzduchu v objeme dielne (v chladnom období nie menej ako 15 ° C) projekt zabezpečuje vetracie a klimatizačné systémy. V štádiu projektovania sa vypočítal prietok a teplota privádzaného vzduchu potrebná na dodržanie požadovaných parametrov. Otázkou zostávalo - ako dodať vzduch do objemu dielne, aby sa zabezpečilo čo najrovnomernejšie rozloženie teploty v celom objeme. Simulácia umožnila vidieť priebeh prúdenia vzduchu pre niekoľko možností prívodu vzduchu v relatívne krátkom čase (dva až tri týždne) a následne ich porovnať.

ETAPA MATEMATICKÉHO MODELOVANIA

• Konštrukcia pevnej geometrie.
• Rozdelenie pracovného priestoru na bunky výpočtovej siete. Je potrebné predvídať oblasti, v ktorých je potrebné ďalšie zušľachťovanie buniek. Pri budovaní mriežky je veľmi dôležité nájsť zlatú strednú cestu, v ktorej je veľkosť bunky dostatočne malá na získanie správnych výsledkov, zatiaľ čo celkový počet buniek nie je taký veľký, aby sa naťahoval čas výpočtu na neprijateľné časy. Preto je budovanie mriežky celé umenie, ktoré prichádza so skúsenosťami.
• Nastavenie okrajových a počiatočných podmienok v súlade s problémom. Vyžaduje sa pochopenie špecifík ventilačných úloh. hrá dôležitú úlohu pri výpočte správna voľba modely turbulencie.
• Výber vhodných fyzikálnych a turbulenčných modelov.

Výsledky simulácie

Na vyriešenie problému, o ktorom sa uvažuje v tomto článku, prešli všetky fázy matematického modelovania.

Na porovnanie účinnosti vetrania boli zvolené tri možnosti prívodu vzduchu: pod uhlom k vertikále 45°, 60° a 90°. Vzduch bol privádzaný zo štandardných mriežok rozvodu vzduchu.

Teplotné a rýchlostné polia získané ako výsledok výpočtu pri rôznych uhloch podávania privádzaný vzduch, sú uvedené na obr. jeden.

Po analýze výsledkov bol uhol prívodu privádzaného vzduchu 90° zvolený ako najúspešnejšia z uvažovaných možností vetrania dielne. Pri tomto spôsobe podávania nevznikajú žiadne zvýšené otáčky pracovisko a je možné dosiahnuť pomerne jednotný obraz teploty a rýchlosti v celej dielni.

Konečné rozhodnutie

Polia teploty a rýchlosti v troch prierezoch prechádzajúcich cez napájacie mriežky sú znázornené na obr. 2 a 3. Rozloženie teploty v celej miestnosti je rovnomerné. Len v oblasti koncentrácie pecí je viac vysoké hodnoty stropná teplota. V pravom rohu miestnosti ďaleko od sporákov je chladnejšia oblasť. Toto je miesto, kam vchádzajú studené vozne z ulice.

Z obr. 3 je jasne vidieť, ako sa šíria horizontálne prúdy privádzaného vzduchu. Pri tomto spôsobe prívodu má prívodný prúd dostatočne veľký dosah. Takže vo vzdialenosti 30 m od mriežky je rýchlosť prúdenia 0,5 m/s (na výstupe z mriežky je rýchlosť 5,5 m/s). Vo zvyšku miestnosti je pohyblivosť vzduchu nízka, na úrovni 0,3 m/s.

Ohriaty vzduch z vytvrdzovacej pece vychyľuje prúd privádzaného vzduchu nahor (obr. 4 a 5). Kachle veľmi ohrievajú vzduch okolo seba. Teplota pri podlahe je tu vyššia ako v strednej časti miestnosti.

Teplotné pole a prúdnice v dvoch častiach horúcej dielne sú znázornené na obr. 6.

závery

Vykonané výpočty umožnili analyzovať účinnosť rôznymi spôsobmi prívod vzduchu vo výrobni rúr. Zistilo sa, že pri privádzaní horizontálneho prúdu sa privádzaný vzduch ďalej šíri do miestnosti, čo prispieva k jej rovnomernejšiemu ohrevu. V pracovnej oblasti sa tak nevytvárajú oblasti s príliš vysokou pohyblivosťou vzduchu, ako sa to stáva, keď je privádzaný vzduch privádzaný pod uhlom nadol.

Použitie metód matematického modelovania v problémoch vetrania a klimatizácie je veľmi sľubným smerom, ktorý umožňuje v štádiu projektu opraviť riešenie, zabrániť potrebe opraviť neúspešné dizajnové rozhodnutia po uvedení do prevádzky. ●

Daria Denisikhina - vedúci katedry "Matematické modelovanie";
Mária Lukanina - vedúci inžinier oddelenia matematického modelovania;
Michail Samoletov - Výkonný riaditeľ MM-Technologies LLC

1

Príspevok sa zaoberá procesmi modelovania vetrania a rozptylu jeho emisií v atmosfére. Modelovanie je založené na riešení sústavy Navier-Stokesových rovníc, zákonov zachovania hmoty, hybnosti a tepla. Zvažujú sa rôzne aspekty numerického riešenia týchto rovníc. Navrhuje sa systém rovníc, ktorý umožňuje vypočítať hodnotu koeficientu turbulencie pozadia. Pre hyposonickú aproximáciu je navrhnuté riešenie spolu s rovnicami hydrogasdynamiky uvedenými v článku aj pre rovnicu státia ideálneho reálneho plynu a pary. Táto rovnica je modifikáciou van der Waalsovej rovnice a presnejšie zohľadňuje veľkosť molekúl plynu alebo pary a ich interakciu. Na základe podmienky termodynamickej stability sa získa vzťah, ktorý umožňuje pri riešení rovnice pre objem vylúčiť fyzikálne nerealizovateľné korene. Uskutočňuje sa analýza známych výpočtových modelov a výpočtových balíkov dynamiky tekutín.

modelovanie

vetranie

turbulencie

rovnice prenosu tepla a hmoty

stavová rovnica

skutočný plyn

rozptyl

1. Berlyand M. E. Súčasné problémy atmosférická difúzia a znečistenie ovzdušia. - L.: Gidrometeoizdat, 1975. - 448 s.

2. Belyaev N. N. Modelovanie procesu rozptylu toxického plynu v podmienkach vývoja // Bulletin DIIT. - 2009. - č. 26 - S. 83-85.

3. Byzova N. L. Experimentálne štúdie difúzie v atmosfére a výpočty rozptylu nečistôt / N. L. Byzova, E. K. Garger, V. N. Ivanov. - L.: Gidrometeoizdat, 1985. - 351 s.

4. Datsyuk T. A. Modelovanie rozptylu emisií z ventilácie. - Petrohrad: SPbGASU, 2000. - 210 s.

5. Sauts A. V. Aplikácia kognitívnych grafických algoritmov a metód matematickej analýzy na štúdium termodynamických vlastností izobutánu R660A na línii nasýtenia: Grant č. 2С/10: výskumná správa (konečná) / GOUVPO SPbGASU; ruky Gorochov V.L. 30.- Č. GR 01201067977.- Inv. č. 02201158567.

Úvod

Pri projektovaní priemyselných komplexov a unikátnych zariadení by mali byť komplexne zdôvodnené otázky súvisiace so zabezpečením kvality ovzdušia a normalizovaných parametrov mikroklímy. Vzhľadom na vysoké náklady na výrobu, inštaláciu a prevádzku ventilačných a klimatizačných systémov sú kladené zvýšené požiadavky na kvalitu inžinierskych výpočtov. Pre výber racionálnych konštrukčných riešení v oblasti vetrania je potrebné vedieť rozobrať situáciu ako celok, t.j. odhaliť priestorový vzťah dynamických procesov prebiehajúcich v interiéri a v atmosfére. Posúdiť účinnosť vetrania, ktorá závisí nielen od množstva vzduchu privádzaného do miestnosti, ale aj od prijatej schémy distribúcie vzduchu a koncentrácie škodlivé látky vo vonkajšom vzduchu v miestach prívodov vzduchu.

Účel článku- použitie analytických závislostí, pomocou ktorých sa vykonávajú výpočty množstva škodlivých emisií, na určenie veľkosti kanálov, vzduchovodov, šácht a výberu spôsobu úpravy vzduchu atď. V tomto prípade je vhodné použiť softvérový produkt Potok s modulom VSV. Na prípravu počiatočných údajov je potrebné mať k dispozícii schémy navrhnutých ventilačných systémov s uvedením dĺžok sekcií a prietokov vzduchu na koncových sekciách. Vstupnými údajmi pre výpočet sú popis ventilačných systémov a požiadavky naň. Pomocou matematického modelovania sa riešia nasledujúce otázky:

• výber optimálnych možností pre prívod a odvod vzduchu;
• rozdelenie parametrov mikroklímy podľa objemu priestorov;
• posúdenie aerodynamického režimu vývoja;
• výber miest pre nasávanie a odvod vzduchu.

Polia rýchlosti, tlaku, teploty, koncentrácií v miestnosti a atmosfére sa vytvárajú pod vplyvom mnohých faktorov, ktorých súhrn je dosť ťažké zohľadniť v metódach inžinierskych výpočtov bez použitia počítača.

Aplikácia matematického modelovania v problémoch ventilácie a aerodynamiky je založená na riešení sústavy Navier-Stokesových rovníc.

Na simuláciu turbulentného prúdenia je potrebné vyriešiť systém hmotnostných a Reynoldsových rovníc zachovania (zachovanie hybnosti):

(2)

kde t- čas, X= X i , j , k- priestorové súradnice, u=u i , j , k sú zložky vektora rýchlosti, R- piezometrický tlak, ρ - hustota, τ ij sú komponenty tenzora napätia, s m- masový zdroj, s i sú komponenty zdroja impulzov.

Tenzor napätia je vyjadrený ako:

(3)

kde sij- tenzor rýchlosti deformácie; 5 ij- tenzor prídavných napätí vznikajúcich v dôsledku prítomnosti turbulencie.

Informácie o teplotných poliach T a koncentrácie Sškodlivých látok je systém doplnený nasledujúcimi rovnicami:

rovnica zachovania tepla

pasívna rovnica zachovania nečistôt S

(5)

kde CR- súčiniteľ tepelnej kapacity, λ - súčiniteľ tepelnej vodivosti, k= k i , j , k- koeficient turbulencie.

Základný faktor turbulencie k základy sa určujú pomocou sústavy rovníc:

(6)

kde k f - koeficient turbulencie pozadia, k f \u003d 1-15 m 2 / s; e = 0,1-04;

Koeficienty turbulencie sa určujú pomocou rovníc:

(7)

Na otvorenom priestranstve s nízkym rozptylom je hodnota k z je určené rovnicou:

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

kde k 0 - hodnota k k na vysokej z 0 (k 0 \u003d 0,1 m 2 / s pri z 0 = 2 m).

Na otvorenom priestranstve sa profil rýchlosti vetra nedeformuje;

Pri neznámej atmosférickej stratifikácii v otvorenom priestore je možné určiť profil rýchlosti vetra:

; (9)

kde z 0 - daná výška (výška korouhvičky); u 0 - rýchlosť vetra vo výške z 0 ; B = 0,15.

Pod podmienkou (10) je miestne Richardsonovo kritérium RI definovaný ako:

(11)

Derivujeme rovnicu (9), rovnáme rovnice (7) a (8), odtiaľ vyjadrujeme k základne

(12)

Dajme rovnítko medzi rovnicu (12) a rovnicu sústavy (6). Do výslednej rovnosti dosadíme (11) a (9), v konečnom tvare dostaneme sústavu rovníc:

(13)

Pulzačný termín podľa myšlienok Boussinesqa je reprezentovaný ako:

(14)

kde μ t- turbulentná viskozita a ďalšie členy v rovniciach prenosu energie a zložky nečistôt sú modelované takto:

(15)

(16)

Systém rovníc je uzavretý pomocou jedného z nižšie opísaných modelov turbulencie.

Pre turbulentné prúdenie študované vo ventilačnej praxi je vhodné použiť buď Boussinesqovu hypotézu o malosti zmien hustoty, alebo takzvanú "hyposonickú" aproximáciu. Predpokladá sa, že Reynoldsove napätia sú úmerné časovo spriemerovaným rýchlostiam deformácie. Zavádza sa koeficient turbulentnej viskozity, tento pojem je vyjadrený ako:

. (17)

Efektívny koeficient viskozity sa vypočíta ako súčet molekulárnych a turbulentných koeficientov:

(18)

„Hyposonická“ aproximácia zahŕňa riešenie, spolu s vyššie uvedenými rovnicami, rovnice pre ideálny plyn:

ρ = p/(RT) (19)

kde p - tlak dovnútra životné prostredie; R je plynová konštanta.

Pre presnejšie výpočty možno hustotu nečistôt určiť pomocou upravenej van der Waalsovej rovnice pre skutočné plyny a výpary

(20)

kde sú konštanty N a M- brať do úvahy asociáciu/disociáciu molekúl plynu alebo pár; a- berie do úvahy inú interakciu; b" - berúc do úvahy veľkosť molekúl plynu; υ=1/ρ.

Oddelením od rovnice (12) tlak R a jeho objemovou diferenciáciou (berúc do úvahy termodynamickú stabilitu), dostaneme nasledujúci vzťah:

. (21)

Tento prístup umožňuje výrazne skrátiť čas výpočtu v porovnaní s prípadom použitia úplných rovníc pre stlačiteľný plyn bez zníženia presnosti získaných výsledkov. Pre vyššie uvedené rovnice neexistuje žiadne analytické riešenie. V tomto ohľade sa používajú numerické metódy.

Pri riešení riešiť ventilačné problémy spojené s prenosom skalárnych látok turbulentným prúdením diferenciálne rovnice použiť schému štiepenia fyzikálnymi procesmi. Podľa princípov štiepenia, konečnej diferenčnej integrácie rovníc hydrodynamiky a konvekčno-difúzneho transportu skalárnej látky v každom časovom kroku Δ t sa uskutočňuje v dvoch etapách. V prvej fáze sa vypočítajú hydrodynamické parametre. V druhej fáze sa riešia difúzne rovnice na základe vypočítaných hydrodynamických polí.

Vplyv prestupu tepla na vznik poľa rýchlosti vzduchu sa zohľadňuje pomocou Boussinesqovej aproximácie: do pohybovej rovnice sa pre vertikálnu zložku rýchlosti zavedie ďalší člen, ktorý zohľadňuje vztlakové sily.

Na riešenie problémov turbulentného pohybu tekutín sú známe štyri prístupy:

• priame modelovanie "DNS" (riešenie nestacionárnych Navier-Stokesových rovníc);
• riešenie spriemerovaných Reynoldsových rovníc "RANS", ktorých systém však nie je uzavretý a potrebuje dodatočné uzatváracie vzťahy;
• veľká vírivá metóda „LES » , ktorá je založená na riešení nestacionárnych Navier-Stokesových rovníc s parametrizáciou vírov škály podsiete;
• Metóda DES , čo je kombinácia dvoch metód: v zóne oddelených tokov - "LES" a v oblasti "hladkého" toku - "RANS".

Najatraktívnejšia z hľadiska presnosti získaných výsledkov je nepochybne metóda priamej numerickej simulácie. V súčasnosti však možnosti výpočtovej techniky ešte neumožňujú riešiť problémy s reálnou geometriou a číslami. Re a s rozlíšením vírov všetkých veľkostí. Preto sa pri riešení širokého spektra inžinierskych problémov používajú numerické riešenia Reynoldsových rovníc.

V súčasnosti sa na simuláciu problémov s ventiláciou úspešne používajú certifikované balíčky ako STAR-CD, FLUENT alebo ANSYS/FLOTRAN. Pri správne formulovanom probléme a racionálnom algoritme riešenia vám množstvo získaných informácií umožňuje vybrať si najlepšiu možnosť vo fáze návrhu, ale vykonávanie výpočtov pomocou týchto programov si vyžaduje primerané školenie a ich nesprávne použitie môže viesť k chybným výsledkom.

Za „základný prípad“ môžeme považovať výsledky všeobecne uznávaných metód výpočtu bilancie, ktoré nám umožňujú porovnať integrálne hodnoty charakteristické pre daný problém.

Jeden z dôležité body pri použití univerzálnych softvérových systémov na riešenie problémov s ventiláciou je výber modelu turbulencie. Zatiaľ je to známe veľký počet rôzne modely turbulencie, ktoré sa používajú na uzavretie Reynoldsových rovníc. Turbulenčné modely sú klasifikované podľa počtu parametrov pre turbulenčné charakteristiky, respektíve jednoparametrové, dvoj- a trojparametrové.

Väčšina semiempirických modelov turbulencie, tak či onak, používa „hypotézu lokality mechanizmu turbulentného prenosu“, podľa ktorej je mechanizmus turbulentného prenosu hybnosti úplne určený nastavením lokálnych derivácií spriemerovaných rýchlostí a fyzikálnych vlastností. tekutiny. Táto hypotéza neberie do úvahy vplyv procesov vyskytujúcich sa ďaleko od uvažovaného bodu.

Najjednoduchšie sú jednoparametrové modely, ktoré využívajú koncept turbulentnej viskozity „n t“ a predpokladá sa, že turbulencia je izotropná. Upravená verzia „n t-92" sa odporúča pre modelovanie prúdových a oddelených prúdov. Dobrú zhodu s experimentálnymi výsledkami dáva aj jednoparametrový model "S-A" (Spalart - Almaras), ktorý obsahuje transportnú rovnicu pre množstvo .

Nevýhodou modelov s jedinou transportnou rovnicou je, že im chýbajú informácie o rozložení škály turbulencií L. Podľa množstva L prenosové procesy, spôsoby vzniku turbulencie, disipácia vplyvu turbulentnej energie. Definovať univerzálnu závislosť L neexistuje. Mierková rovnica turbulencie Lčasto sa ukáže, že je to presne rovnica, ktorá určuje presnosť modelu, a teda aj oblasť jeho použiteľnosti. V zásade je rozsah týchto modelov obmedzený na relatívne jednoduché šmykové toky.

V dvojparametrových modeloch, okrem mierky turbulencie L, použite ako druhý parameter rýchlosť disipácie turbulentnej energie . Takéto modely sa najčastejšie používajú v modernej výpočtovej praxi a obsahujú rovnice turbulenčného prenosu energie a disipácie energie.

Známy model obsahuje rovnice na prenos energie turbulencie k a rýchlosť disipácie turbulentnej energie ε. Modely ako " k- e" možno použiť ako pre pristenové toky, tak aj pre zložitejšie oddelené toky.

Dva parametrické modely sa používajú v nízkej a vysokej Reynoldsovej verzii. V prvom z nich sa priamo berie do úvahy mechanizmus interakcie medzi molekulárnym a turbulentným transportom v blízkosti pevného povrchu. Vo vysoko-Reynoldsovej verzii je mechanizmus turbulentného transportu v blízkosti pevnej hranice opísaný špeciálnymi funkciami pri stene, ktoré spájajú parametre prúdenia so vzdialenosťou od steny.

V súčasnosti patria medzi najsľubnejšie modely SSG a Gibson-Launder, kde sa využíva nelineárny vzťah medzi Reynoldsovým turbulentným tenzorom napätia a tenzorom priemernej rýchlosti deformácie. Boli vyvinuté na zlepšenie predpovedania oddelených tokov. Keďže sa v nich počítajú všetky tenzorové komponenty, vyžadujú v porovnaní s dvojparametrovými modelmi veľké počítačové zdroje.

Pre komplexné oddelené toky odhalilo niektoré výhody použitie jednoparametrových modelov „n t-92", "S-A" z hľadiska presnosti predpovedania parametrov prietoku a počtu impulzov v porovnaní s dvojparametrovými modelmi.

Napríklad program STAR-CD umožňuje použitie modelov typu " k- e", Spalarta - Almaras, "SSG", "Gibson-Launder", ako aj metóda veľkých vírov "LES" a metóda "DES". Posledné dve metódy sú vhodnejšie na výpočet pohybu vzduchu v podmienkach zložitej geometrie, kde sa bude vyskytovať množstvo oddelených vírivých oblastí, ale vyžadujú si veľké výpočtové zdroje.

Výsledky výpočtu výrazne závisia od výberu výpočtovej siete. V súčasnosti sa na vytváranie mriežok používajú špeciálne programy. Mriežkové bunky môžu mať rôzne tvary a veľkosti, ktoré sú najvhodnejšie na riešenie konkrétneho problému. Najjednoduchší typ mriežky, keď sú bunky rovnaké a majú kubický alebo obdĺžnikový tvar. V súčasnosti používané univerzálne výpočtové programy v inžinierskej praxi umožňujú pracovať na ľubovoľných neštruktúrovaných gridoch.

Pre vykonávanie výpočtov numerickej simulácie problémov vetrania je potrebné nastaviť okrajové a počiatočné podmienky, t.j. hodnoty závislých premenných alebo ich normálne gradienty na hraniciach výpočtovej oblasti.

Úloha s dostatočnou mierou presnosti geometrických vlastností skúmaného objektu. Pre tieto účely možno na zostavenie trojrozmerných modelov odporučiť balíky ako SolidWorks, Pro / Engeneer, NX Nastran. Pri konštrukcii výpočtovej siete sa počet buniek volí tak, aby sa získalo spoľahlivé riešenie s minimálnym časom výpočtu. Mal by sa vybrať jeden zo semiempirických modelov turbulencie, ktorý je pre uvažované prúdenie najúčinnejší.

V záver dodávame, že pre správne formulovanie okrajových podmienok problému a vyhodnotenie spoľahlivosti výsledkov je potrebné dobré pochopenie kvalitatívnej stránky prebiehajúcich procesov. Modelovanie emisií z ventilácie v štádiu projektovania zariadení možno považovať za jeden z aspektov informačného modelovania zameraného na zabezpečenie environmentálnej bezpečnosti zariadenia.

Recenzenti:

• Volikov Anatolij Nikolajevič, doktor technických vied, profesor Katedry zásobovania teplom a plynom a ochrany ovzdušia, FGBOU VPOU „SPbGASU“, Petrohrad.
• Polushkin Vitaly Ivanovič, doktor technických vied, profesor, profesor Katedry vykurovania, vetrania a klimatizácie, FGBOU VPO "SPbGASU", Petrohrad.

Bibliografický odkaz

Datsyuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. MODELOVANIE PROCESOV VZDUCHU // Moderné problémy vedy a vzdelávania. - 2012. - č. 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (dátum prístupu: 17.10.2019). Dávame do pozornosti časopisy vydávané vydavateľstvom "Academy of Natural History"

V tejto časti popíšeme hlavné prvky, ktoré tvoria riadiaci systém, poskytneme im technický popis a matematický popis. Pozrime sa podrobnejšie na vyvinutý systém automatického riadenia teploty privádzaného vzduchu prechádzajúceho ohrievačom. Keďže hlavným produktom školenia je teplota vzduchu, v rámci diplomového projektu možno zanedbať konštrukciu matematických modelov a modelovanie procesov cirkulácie a prúdenia vzduchu. Aj toto matematické zdôvodnenie fungovania ACS PVV môže byť zanedbané vzhľadom na osobitosti architektúry priestorov - významný je prílev vonkajšieho nepripraveného vzduchu do dielní a skladov cez štrbiny a medzery. To je dôvod, prečo pri akomkoľvek prietoku vzduchu je stav „hladovania kyslíkom“ medzi pracovníkmi tejto dielne prakticky nemožný.

Zanedbávame teda konštrukciu termodynamického modelu distribúcie vzduchu v miestnosti, ako aj matematický popis ACS z hľadiska prúdenia vzduchu pre ich neúčelnosť. Pozrime sa podrobnejšie na vývoj teploty privádzaného vzduchu ACS. V skutočnosti je tento systém systémom automatického riadenia polohy klapky PVO v závislosti od teploty privádzaného vzduchu. Regulácia je pomerným zákonom metódou vyrovnávania hodnôt.

Poďme si predstaviť hlavné prvky zahrnuté v ACS, uvedieme ich technické charakteristiky, ktoré umožňujú identifikovať vlastnosti ich ovládania. Pri výbere zariadení a automatizačných nástrojov sa riadime ich technickými pasmi a predchádzajúcimi inžinierskymi výpočtami starého systému, ako aj výsledkami experimentov a testov.

Prívodné a výfukové radiálne ventilátory

Bežný odstredivý ventilátor je koleso s pracovnými lopatkami umiestnenými v špirálovom puzdre, počas ktorého otáčania vzduch vstupujúci cez vstup vstupuje do kanálov medzi lopatkami a pohybuje sa týmito kanálmi pôsobením odstredivej sily, je zachytávaný špirálou. puzdra a nasmerované na jeho výstup. Puzdro tiež slúži na premenu dynamickej hlavy na statickú. Na zvýšenie tlaku je za plášťom umiestnený difúzor. Na obr. 4.1 znázorňuje celkový pohľad na odstredivý ventilátor.

Bežné odstredivé koleso pozostáva z lopatiek, zadného disku, náboja a predného disku. Odliaty alebo vysústružený náboj, určený na osadenie kolesa na hriadeľ, je prinitovaný, priskrutkovaný alebo privarený k zadnému kotúču. Čepele sú k disku prinitované. Predné hrany lopatiek sú zvyčajne pripevnené k prednému krúžku.

Špirálové telesá sú vyrobené z oceľového plechu a sú inštalované na nezávislých podperách v blízkosti ventilátorov slaby prud sú pripevnené k rámom.

Keď sa koleso otáča, časť energie dodanej do motora sa prenáša do vzduchu. Tlak vyvíjaný kolesom závisí od hustoty vzduchu, geometrický tvar lopatky a obvodová rýchlosť na koncoch lopatiek.

Výstupné hrany lopatiek radiálnych ventilátorov môžu byť zahnuté dopredu, radiálne a zahnuté dozadu. Okraje lopatiek sa donedávna ohýbali hlavne dopredu, čo umožnilo zmenšiť celkové rozmery ventilátorov. V súčasnosti sa často vyskytujú obežné kolesá s dozadu zahnutými lopatkami, pretože to umožňuje zvýšiť účinnosť. ventilátor.

Ryža. 4.1

Pri kontrole ventilátorov je potrebné mať na pamäti, že výstupné (v smere vzduchu) lopatky by mali byť vždy ohnuté v smere proti smeru otáčania obežného kolesa, aby bol zabezpečený beznárazový vstup.

Rovnaké ventilátory pri zmene otáčok môžu mať rôzny prívod a vyvíjať rôzne tlaky, v závislosti nielen od vlastností ventilátora a otáčok, ale aj od vzduchových potrubí, ktoré sú k nim pripojené.

Charakteristiky ventilátora vyjadrujú vzťah medzi hlavnými parametrami jeho činnosti. Kompletnú charakteristiku ventilátora pri konštantných otáčkach hriadeľa (n = const) vyjadrujú závislosti medzi prívodom Q a tlakom P, výkonom N a účinnosťou Závislosti P (Q), N (Q) a T (Q) sú zvyčajne postavený na jednom grafe. Vyberú si ventilátor. Charakteristika je zostavená na základe testov. Na obr. 4.2 sú znázornené aerodynamické charakteristiky radiálneho ventilátora VTS-4-76-16, ktorý sa používa ako prívodný ventilátor na mieste realizácie.

Ryža. 4.2

Výkon ventilátora je 70 000 m3/h alebo 19,4 m3/s. Otáčky hriadeľa ventilátora - 720 ot./min. alebo 75,36 rad/s, výkon pohonu indukčný motor ventilátor má 35 kW.

Ventilátor fúka vonku atmosférický vzduch do ohrievača. V dôsledku výmeny tepla medzi vzduchom a horúca voda prechádza rúrkami výmenníka tepla, prechádzajúci vzduch sa ohrieva.

Zvážte schému regulácie režimu prevádzky ventilátora VTS-4-76 č.16. Na obr. 4.3 je daný funkčný diagram ventilátorová jednotka pri regulácii otáčok.

Ryža. 4.3

Prenosová funkcia ventilátora môže byť reprezentovaná ako zisk, ktorý je určený na základe aerodynamických charakteristík ventilátora (obr. 4.2). Faktor zosilnenia ventilátora v prevádzkovom bode je 1,819 m3/s (minimálne možné, experimentálne stanovené).

Ryža. 4.4

experimentálne Zistilo sa, že na implementáciu požadovaných prevádzkových režimov ventilátora je potrebné do riadiaceho frekvenčného meniča dodať nasledujúce hodnoty napätia (tabuľka 4.1):

Tabuľka 4.1 Prevádzkové režimy prívodnej ventilácie

Zároveň pre zvýšenie spoľahlivosti elektromotora ventilátorov napájacej aj výfukovej sekcie nie je potrebné nastavovať ich prevádzkové režimy s maximálnym výkonom. Úlohou experimentálnej štúdie bolo nájsť také riadiace napätia, pri ktorých by boli dodržané nižšie vypočítané normy rýchlosti výmeny vzduchu.

Odťahové vetranie je zastúpené tromi radiálnymi ventilátormi VC-4-76-12 (výkon 28 000 m3/h pri n=350 ot./min., výkon asynchrónneho pohonu N=19,5 kW) a VC-4-76-10 (výkon 20 000 m3 /h pri n=270 ot./min., výkon asynchrónneho pohonu N=12,5 kW). Podobne ako pri napájaní pre výfukovú vetvu ventilácie boli experimentálne získané hodnoty riadiacich napätí (tabuľka 4.2).

Aby sme predišli stavu „kyslíkového hladu“ v dielňach, počítame výmenné kurzy vzduchu pre zvolené režimy prevádzky ventilátorov. Musí spĺňať podmienku:

Tabuľka 4.2 Prevádzkové režimy odsávacieho vetrania

Pri výpočte zanedbáme privádzaný vzduch prichádzajúci zvonku, ako aj architektúru objektu (steny, stropy).

Rozmery miestností na vetranie: 150x40x10 m, celkový objem miestnosti je Vroom?60 000 m3. Potrebný objem privádzaného vzduchu je 66 000 m3/h (pre koeficient 1,1 bol zvolený ako minimálny, keďže sa neberie do úvahy prítok vzduchu zvonku). Je zrejmé, že zvolené režimy prevádzky prívodný ventilátor splniť danú podmienku.

Celkový objem odpadového vzduchu sa vypočíta podľa nasledujúceho vzorca

Na výpočet výfukovej vetvy sa vyberú režimy "núdzového odsávania". Pri zohľadnení korekčného faktora 1,1 (keďže núdzový prevádzkový režim sa berie ako najmenší možný) bude objem odpadového vzduchu rovný 67,76 m3/h. Táto hodnota spĺňa podmienku (4.2) v medziach dovolených chýb a vopred akceptovaných výhrad, čo znamená, že zvolené režimy prevádzky ventilátora zvládnu úlohu zabezpečiť rýchlosť výmeny vzduchu.

Aj v elektromotoroch ventilátorov je zabudovaná ochrana proti prehriatiu (termostat). Keď teplota motora stúpne, kontakt relé termostatu zastaví motor. Snímač diferenčného tlaku zaznamená zastavenie elektromotora a vydá signál ovládaciemu panelu. Je potrebné zabezpečiť reakciu ACS PVV na núdzové zastavenie motorov ventilátorov.

Vážení členovia atestačnej komisie, dávam do pozornosti promócie kvalifikačnú prácu, ktorej účelom je vyvinúť systém automatické ovládanie nútené a odsávacie vetranie výrobných dielní.

Je známe, že automatizácia je jedným z najdôležitejších faktorov rastu produktivity práce v priemyselnej výrobe, rastu kvality produktov a služieb. Neustále rozširovanie rozsahu automatizácie je jednou z hlavných čŕt tohto odvetvia. Vypracovaný diplomový projekt je jednou z myšlienok zdedenia rozvíjajúceho sa konceptu výstavby „inteligentných“ budov, teda objektov, v ktorých sú podmienky ľudského života riadené technickými prostriedkami.

Hlavnými úlohami, ktoré je potrebné pri návrhu riešiť, je modernizácia existujúceho systému vzduchotechniky v mieste realizácie - výrobných dielní VOMZ as - pre zabezpečenie jeho efektívnosti (úspora spotreby energie a tepla, zníženie nákladov na údržbu systému, skrátenie prestojov) , udržiavanie príjemnej mikroklímy a čistoty vzduchu v pracovných priestoroch, prevádzkyschopnosť a stabilita, spoľahlivosť systému v núdzových/kritických režimoch.

Problém uvažovaný v diplomovom projekte je spôsobený zastaranosťou a technickou zastaranosťou (opotrebovaním) existujúceho riadiaceho systému PVV. Distribuovaný princíp použitý pri výstavbe IPV vylučuje možnosť centralizovaného riadenia (spustenie a monitorovanie stavu). Nedostatok jasného algoritmu štart/stop systému tiež spôsobuje, že systém je nespoľahlivý ľudská chyba a absencia núdzových režimov prevádzky - nestabilná vo vzťahu k riešeným úlohám.

Závažnosť problému návrhu diplomu je spôsobená celkový rast chorobnosť dýchacích ciest a prechladnutia pracovníkov, všeobecný pokles produktivity práce a kvality výrobkov v tejto oblasti. Vývoj nového ACS PVV priamo súvisí s politikou kvality závodu (ISO 9000), ako aj s programami modernizácie vybavenia závodu a automatizácie systémov podpory života pre dielne.

Centrálnym ovládacím prvkom systému je automatizačná skriňa s mikrokontrolérom a zariadením, vybraným na základe výsledkov marketingového výskumu (poster 1). Ponúk na trhu je veľa, no zvolená výbava je minimálne taká dobrá ako jej kolegovia. Dôležitým kritériom boli náklady, spotreba energie a ochranný výkon zariadenia.

Funkčná schéma automatizácie PVV je znázornená na výkrese 1. Pri návrhu ACS bol ako hlavný zvolený centralizovaný prístup, ktorý umožňuje v prípade potreby priviesť systém mobilný, v prípade potreby, k implementácii podľa zmiešaného prístup, ktorý implikuje možnosť dispečingu a komunikácie s inými priemyselnými sieťami. Centralizovaný prístup je vysoko škálovateľný, dostatočne flexibilný – všetky tieto kvalitatívne vlastnosti určuje vybraný mikrokontrolér – WAGO I/O System, ako aj implementácia riadiaceho programu.

Pri návrhu boli vybrané automatizačné prvky - akčné členy, snímače, kritériom výberu bola funkčnosť, stabilita prevádzky v kritických režimoch, rozsah merania / kontroly parametra, inštalačné vlastnosti, forma výstupu signálu, prevádzkové režimy. Vyberú sa hlavné matematické modely a simuluje sa činnosť systému riadenia teploty vzduchu s riadením polohy klapky trojcestného ventilu. Simulácia bola vykonaná v prostredí VisSim.

Pre reguláciu bola zvolená metóda „vyvažovania parametrov“ v oblasti riadených hodnôt. Ako riadiaci zákon bol zvolený proporcionálny, pretože neexistujú vysoké požiadavky na presnosť a rýchlosť systému a rozsahy vstupných/výstupných hodnôt sú malé. Funkcie ovládača sú vykonávané jedným z portov ovládača v súlade s riadiacim programom. Výsledky simulácie tohto bloku sú uvedené na plagáte 2.

Algoritmus činnosti systému je znázornený na obrázku 2. Riadiaci program implementujúci tento algoritmus pozostáva z funkčných blokov, bloku konštánt, sú použité štandardné a špecializované funkcie. Flexibilita a škálovateľnosť systému je zabezpečená ako programovo (použitie FB, konštánt, návestí a prechodov, kompaktnosť programu v pamäti radiča), tak aj technicky (ekonomické využitie vstupno/výstupných portov, redundantné porty).

Programovo zabezpečuje akcie systému v núdzových režimoch (prehriatie, porucha ventilátora, podchladenie, upchatie filtra, požiar). Algoritmus činnosti systému v režime požiarnej ochrany je znázornený na obrázku 3. Tento algoritmus zohľadňuje požiadavky noriem na dobu evakuácie a protipožiarne opatrenia. Vo všeobecnosti je aplikácia tohto algoritmu efektívna a overená testami. Riešil sa aj problém modernizácie odsávacích digestorov z hľadiska požiarnej bezpečnosti. Nájdené riešenia boli zvážené a prijaté ako odporúčania.

Spoľahlivosť navrhnutého systému úplne závisí od spoľahlivosti softvér a od regulátora ako celku. Vyvinutý riadiaci program bol podrobený procesu ladenia, manuálneho, štrukturálneho a funkčného testovania. Na zabezpečenie spoľahlivosti a súladu so zárukou na automatizačné zariadenia boli vybrané iba odporúčané a certifikované jednotky. Záruka výrobcu na vybranú automatizačnú skriňu pri dodržaní záručných povinností je 5 rokov.

Vyvinula sa aj všeobecná štruktúra systému, zostavil sa hodinový cyklogram prevádzky systému, vytvorila sa tabuľka pripojení a káblových značiek, vytvorila sa schéma inštalácie ACS.

Mnou vypočítané ekonomické ukazovatele projektu v organizačnej a ekonomickej časti sú uvedené na plagáte č.3. Ten istý plagát zobrazuje pásový graf procesu návrhu. Na hodnotenie kvality riadiaceho programu boli použité kritériá podľa GOST RISO/IEC 926-93. Hodnotenie ekonomickej efektívnosti rozvoja bolo realizované pomocou SWOT analýzy. Je zrejmé, že navrhnutý systém má nízke náklady (nákladová štruktúra - plagát 3) a pomerne rýchle doby návratnosti (vypočítané s použitím minimálnych úspor). Môžeme teda konštatovať vysokú ekonomickú efektívnosť vývoja.

Okrem toho boli vyriešené otázky ochrany práce, elektrickej bezpečnosti a ekologickosti systému. Voľba vodivých káblov, vzduchových filtrov je opodstatnená.

Teda ako výsledok robiť diplomovej práce bol vypracovaný projekt modernizácie, ktorý je optimálny vo vzťahu ku všetkým stanoveným požiadavkám. Tento projekt sa odporúča realizovať v súlade s podmienkami modernizácie zariadenia závodu.

Ak sa nákladová efektívnosť a kvalita projektu potvrdí skúšobným obdobím, plánuje sa implementácia na úrovni dispečera pomocou miestnej siete podniku, ako aj modernizácia vetrania zvyšku. priemyselné priestory s cieľom spojiť ich do jednej priemyselnej siete. V súlade s tým tieto fázy zahŕňajú vývoj dispečerského softvéru, zaznamenávanie stavu systému, chýb, nehôd (DB), organizáciu automatizovaného pracoviska alebo kontrolného stanovišťa (CCP). Je možné dopracovať aj slabé miesta existujúceho systému, ako je modernizácia úpravárenských jednotiek, ako aj dobudovanie nasávacích ventilov vzduchu s mraziacim mechanizmom.

anotácia

Diplomová práca obsahuje úvod, 8 kapitol, záver, zoznam literatúry, aplikácie a má 141 strán strojom písaného textu s ilustráciami.

Prvá časť poskytuje prehľad a analýzu potreby návrhu automatického riadiaceho systému pre prívod a odvod vetrania (ACS PVV) výrobných dielní, marketingovú štúdiu automatizačných skríň. Uvažuje sa typické schémy vetranie a alternatívne prístupy k riešeniu problémov dizajnu diplomov.

V druhej časti je uvedený popis existujúceho systému FVE na objekte realizácie - OAO VOMZ, ako technologického procesu. Vytvára sa zovšeobecnená bloková schéma automatizácie pre technologický proces prípravy vzduchu.

V tretej časti je sformulovaný rozšírený technický návrh na riešenie problémov promócie.

Štvrtá časť je venovaná vývoju samohybných zbraní. Vyberajú sa prvky automatizácie a riadenia, uvádza sa ich technický a matematický popis. Je opísaný algoritmus na riadenie teploty privádzaného vzduchu. Bol vytvorený model a bola vykonaná simulácia činnosti ACS na udržiavanie teploty vzduchu v miestnosti. Vybrané a odôvodnené elektrické rozvody. Bol skonštruovaný hodinový cyklogram prevádzky systému.

Piata časť obsahuje technické charakteristiky programovateľného logického automatu (PLC) WAGO I/O System. Tabuľky zapojení snímačov a akčných členov s PLC portami sú uvedené vrátane. a virtuálne.

Šiesta časť je venovaná vývoju funkčných algoritmov a písaniu riadiaceho programu PLC. Voľba programovacieho prostredia je opodstatnená. Uvádzajú sa blokové algoritmy na riešenie havarijných situácií systémom, blokové algoritmy pre funkčné bloky, ktoré riešia problémy spúšťania, riadenia a regulácie. Časť obsahuje výsledky testovania a ladenia riadiaceho programu PLC.

Siedma časť sa zaoberá bezpečnosťou a ekologickosťou projektu. Vykonáva sa analýza nebezpečných a škodlivých faktorov počas prevádzky ACS PVV, rozhoduje sa o ochrane práce a zabezpečení environmentálnej šetrnosti projektu. Vyvíja sa ochrana systému pred havarijnými situáciami vr. posilnenie systému z hľadiska požiarnej ochrany a zabezpečenia stability prevádzky počas núdzové situácie. Je uvedený rozvinutý základný funkčný diagram automatizácie so špecifikáciou.

Ôsma časť je venovaná organizačnému a ekonomickému zdôvodneniu rozvoja. Výpočet nákladov, efektívnosti a doby návratnosti vývoja dizajnu vrátane. vzhľadom na štádium implementácie. Odrážajú sa fázy vývoja projektu, odhaduje sa pracovná náročnosť práce. Uvádza sa hodnotenie ekonomickej efektívnosti projektu pomocou SWOT analýzy vývoja.

Na záver sú uvedené závery k diplomovému projektu.

Úvod

Automatizácia je jedným z najdôležitejších faktorov rastu produktivity práce v priemyselnej výrobe. Trvalou podmienkou pre zrýchľovanie tempa rastu automatizácie je rozvoj technických prostriedkov automatizácie. Technické prostriedky automatizácie zahŕňajú všetky zariadenia zahrnuté v riadiacom systéme a určené na príjem informácií, ich prenos, ukladanie a konverziu, ako aj na vykonávanie riadiacich a regulačných úkonov na objekte technologického riadenia.

Vývoj technologických prostriedkov automatizácie je zložitý proces, ktorý je založený na záujmoch automatizovanej spotrebnej výroby na jednej strane a na ekonomických možnostiach výrobných podnikov na strane druhej. Primárnym stimulom pre rozvoj je zvyšovanie efektívnosti výroby – spotrebiteľov, prostredníctvom zavádzania Nová technológia môže byť uskutočniteľné len vtedy, ak sa náklady rýchlo vrátia. Kritériom pre všetky rozhodnutia o vývoji a implementácii nových nástrojov by preto mal byť celkový ekonomický efekt zohľadňujúci všetky náklady na vývoj, výrobu a implementáciu. Preto by sa pri vývoji mali pri výrobe brať predovšetkým tie možnosti technických prostriedkov, ktoré poskytujú maximálny celkový účinok.

Neustále rozširovanie rozsahu automatizácie je jednou z hlavných čŕt tohto odvetvia.

Osobitná pozornosť je venovaná problematike priemyselnej ekológie a bezpečnosti práce vo výrobe. Pri navrhovaní moderná technológia, zariadení a konštrukcií je potrebné vedecky podložiť vývoj bezpečnosti a neškodnosti práce.

V súčasnej etape rozvoja národného hospodárstva krajiny je jednou z hlavných úloh zvýšiť efektívnosť spoločenskej výroby na základe vedecko-technického procesu a plnohodnotnejšie využiť všetky rezervy. Táto úloha je neoddeliteľne spojená s problémom optimalizácie konštrukčných riešení, ktorých účelom je vytvoriť nevyhnutné predpoklady pre zvýšenie efektívnosti kapitálových investícií, skrátenie doby ich návratnosti a zabezpečenie čo najväčšieho nárastu produkcie za každý vynaložený rubeľ. Zvýšenie produktivity práce, výrobu kvalitných výrobkov, zlepšenie pracovných a oddychových podmienok pracovníkov zabezpečujú vzduchové ventilačné systémy, ktoré vytvárajú potrebnú mikroklímu a kvalitu vzduchu v priestoroch.

Cieľom diplomového projektu je vývoj automatického riadiaceho systému pre prívod a odvod vetrania (ACS PVV) výrobných dielní.

Problém uvažovaný v diplomovom projekte je spôsobený opotrebovaním systému automatického zariadenia PVV v JSC "Vologda Optical and Mechanical Plant". Systém je navyše navrhnutý distribuovaný, čo eliminuje možnosť centralizovaného riadenia a monitorovania. Ako predmet realizácie bolo zvolené miesto vstrekovania (B-kategória požiarnej bezpečnosti), ako aj priľahlé priestory - areál CNC strojov, plánovacia a expedičná kancelária, sklady.

Úlohy diplomového projektu sú formulované ako výsledok štúdie súčasného stavu ACS PVV a na základe analytického posudku sú uvedené v časti 3 „Technický návrh“.

Využitie riadeného vetrania otvára nové možnosti riešenia vyššie uvedených problémov. Vyvinutý automatický riadiaci systém by mal byť optimálny z hľadiska vykonávania určených funkcií.

Ako je uvedené vyššie, význam vývoja je spôsobený jednak zastaranosťou existujúcich samohybných zbraní, jednak zvýšením počtu opravárenské práce na ventilačných „trasách“ a všeobecným zvýšením výskytu dýchacích ciest a prechladnutí pracovníkov, tendenciou k zhoršeniu pocitu pri dlhej práci a v dôsledku toho všeobecným poklesom produktivity práce a kvality produktov. Je dôležité poznamenať, že existujúci systém riadenia požiaru nie je prepojený s požiarnou automatikou, čo je pre tento druh výroby neprijateľné. Vývoj nového ACS PVV priamo súvisí s politikou kvality závodu (ISO 9000), ako aj s programami modernizácie vybavenia závodu a automatizácie systémov podpory života pre dielne.

Diplomový projekt využíva internetové zdroje (fóra, elektronické knižnice, články a publikácie, elektronické portály), ako aj odbornú literatúru požadovaného predmetu a texty noriem (GOST, SNIP, SanPiN). Vývoj ACS PVV sa tiež vykonáva s prihliadnutím na návrhy a odporúčania odborníkov na základe existujúcich plánov inštalácie, káblových trás, systémov vzduchových potrubí.

Stojí za zmienku, že problém nastolený v projekte promócie sa vyskytuje takmer vo všetkých starých továrňach vojensko-priemyselného komplexu, revybavenie dielní je jednou z najdôležitejších úloh z hľadiska zabezpečenia kvality výrobkov pre konečného spotrebiteľa. Návrh diplomu teda bude odrážať nahromadené skúsenosti s riešením podobných problémov v podnikoch s podobným typom výroby.

1. Analytický prehľad

1.1 Všeobecná analýza potreba navrhnúť ACS PVV

Najvýznamnejším zdrojom šetrenia palivových a energetických zdrojov vynaložených na zásobovanie teplom veľkých priemyselných objektov s výraznou spotrebou tepla a elektrickej energie je zvýšenie účinnosti systému. prívodné a odsávacie vetranie(PVV) na základe využitia moderných výdobytkov výpočtovej a riadiacej techniky.

Zvyčajne sa na ovládanie ventilačného systému používajú nástroje miestnej automatizácie. Hlavnou nevýhodou takejto regulácie je, že nezohľadňuje skutočnú vzduchovú a tepelnú bilanciu budovy a reálne poveternostné podmienky: vonkajšiu teplotu vzduchu, rýchlosť a smer vetra, atmosférický tlak.

Preto pod vplyvom miestnej automatizácie systém ventilácie vzduchu spravidla nefunguje v optimálnom režime.

Účinnosť systému prívodu a odťahu ventilácie možno výrazne zvýšiť, ak sú systémy optimálne riadené na základe použitia sady vhodných hardvérových a softvérových nástrojov.

Tvorenie tepelný režim možno reprezentovať ako interakciu rušivých a regulačných faktorov. Na určenie regulačnej činnosti sú potrebné informácie o vlastnostiach a počte vstupných a výstupných parametrov a podmienkach pre priebeh procesu prenosu tepla. Keďže účelom riadenia ventilačných zariadení je zabezpečiť požadované vzduchové podmienky v pracovnom priestore budov s minimálnymi energetickými a materiálovými nákladmi, potom pomocou počítača bude možné nájsť najlepšiu možnosť a vyvinúť vhodné riadiace opatrenia. na tomto systéme. Výsledkom je, že počítač s príslušnou sadou hardvéru a softvéru tvorí automatizovaný riadiaci systém pre tepelný režim priestorov budovy (ACS TRP). Zároveň je potrebné poznamenať, že pod počítačom možno rozumieť ako ovládací panel EPZD, tak aj ovládací panel na sledovanie stavu EPZD, ako aj najjednoduchší počítač so simulačným programom pre AKS. EPZD, spracovanie výsledkov a operatívnu kontrolu na ich základe.

Automatický riadiaci systém je kombináciou riadiaceho objektu (riadeného technologického procesu) a riadiacich zariadení, ktorých vzájomné pôsobenie zabezpečuje automatický priebeh procesu v súlade s daným programom. V tomto prípade sa technologický proces chápe ako postupnosť operácií, ktoré je potrebné vykonať, aby sa zo vstupnej suroviny získal hotový výrobok. V prípade PVV je hotovým výrobkom vzduch v obsluhovanej miestnosti so stanovenými parametrami (teplota, zloženie plynu a pod.), surovinou je vonkajší a odpadový vzduch, nosiče tepla, elektrina atď.

Základom fungovania ACS PVV, ako každého riadiaceho systému, by mal byť základ spätná väzba(OS): vývoj riadiacich akcií na základe informácií o objekte získaných pomocou senzorov inštalovaných alebo distribuovaných na objekte.

Každý špecifický ACS je vyvinutý na základe danej technológie na spracovanie prúdu vstupného vzduchu. Často je systém prívodu a odvodu vetrania spojený s klimatizačným (prípravným) systémom, čo sa odráža aj v návrhu riadiacej automatiky.

Pri použití samostatných zariadení alebo kompletných technologické inštalácieúprava vzduchu ACS sa dodávajú už zabudované v zariadení a už zabudované s určitými riadiacimi funkciami, ktoré sú zvyčajne podrobne popísané v technickej dokumentácii. V tomto prípade sa nastavenie, údržba a prevádzka takýchto riadiacich systémov musí vykonávať v prísnom súlade so špecifikovanou dokumentáciou.

Analýza technické riešenia moderných PVV popredných spoločností - výrobcov ventilačných zariadení preukázalo, že riadiace funkcie možno rozdeliť do dvoch kategórií:

Riadiace funkcie určené vzduchotechnickou technikou a zariadením;

Doplnkové funkcie, ktoré sú väčšinou servisné, sú prezentované ako know-how spoločností a nie sú tu zohľadnené.

Vo všeobecnosti možno hlavné technologické funkcie riadenia vzduchotechnického zariadenia rozdeliť do nasledujúcich skupín (obr. 1.1)

Ryža. 1.1 - Hlavné technologické funkcie riadenia PVV

Opíšme si, čo sa myslí funkciami PWV znázornenými na obr. 1.1.

1.1.1 Funkcia "Monitorovanie a zaznamenávanie parametrov".

V súlade s SNiP 2.04.05-91 sú povinné kontrolné parametre:

Teplota a tlak v spoločnom prívodnom a vratnom potrubí a na výstupe z každého výmenníka tepla;

Teplota vonkajšieho vzduchu, privádzaného vzduchu za výmenníkom tepla, ako aj teplota v miestnosti;

Normy MPC pre škodlivé látky vo vzduchu odsávanom z miestnosti (prítomnosť plynov, splodín horenia, netoxický prach).

Ostatné parametre v systémoch prívodu a odvodu ventilácie sú riadené na požiadanie technické údaje zariadení alebo prevádzkových podmienok.

Diaľkové ovládanie slúži na meranie hlavných parametrov technologického procesu alebo parametrov podieľajúcich sa na realizácii iných riadiacich funkcií. Takáto kontrola sa vykonáva pomocou snímačov a meracích prevodníkov s výstupom (v prípade potreby) meraných parametrov na indikátor alebo obrazovku riadiaceho zariadenia (ovládací panel, monitor počítača).

Na meranie iných parametrov sa zvyčajne používajú lokálne (prenosné alebo stacionárne) prístroje - indikačné teplomery, tlakomery, prístroje na spektrálnu analýzu zloženia vzduchu a pod.

Použitie miestnych ovládacích zariadení neporušuje základný princíp riadiacich systémov - princíp spätnej väzby. V tomto prípade sa realizuje buď s pomocou osoby (operátora alebo personálu údržby), alebo pomocou riadiaceho programu „napevno zapojeného“ do pamäte mikroprocesora.

1.1.2 Funkcia "prevádzkové a programové riadenie"

Je tiež dôležité implementovať takú možnosť ako "štartovacia sekvencia". Na zabezpečenie normálneho spustenia systému PVV je potrebné vziať do úvahy nasledovné:

Predbežné otvorenie vzduchových klapiek pred spustením ventilátorov. Je to spôsobené tým, že nie všetky klapky v zatvorenom stave vydržia tlakový rozdiel vytvorený ventilátorom a čas na úplné otvorenie klapky elektropohonom dosahuje dve minúty.

Oddelenie momentov štartovania elektromotorov. Asynchrónne motory môže mať často veľké štartovacie prúdy. Ak sú súčasne spustené ventilátory, pohony vzduchových klapiek a iné pohony, potom v dôsledku veľkého zaťaženia elektrickej siete budovy výrazne klesne napätie a elektromotory sa nemusia spustiť. Preto treba štart elektromotorov, najmä vysokých výkonov, časovo rozložiť.

Predhrievanie ohrievača. Ak nie je ohrievač vody predhriaty, môže sa pri nízkych vonkajších teplotách aktivovať protimrazová ochrana. Preto pri spustení systému je potrebné otvoriť klapky prívodného vzduchu, otvoriť trojcestný ventil ohrievač vody a zohrejte ohrievač. Táto funkcia sa spravidla aktivuje, keď je vonkajšia teplota nižšia ako 12 °C.

Opačná možnosť je „sekvencia vypínania“ Pri vypínaní systému zvážte:

Oneskorenie zastavenia ventilátora prívodného vzduchu v jednotkách s elektrickým ohrievačom. Po odstránení napätia z elektrického ohrievača by sa mal nejaký čas ochladiť bez vypnutia ventilátora prívodného vzduchu. V opačnom prípade môže dôjsť k poruche vykurovacieho telesa ohrievača vzduchu (tepelného elektrického ohrievača - vykurovacieho telesa). Pre existujúce úlohy dizajnu diplomov nie je táto možnosť dôležitá z dôvodu použitia ohrievača vody, ale je tiež dôležité si ju všimnúť.

Na základe zvolených možností prevádzkového a programového riadenia je tak možné prezentovať typický harmonogram zapínania a vypínania zariadení vzduchotechnických zariadení.

Ryža. 1.2 - Typický cyklogram prevádzky ACS PVV s ohrievačom vody

Celý tento cyklus (obr. 1.2) by mal systém prebiehať automaticky a okrem toho by malo byť zabezpečené individuálne spustenie zariadenia, ktoré je potrebné pri nastavovaní a preventívnej údržbe.

Rovnako dôležité sú funkcie ovládania programu, ako napríklad zmena režimu zima-leto. Implementácia týchto funkcií je obzvlášť dôležitá v moderné podmienky nedostatok energetických zdrojov. V regulačných dokumentoch má výkon tejto funkcie poradný charakter - "pre verejné, administratívne, bytové a priemyselné budovy by mala byť spravidla zabezpečená programová regulácia parametrov zabezpečujúca zníženie spotreby tepla."

V najjednoduchšom prípade tieto funkcie zabezpečujú buď všeobecné vypnutie klimatizácie v určitom časovom okamihu, alebo zníženie (zvýšenie) nastavenej hodnoty regulovaného parametra (napríklad teploty) v závislosti od zmien tepelnej záťaže v obsluhovaná miestnosť.

Efektívnejšie, ale aj náročnejšie na implementáciu je softvérové ​​ovládanie, ktoré zabezpečuje automatickú zmenu štruktúry klimatizačného systému a algoritmu jeho prevádzky nielen v tradičnom zimno-letnom režime, ale aj v prechodných režimoch. Analýza a syntéza štruktúry EWP a algoritmu jeho činnosti sa zvyčajne vykonáva na základe ich termodynamického modelu.

V tomto prípade je hlavným motivačným a optimalizačným kritériom spravidla snaha zabezpečiť minimálnu spotrebu energie s obmedzeniami kapitálových nákladov, rozmerov atď.

1.1.3 Funkcia " ochranné funkcie a zámky"

Ochranné funkcie a blokovania spoločné pre automatizačné systémy a elektrické zariadenia (ochranu proti skratu, prehriatiu, obmedzeniu pohybu a pod.) stanovujú medzirezortné normatívne dokumenty. Takéto funkcie sú zvyčajne realizované samostatnými zariadeniami (poistky, prúdové chrániče, koncové spínače atď.). Ich použitie je regulované pravidlami elektroinštalácie (PUE), pravidlami požiarnej bezpečnosti (PPB).

Ochrana pred mrazom. Funkcia automatickej protimrazovej ochrany musí byť zabezpečená v oblastiach s vypočítanou vonkajšou teplotou pre chladné obdobie mínus 5 °C a menej. Výmenníky prvého kúrenia (ohrievač vody) a rekuperátory (ak existujú) podliehajú ochrane.

Zvyčajne sa protimrazová ochrana výmenníkov tepla vykonáva na základe snímačov alebo snímačov-relé teploty vzduchu za zariadením a teploty nosiča tepla vo vratnom potrubí.

Nebezpečenstvo zamrznutia predpovedá teplota vzduchu pred zariadením (tn<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Počas mimopracovných hodín musí pri systémoch s protimrazovou ochranou zostať ventil mierne otvorený (5-25 %) so zatvorenou klapkou vonkajšieho vzduchu. Pre väčšiu spoľahlivosť ochrany pri vypnutí systému sa niekedy implementuje funkcia automatickej regulácie (stabilizácie) teploty vody vo vratnom potrubí.

1.1.4 Funkcia "ochrana technologických zariadení a elektrických zariadení"

1. Kontrola znečistenia filtra

Kontrola upchatia filtra sa posudzuje podľa poklesu tlaku na filtri, ktorý sa meria snímačom rozdielu tlaku. Senzor meria rozdiel v tlaku vzduchu pred a za filtrom. Prípustný pokles tlaku na filtri je uvedený v jeho pase (pre tlakomery prezentované na výrobných trasách vzduchu podľa údajového listu - 150-300 Pa). Tento rozdiel sa nastavuje pri uvádzaní systému do prevádzky na diferenciálnom snímači (nastavenie snímača). Po dosiahnutí požadovanej hodnoty snímač vyšle signál o maximálnej prašnosti filtra a potrebe jeho údržby alebo výmeny. Ak filter nie je vyčistený alebo vymenený do určitého času (zvyčajne 24 hodín) po vydaní signálu limitu prachu, odporúča sa zabezpečiť núdzové vypnutie systému.

Podobné snímače sa odporúčajú inštalovať na ventilátory. Ak zlyhá ventilátor alebo hnací remeň ventilátora, systém sa musí vypnúť v núdzovom režime. Takéto snímače sú však často zanedbávané z ekonomických dôvodov, čo značne komplikuje diagnostiku systému a odstraňovanie porúch v budúcnosti.

2. Ostatné automatické zámky

Okrem toho by mali byť zabezpečené automatické zámky pre:

Otváranie a zatváranie vonkajších vzduchových ventilov pri zapínaní a vypínaní ventilátorov (klapka);

Otváracie a zatváracie ventily ventilačných systémov prepojených vzduchovými kanálmi pre úplnú alebo čiastočnú zameniteľnosť v prípade poruchy jedného zo systémov;

Uzatváracie ventily ventilačných systémov pre miestnosti chránené plynovými hasiacimi zariadeniami, keď sú ventilátory ventilačných systémov týchto miestností vypnuté;

Zabezpečenie minimálneho prietoku vonkajšieho vzduchu v systémoch s premenlivým prietokom a pod.

1.1.5 Ovládacie funkcie

Regulačné funkcie - automatické udržiavanie nastavených parametrov sú podľa definície hlavné pre systémy prívodného a odvodného vetrania pracujúce s premenlivým prietokom, recirkuláciou vzduchu, ohrevom vzduchu.

Tieto funkcie sa vykonávajú pomocou uzavretých regulačných slučiek, v ktorých je princíp spätnej väzby prítomný v explicitnej forme: informácie o objekte pochádzajúce zo snímačov sú konvertované riadiacimi zariadeniami na riadiace činnosti. Na obr. 1.3 ukazuje príklad regulačnej slučky teploty privádzaného vzduchu v klimatizačnom zariadení s kanálom. Teplota vzduchu je udržiavaná ohrievačom vody, cez ktorý prechádza chladiaca kvapalina. Vzduch prechádzajúci ohrievačom sa ohrieva. Teplota vzduchu za ohrievačom vody je meraná snímačom (T), následne je jej hodnota privádzaná do porovnávacieho zariadenia (US) nameranej hodnoty teploty a požadovanej teploty. V závislosti od rozdielu požadovanej teploty (Tset) a nameranej hodnoty teploty (Tmeas) generuje riadiaci prístroj (P) signál, ktorý pôsobí na pohon (M - elektrický pohon trojcestného ventilu). Pohon otvára alebo zatvára trojcestný ventil do polohy, v ktorej je chyba:

e \u003d Tust - Tism

bude minimálny.

Ryža. 1.3 - Okruh regulácie teploty privádzaného vzduchu vo vzduchovode s vodným výmenníkom tepla: T - snímač; US - porovnávacie zariadenie; P - ovládacie zariadenie; M - výkonné zariadenie

Konštrukcia automatického riadiaceho systému (ACS) na základe požiadaviek na presnosť a ďalšie parametre jeho činnosti (stabilita, kmitanie a pod.) sa tak redukuje na výber jeho konštrukcie a prvkov, ako aj na určenie parametre regulátora. Zvyčajne to robia špecialisti na automatizáciu pomocou klasickej teórie riadenia. Poznamenám len, že nastavenia regulátora sú určené dynamickými vlastnosťami objektu riadenia a zvoleným zákonom riadenia. Regulačný zákon je vzťah medzi vstupnými (?) a výstupnými (Ur) signálmi regulátora.

Najjednoduchší je pomerný zákon regulácie, v ktorom? a Ur sú vzájomne prepojené konštantným koeficientom Kp. Tento koeficient je parametrom nastavenia takéhoto regulátora, ktorý sa nazýva P-regulátor. Jeho realizácia si vyžaduje použitie nastaviteľného zosilňovacieho prvku (mechanického, pneumatického, elektrického atď.), ktorý môže fungovať s doplnkovým zdrojom energie aj bez neho.

Jednou z odrôd P-regulátorov sú polohové regulátory, ktoré implementujú proporcionálny riadiaci zákon pri Kp a vytvárajú výstupný signál Ur s určitým počtom konštantných hodnôt, napríklad dve alebo tri, zodpovedajúce dvoj- alebo trojpolohovým regulátorom. Takéto ovládače sa niekedy nazývajú reléové ovládače kvôli podobnosti ich grafických charakteristík s charakteristikami relé. Parametrom nastavenia takýchto regulátorov je hodnota mŕtvej zóny De.

V technike automatizácie ventilačných systémov našli on-off regulátory pre svoju jednoduchosť a spoľahlivosť široké uplatnenie pri regulácii teploty (termostaty), tlaku (tlakové spínače) a ďalších parametrov procesného stavu.

Dvojpolohové regulátory sa používajú aj v systémoch automatickej ochrany, blokovania a prepínania režimov prevádzky zariadení. V tomto prípade ich funkcie vykonávajú snímače-relé.

Napriek týmto výhodám P-regulátorov majú veľkú statickú chybu (pre malé hodnoty Kp) a tendenciu k samokmitaniu (pre veľké hodnoty Kp). Preto s vyššími požiadavkami na regulačné funkcie automatizačných systémov z hľadiska presnosti a stability sa používajú aj zložitejšie zákony riadenia, napríklad zákony PI a PID.

Taktiež reguláciu teploty ohrevu vzduchu je možné vykonávať pomocou P-regulátora, ktorý pracuje na princípe vyrovnávania: zvýšte teplotu, keď je jej hodnota menšia ako nastavená hodnota a naopak. Tento výklad zákona našiel uplatnenie aj v systémoch, ktoré nevyžadujú vysokú presnosť.

1.2 Analýza existujúcich typických schém automatického vetrania výrobných priestorov

Existuje množstvo štandardných implementácií automatizácie systému prívodu a odsávania, z ktorých každá má množstvo výhod a nevýhod. Podotýkam, že napriek prítomnosti mnohých štandardných schém a vývojov je veľmi ťažké vytvoriť taký ACS, ktorý by bol flexibilný z hľadiska nastavenia vzhľadom na výrobu, v ktorej sa implementuje. Pre návrh ACS pre prívod vzduchu a plynu je teda potrebná dôkladná analýza existujúcej ventilačnej konštrukcie, analýza technologických procesov výrobného cyklu, ako aj analýza požiadaviek na ochranu práce, ekológiu, elektrotechniku ​​a požiarnu ochranu. vyžaduje sa bezpečnosť. Navyše často navrhnutý ACS PVV je špecializovaný vo vzťahu k oblasti jeho použitia.

V každom prípade sa tieto skupiny zvyčajne považujú za typické počiatočné údaje v počiatočnom štádiu návrhu:

1. Všeobecné údaje: územná poloha objektu (mesto, okres); typ a účel objektu.

2. Informácie o budove a priestoroch: plány a rezy uvádzajúce všetky rozmery a výšky vzhľadom na úroveň terénu; označenie kategórií priestorov (na architektonických plánoch) v súlade s normami požiarnej bezpečnosti; dostupnosť technických priestorov s uvedením ich veľkosti; umiestnenie a charakteristiky existujúcich ventilačných systémov; charakteristiky nosičov energie;

3. Informácie o technologickom postupe: výkresy technologického projektu (plány) s uvedením umiestnenia technologického zariadenia; špecifikácia zariadenia s uvedením inštalovaných výkonov; charakteristika technologického režimu -- počet pracovných zmien, priemerný počet pracovníkov na zmenu; režim prevádzky zariadenia (súčasnosť prevádzky, faktory zaťaženia atď.); množstvo škodlivých emisií do ovzdušia (MAC škodlivých látok).

Ako počiatočné údaje pre výpočet automatizácie systému PVV berú:

Výkon existujúceho systému (napájanie, výmena vzduchu);

Zoznam parametrov vzduchu, ktoré sa majú regulovať;

Hranice regulácie;

Prevádzka automatizácie pri prijímaní signálov z iných systémov.

Vykonávanie automatizačného systému je teda navrhnuté na základe úloh, ktoré mu boli pridelené, berúc do úvahy normy a pravidlá, ako aj všeobecné počiatočné údaje a schémy. Vypracovanie schémy a výber zariadenia pre systém automatizácie vetrania sa vykonáva individuálne.

Uvedieme existujúce štandardné schémy riadiacich systémov prívodného a odvodného vetrania, niektoré z nich charakterizujeme z hľadiska možnosti ich využitia pri riešení úloh diplomového projektu (obr. 1.4 - 1.5, 1.9).

Ryža. 1.4 - vetranie s priamym prietokom ACS

Tieto automatizačné systémy našli aktívne využitie v továrňach, továrňach, kancelárskych budovách. Predmetom ovládania je tu automatizačná skriňa (ovládací panel), upevňovacími zariadeniami sú kanálové snímače, ovládanie je na motoroch motorov ventilátorov, motorov klapiek. K dispozícii je tiež kúrenie/chladenie ATS. Pri pohľade do budúcnosti je možné poznamenať, že systém znázornený na obr. 1.4a je prototypom systému, ktorý sa musí použiť v sekcii vstrekovania plastov OAO Vologda Optical and Mechanical Plant. Chladenie vzduchu v priemyselných priestoroch je vzhľadom na objem týchto priestorov neefektívne a vykurovanie je predpokladom pre správne fungovanie automatického riadiaceho systému vzduchotechnických zariadení.

Ryža. 1.5- Vetranie ACS s výmenníkmi tepla

Vybudovanie automatického riadiaceho systému pre PVV s využitím rekuperačných jednotiek (rekuperátorov) umožňuje riešiť problémy nadmernej spotreby elektrickej energie (u elektrických ohrievačov), problémy emisií do životného prostredia. Zmyslom rekuperácie je, že vzduch nenávratne odvádzaný z miestnosti s nastavenou teplotou v miestnosti vymieňa energiu s prichádzajúcim vonkajším vzduchom, ktorého parametre sa spravidla výrazne líšia od nastavených. Tie. v zime odvádzaný teplý vzduch čiastočne ohrieva vonkajší privádzaný vzduch, zatiaľ čo v lete chladnejší odvádzaný vzduch čiastočne ochladzuje privádzaný vzduch. V najlepšom prípade dokáže rekuperácia znížiť spotrebu energie na úpravu privádzaného vzduchu o 80 %.

Technicky sa rekuperácia v prívodnom a odvodnom vetraní uskutočňuje pomocou rotačných výmenníkov tepla a systémov s medziľahlým nosičom tepla. Získame tak zisk ako pri ohrievaní vzduchu, tak aj pri znížení otvárania klapiek (je povolený dlhší čas nečinnosti motorov ovládajúcich klapky) - to všetko dáva celkový zisk z hľadiska úspory elektrickej energie.

Systémy rekuperácie tepla sú sľubné a aktívne a zavádzajú sa s cieľom nahradiť staršie ventilačné systémy. Je však potrebné poznamenať, že takéto systémy stoja dodatočné kapitálové investície, avšak doba ich návratnosti je relatívne krátka, pričom ziskovosť je veľmi vysoká. Neprítomnosť neustáleho uvoľňovania do životného prostredia tiež zvyšuje environmentálnu výkonnosť takejto organizácie automatických zariadení. Zjednodušená obsluha systému s rekuperáciou tepla zo vzduchu (recirkulácia vzduchu) je znázornená na obr. 1.6.

Ryža. 1.6 - Prevádzka systému výmeny vzduchu s recirkuláciou (rekuperáciou)

Krížové alebo doskové výmenníky tepla (obr. 1.5 c, d) pozostávajú z dosiek (hliník), ktoré predstavujú systém kanálov pre prúdenie dvoch prúdov vzduchu. Steny potrubia sú spoločné pre prívod a odvod vzduchu a sú ľahko prenosné. Vďaka veľkej výmennej ploche a turbulentnému prúdeniu vzduchu v kanáloch sa dosahuje vysoký stupeň spätného získavania tepla (prenos tepla) s relatívne nízkym hydraulickým odporom. Účinnosť doskových výmenníkov tepla dosahuje 70 %.

Ryža. 1.7 - Organizácia výmeny vzduchu ACS PVV na báze doskových výmenníkov tepla

Využije sa iba citeľné teplo odvádzaného vzduchu Privádzaný a odvádzaný vzduch sa nijako nemiešajú a kondenzát vznikajúci pri ochladzovaní odpadového vzduchu je zadržiavaný separátorom a odvádzaný drenážnym systémom z odtokovej vane. Aby sa zabránilo zamrznutiu kondenzátu pri nízkych teplotách (až do -15 ° C), sú vytvorené zodpovedajúce požiadavky na automatizáciu: musí zabezpečiť pravidelné odstavovanie prívodného ventilátora alebo odvádzanie časti vonkajšieho vzduchu do obtokového kanála, ktorý obchádza teplo výmenníkové kanály. Jediným obmedzením pri aplikácii tejto metódy je povinné kríženie napájacej a výfukovej vetvy na jednom mieste, čo v prípade jednoduchej modernizácie ACS prináša množstvo ťažkostí.

Rekuperačné systémy s medzichladiacim médiom (obr. 1.5 a, b) sú dvojica výmenníkov tepla spojených uzavretým potrubím. Jeden výmenník tepla je umiestnený vo výfukovom potrubí a druhý v prívodnom potrubí. V uzavretom okruhu cirkuluje nemrznúca glykolová zmes, ktorá prenáša teplo z jedného výmenníka tepla do druhého, pričom v tomto prípade môže byť vzdialenosť medzi vzduchotechnickou jednotkou a výfukovou jednotkou veľmi významná.

Účinnosť spätného získavania tepla touto metódou nepresahuje 60 %. Náklady sú pomerne vysoké, no v niektorých prípadoch to môže byť jediná možnosť rekuperácie tepla.

Ryža. 1.8 - Princíp spätného získavania tepla pomocou medzinosiča tepla

Rotačný výmenník tepla (rotačný výmenník tepla, rekuperátor) - je rotor s kanálmi pre horizontálne prúdenie vzduchu. Časť rotora je umiestnená vo výfukovom potrubí a časť je v prívodnom potrubí. Rotor pri otáčaní prijíma teplo z odpadového vzduchu a odovzdáva ho privádzanému vzduchu, pričom sa prenáša citeľné aj latentné teplo, ako aj vlhkosť. Účinnosť spätného získavania tepla je maximálna a dosahuje 80 %.

Ryža. 1.9 - ACS PVV s rotačným výmenníkom tepla

Obmedzenie použitia tejto metódy je dané predovšetkým skutočnosťou, že až 10% odpadového vzduchu sa zmiešava s privádzaným vzduchom, čo je v niektorých prípadoch neprijateľné alebo nežiaduce (ak je vzduch výrazne znečistený) . Požiadavky na dizajn sú podobné predchádzajúcej verzii - výfukové a prívodné stroje sú umiestnené na rovnakom mieste. Táto metóda je drahšia ako prvá a zriedka sa používa.

Vo všeobecnosti sú systémy s obnovou o 40-60% drahšie ako podobné systémy bez obnovy, avšak prevádzkové náklady sa budú výrazne líšiť. Aj pri dnešných cenách energií doba návratnosti rekuperačného systému nepresiahne dve vykurovacie sezóny.

Chcel by som poznamenať, že na úsporu energie majú vplyv aj riadiace algoritmy. Vždy však treba brať do úvahy, že všetky vetracie systémy sú navrhnuté pre nejaké priemerné podmienky. Napríklad prietok vonkajšieho vzduchu bol určený pre jeden počet osôb, ale v skutočnosti môže byť miestnosť nižšia ako 20 % akceptovanej hodnoty, samozrejme, v tomto prípade bude vypočítaná rýchlosť vonkajšieho vzduchu zjavne nadmerná, vetranie v nadmernom režime povedie k neprimeranej strate energetických zdrojov. V tomto prípade je logické zvážiť niekoľko prevádzkových režimov, napríklad zima / leto. Ak je automatizácia schopná nastaviť takéto režimy, úspory sú zrejmé. Ďalší prístup súvisí s reguláciou prietoku vonkajšieho vzduchu v závislosti od kvality plynového prostredia vo vnútri miestnosti, t.j. automatizačný systém obsahuje analyzátory plynov na škodlivé plyny a volí hodnotu prietoku vonkajšieho vzduchu tak, aby obsah škodlivých plynov neprekročil maximálne prípustné hodnoty.

1.3 Marketingový prieskum

V súčasnosti sú na trhu automatizácie pre prívod a odvod vetrania široko zastúpení všetci poprední svetoví výrobcovia ventilačných zariadení a každý z nich sa špecializuje na výrobu zariadení v určitom segmente. Celý trh s ventilačnými zariadeniami možno rozdeliť do nasledujúcich oblastí použitia:

Domáce a polopriemyselné účely;

Priemyselné účely;

Vetracie zariadenia na "špeciálne" účely.

Keďže v diplomovom projekte je riešený návrh automatizácie napájacích a výfukových systémov priemyselných priestorov, pre porovnanie navrhovaného vývoja s dostupnými na trhu je potrebné vybrať podobné existujúce automatizačné balíky od známych výrobcov.

Výsledky marketingového výskumu existujúcich balíkov ACS PVV sú uvedené v prílohe A.

Na základe marketingového prieskumu sa teda zvážilo niekoľko najbežnejšie používaných samohybných zbraní od rôznych výrobcov, pričom preštudovaním ich technickej dokumentácie sa získali nasledujúce informácie:

Zloženie zodpovedajúceho balíka ACS PVV;

Register riadiacich parametrov (tlak vo vzduchovom potrubí, teplota, čistota, vlhkosť vzduchu);

Značka programovateľného logického automatu a jeho vybavenie (softvér, príkazový systém, princípy programovania);

Dostupnosť spojení s inými systémami (je zabezpečená komunikácia s požiarnou automatikou, existuje podpora protokolov lokálnej siete);

Ochranné prevedenie (elektrická bezpečnosť, požiarna bezpečnosť, ochrana proti prachu, odolnosť proti hluku, ochrana proti vlhkosti).

2. Popis ventilačnej siete výrobnej dielne ako objektu automatického riadenia

Vo všeobecnosti možno na základe výsledkov analýzy existujúcich prístupov k automatizácii systémov ventilácie a prípravy vzduchu, ako aj výsledkov analytických prehľadov typických schém dospieť k záveru, že úlohy zvažované v diplomovom projekte sú relevantné pre v súčasnosti, aktívne zvažované a študované špecializovanými dizajnérskymi kanceláriami (SKB).

Poznamenávam, že existujú tri hlavné prístupy k implementácii automatizácie ventilačného systému:

Distribuovaný prístup: implementácia automatizácie PVV na báze lokálneho spínacieho zariadenia, každý ventilátor je riadený príslušným zariadením.

Tento prístup sa používa na navrhovanie automatizácie relatívne malých ventilačných systémov, v ktorých sa nepredpokladá žiadne ďalšie rozširovanie. Je najstarší. Medzi výhody prístupu patrí napríklad to, že v prípade havárie na jednej z vetiev riadeného vetrania systém núdzovo zastaví len tento spoj/úsek. Okrem toho je tento prístup relatívne jednoduchý na implementáciu, nevyžaduje zložité riadiace algoritmy a zjednodušuje údržbu zariadení ventilačného systému.

Centralizovaný prístup: implementácia automatického ventilačného systému na báze skupiny logických ovládačov alebo programovateľného logického ovládača (PLC), celý ventilačný systém je riadený centrálne v súlade s naprogramovanými údajmi.

Centralizovaný prístup je spoľahlivejší ako distribuovaný. Celé riadenie VVV je rigidné, vykonávané na základe programu. Táto okolnosť kladie dodatočné požiadavky ako na písanie programového kódu (je potrebné brať do úvahy mnohé podmienky, vrátane úkonov v núdzových situáciách), tak aj na špeciálnu ochranu riadiaceho PLC. Tento prístup našiel uplatnenie v malých administratívnych a priemyselných komplexoch. Vyznačuje sa flexibilitou nastavení, schopnosťou škálovať systém na rozumné limity, ako aj možnosťou mobilnej integrácie systému podľa princípu zmiešanej organizácie;

Zmiešaný prístup: používa sa pri navrhovaní veľkých systémov (veľký počet riadených zariadení s obrovským výkonom), je kombináciou distribuovaného a centralizovaného prístupu. Vo všeobecnom prípade tento prístup predpokladá hierarchiu úrovní na čele s riadiacim počítačom a podriadenými „mikropočítačmi“, čím sa vytvára globálna riadiaca produkčná sieť vo vzťahu k podniku. Inými slovami, tento prístup je distribuovaný-centralizovaný prístup so systémovým odosielaním.

Z hľadiska úlohy, ktorú je potrebné riešiť v promočnom projekte, je najvýhodnejší centralizovaný prístup k implementácii automatizácie PVV. Keďže systém je vyvíjaný pre malé priemyselné priestory, je možné tento prístup použiť aj pre iné objekty s cieľom ich následnej integrácie do jedného ACS IPV.

Rozvádzače ventilácie sú často vybavené rozhraním, ktoré umožňuje monitorovanie stavu ventilačného systému s informáciami zobrazenými na monitore počítača. Stojí však za zmienku, že táto implementácia si vyžaduje ďalšie komplikácie riadiaceho programu, zaškolenie špecialistu, ktorý monitoruje stav a operatívne rozhoduje na základe vizuálne získaných údajov zo senzorového prieskumu. Okrem toho v núdzových situáciách vždy existuje faktor ľudskej chyby. Preto je implementácia tejto podmienky skôr doplnkovou možnosťou k návrhu balíka automatizácie PVV.

2.1 Popis existujúceho automatického riadiaceho systému napájacieho a odsávacieho vetrania výrobných dielní

Na zabezpečenie základného princípu vetrania výrobných prevádzok, ktorý spočíva v udržiavaní parametrov a zloženia vzduchu v prijateľných medziach, je potrebné zabezpečiť prívod čistého vzduchu do miest, kde sa nachádzajú pracovníci, s následnou distribúciou vzduchu po celej miestnosti.

Nižšie na obr. 2.1 je znázornený typický systém prívodu a odvodu vetrania, ktorý je podobný tomu, ktorý je k dispozícii na mieste realizácie.

Vetrací systém priemyselných priestorov pozostáva z ventilátorov, vzduchových potrubí, vonkajších prívodov vzduchu, zariadení na čistenie vzduchu vstupujúceho a vypúšťaného do atmosféry a zariadenia na ohrev vzduchu (ohrievač vody).

Konštrukcia existujúcich prívodných a odsávacích ventilačných systémov bola vykonaná v súlade s požiadavkami SNiP II 33-75 „Vykurovanie, vetranie a klimatizácia“, ako aj GOST 12.4.021-75 „SSBT. Vetracie systémy. Všeobecné požiadavky“, ktorá špecifikuje požiadavky na inštaláciu, uvedenie do prevádzky a prevádzku.

Čistenie znečisteného vzduchu vypúšťaného do ovzdušia sa vykonáva pomocou špeciálnych zariadení - odlučovačov prachu (používaných na mieste výroby vstrekovacích foriem), vzduchových filtrov atď. Je potrebné vziať do úvahy, že odlučovače prachu nevyžadujú dodatočnú kontrolu a sú spúšťané keď je zapnuté odsávacie vetranie.

Čistenie vzduchu odsávaného z pracovného priestoru je možné vykonávať aj v komorách na usadzovanie prachu (len pre hrubý prach) a elektrostatických odlučovačoch (na jemný prach). Čistenie vzduchu od škodlivých plynov sa vykonáva pomocou špeciálnych absorbčných a dekontaminačných látok, vrátane tých, ktoré sa aplikujú na filtre (vo filtračných článkoch).

Ryža. 2.1 - Systém prívodu a odvodu vzduchu výrobnej dielne 1 - zariadenie na nasávanie vzduchu; 2 - ohrievače na vykurovanie; 3- prívodný ventilátor; 4 - hlavné vzduchové potrubie; 5 - vetvy potrubia; 6 - prívodné dýzy; 7 - lokálne odsávanie; 8 a 9 - majster. potrubie na odvod vzduchu; 10 - odlučovač prachu; 11 - výfukový ventilátor; 12 - šachta na vypúšťanie vyčisteného vzduchu do atmosféry

Automatizácia existujúceho systému je pomerne jednoduchá. Technologický proces vetrania je nasledujúci:

1. začiatok pracovnej zmeny - spustí sa systém prívodného a odsávacieho vetrania. Ventilátory sú poháňané centrálnym štartérom. Inými slovami, ovládací panel pozostáva z dvoch štartérov – na spustenie a núdzové zastavenie/vypnutie. Zmena trvá 8 hodín - s hodinovou prestávkou, to znamená, že počas pracovnej doby je systém v nečinnosti v priemere 1 hodinu. Okrem toho je takéto „blokovanie“ riadenia ekonomicky neefektívne, pretože vedie k nadmernej spotrebe elektriny.

Je potrebné poznamenať, že nie je potrebné, aby odsávacie vetranie fungovalo neustále, je vhodné ho zapnúť pri znečistenom vzduchu, alebo napríklad pri potrebe odvádzať prebytočnú tepelnú energiu z pracovného priestoru.

2. Otváranie klapiek nasávacích zariadení vzduchu je riadené aj lokálnym spúšťacím zariadením, vzduch s parametrami vonkajšieho prostredia (teplota, čistota) je nasávaný do vzduchovodov prívodným ventilátorom z dôvodu rozdielu v tlak.

3. Vzduch odoberaný z vonkajšieho prostredia prechádza ohrievačom vody, ohrieva sa na prijateľné teplotné hodnoty a cez prívodné dýzy je vháňaný vzduchovodom do miestnosti. Ohrievač vody zabezpečuje výrazný ohrev vzduchu, ovládanie ohrievača je manuálne, elektrikár otvára klapku klapky. Počas letného obdobia je ohrievač vypnutý. Ako nosič tepla sa používa teplá voda dodávaná z vnútornej kotolne. Neexistuje žiadny systém automatického riadenia teploty vzduchu, v dôsledku čoho dochádza k veľkému prekročeniu zdroja.

Podobné dokumenty

Osobitosti použitia systému riadenia napájacej ventilačnej jednotky na báze regulátora MS8.2. Základná funkčnosť ovládača. Príklad špecifikácie pre automatizáciu inštalácie prívodného vetrania pre schému založenú na MC8.2.

praktické práce, doplnené 25.05.2010


Porovnávacia analýza technických charakteristík štandardných konštrukcií chladiacich veží. Prvky vodovodných systémov a ich klasifikácia. Matematický model procesu recyklácie vody, výber a popis automatizačných zariadení a ovládacích prvkov.

práca, pridané 09.04.2013


Základy fungovania automatického riadiaceho systému prívodného a odsávacieho vetrania, jeho konštrukcia a matematický popis. Technologické procesné zariadenia. Výber a výpočet regulátora. Štúdia stability ATS, ukazovatele jej kvality.

ročníková práca, pridaná 16.02.2011


Opis procesu tepelno-vlhkostnej úpravy výrobkov na báze cementobetónových výrobkov. Automatizované riadenie procesu vetrania parnej komory. Voľba typu diferenčného tlakomera a výpočet zužovacieho zariadenia. Merací obvod automatického potenciometra.

ročníková práca, pridaná 25.10.2009


Mapa technologickej cesty spracovania závitovkového kolesa. Výpočet prídavkov a medzných rozmerov pre spracovanie produktu. Vývoj riadiaceho programu. Zdôvodnenie a výber upínacieho zariadenia. Výpočet vetrania priemyselných priestorov.

práca, pridané 29.08.2012


Charakteristika navrhovaného komplexu a voľba technológie výrobných procesov. Mechanizácia zásobovania vodou a napájanie zvierat. Technologický výpočet a výber zariadenia. Systémy vetrania a ohrevu vzduchu. Výpočet výmeny vzduchu a osvetlenia.

ročníková práca, pridaná 12.01.2008


Systém prívodného vetrania, jeho vnútorná štruktúra a vzťah prvkov, posúdenie výhod a nevýhod použitia, požiadavky na vybavenie. Opatrenia na úsporu energie, automatizácia riadenia energeticky efektívnych ventilačných systémov.

semestrálna práca, pridaná 4.8.2015


Vývoj technologickej schémy pre automatizáciu elektricky vyhrievanej podlahy. Výpočet a výber automatizačných prvkov. Analýza požiadaviek v schéme riadenia. Stanovenie hlavných ukazovateľov spoľahlivosti. Bezpečnostné opatrenia pri inštalácii automatizačných zariadení.

semestrálna práca, pridaná 30.05.2015


Zariadenia pre technologický proces katalytického reformovania. Vlastnosti trhu automatizácie. Výber komplexu riadiaceho počítača a prostriedkov automatizácie poľa. Výpočet a výber nastavení regulátora. Technické prostriedky automatizácie.

práca, pridané 23.05.2015


Technologický popis konštrukčnej schémy projektu automatizácie spracovania nasýtených uhľovodíkových plynov. Štúdium funkčného diagramu automatizácie a zdôvodnenie výberu prístrojového vybavenia inštalácie. Matematický model regulačnej slučky.

Predpovedanie tepelného režimu v obsluhovaných oblastiach je multifaktoriálna úloha. Je známe, že tepelný režim sa vytvára pomocou vykurovacích, ventilačných a klimatizačných systémov. Pri navrhovaní vykurovacích systémov sa však neberie do úvahy vplyv prúdenia vzduchu vytváraného inými systémami. Čiastočne je to odôvodnené skutočnosťou, že vplyv prúdenia vzduchu na tepelný režim môže byť pri normatívnej mobilite vzduchu v obsluhovaných priestoroch zanedbateľný.

Použitie sálavých vykurovacích systémov si vyžaduje nové prístupy. To zahŕňa potrebu dodržiavať normy ožiarenia ľudí na pracoviskách a brať do úvahy distribúciu sálavého tepla po vnútorných povrchoch obvodových plášťov budov. Pri sálavom vykurovaní sa totiž ohrievajú hlavne tieto povrchy, ktoré zasa odovzdávajú teplo miestnosti prúdením a sálaním. Vďaka tomu sa udržiava požadovaná teplota vnútorného vzduchu.

Spravidla sú pre väčšinu typov priestorov spolu s vykurovacími systémami potrebné ventilačné systémy. Takže pri použití plynových sálavých vykurovacích systémov musí byť miestnosť vybavená ventilačnými systémami. Minimálnu výmenu vzduchu v priestoroch s uvoľňovaním škodlivých plynov a pár stanovuje SP 60.13330.12. Vykurovanie vetranie a klimatizácia a je najmenej raz, a vo výške viac ako 6 m - najmenej 6 m 3 na 1 m 2 podlahovej plochy. Okrem toho je výkon ventilačných systémov určený aj účelom priestorov a vypočítava sa z podmienok asimilácie emisií tepla alebo plynu alebo kompenzácie lokálnych exhalátov. Prirodzene, množstvo výmeny vzduchu sa musí kontrolovať aj na stav asimilácie produktov spaľovania. Kompenzácia objemov odvádzaného vzduchu sa vykonáva pomocou prívodných ventilačných systémov. Zároveň významnú úlohu pri vytváraní tepelného režimu v obsluhovaných priestoroch majú prívodné prúdy a nimi vnášané teplo.

Metóda a výsledky výskumu

Existuje teda potreba vyvinúť približný matematický model zložitých procesov prenosu tepla a hmoty vyskytujúcich sa v miestnosti so sálavým vykurovaním a vetraním. Matematický model je sústava rovníc vzduch-tepelná bilancia pre charakteristické objemy a povrchy miestnosti.

Riešenie systému umožňuje určiť parametre vzduchu v obsluhovaných priestoroch s rôznymi možnosťami umiestnenia sálavých vykurovacích zariadení s prihliadnutím na vplyv vzduchotechnických systémov.

Budeme uvažovať o zostavení matematického modelu na príklade výrobného zariadenia vybaveného sálavým vykurovacím systémom bez iných zdrojov výroby tepla. Tepelné toky z radiátorov sú rozdelené nasledovne. Konvekčné prúdy stúpajú do hornej zóny pod stropom a odovzdávajú teplo vnútornému povrchu. Sálavá zložka tepelného toku vykurovacieho telesa je vnímaná vnútornými plochami vonkajších obvodových konštrukcií miestnosti. Na druhej strane tieto povrchy vydávajú teplo konvekciou do vnútorného vzduchu a sálaním do iných vnútorných povrchov. Časť tepla sa prenáša cez vonkajšie obvodové konštrukcie do vonkajšieho vzduchu. Výpočtová schéma prestupu tepla je na obr. 1a.

Budeme uvažovať o zostavení matematického modelu na príklade výrobného zariadenia vybaveného sálavým vykurovacím systémom bez iných zdrojov uvoľňovania tepla. Konvekčné prúdy stúpajú do hornej zóny pod stropom a odovzdávajú teplo vnútornému povrchu. Sálavá zložka tepelného toku radiátora je vnímaná vnútornými plochami vonkajších obvodových konštrukcií miestnosti

Ďalej zvážte konštrukciu schémy prúdenia vzduchu (obr. 1b). Prijmime schému organizácie výmeny vzduchu "dopĺňanie". Vzduch sa dodáva v množstve M pr v smere obsluhovanej oblasti a je odvádzaná z hornej zóny prietokom M v = M atď. Na úrovni hornej časti obsluhovanej oblasti je prúdenie vzduchu v tryske M strana K zvýšeniu prietoku vzduchu v prívodnej tryske dochádza v dôsledku cirkulujúceho vzduchu, ktorý je oddelený od trysky.

Uveďme si podmienené hranice prúdenia - povrchy, na ktorých majú rýchlosti len zložky, ktoré sú na ne normálne. Na obr. 1b sú hranice toku znázornené prerušovanou čiarou. Potom vyberieme odhadované objemy: obsluhovaná oblasť (priestor s trvalým pobytom ľudí); objemy prívodného prúdu a blízkostenné konvekčné toky. Smer blízkostenného konvekčného prúdenia závisí od pomeru teplôt vnútorného povrchu vonkajších obvodových konštrukcií a okolitého vzduchu. Na obr. 1b znázorňuje diagram s klesajúcim konvekčným prúdením pri stene.

Takže teplota vzduchu v obsluhovanej oblasti t wz vzniká ako výsledok miešania vzduchu z prívodných trysiek, konvekčného prúdenia pri stene a konvekčného tepla z vnútorných povrchov podlahy a stien.

S prihliadnutím na vypracované schémy prenosu tepla a cirkulácie prúdov vzduchu (obr. 1) zostavíme rovnice bilancií teplo-vzduch pre pridelené objemy:

Tu S— tepelná kapacita vzduchu, J/(kg °C); Q od je výkon plynového sálavého vykurovacieho systému, W; Q s a Q* c - prenos tepla konvekciou z vnútorných plôch steny v rámci obsluhovanej plochy a steny nad obsluhovanou plochou, W; t stránka, t c a t wz sú teploty vzduchu v prívodnom prúde na vstupe do pracovného priestoru, v konvekčnom prúdení pri stene a v pracovnom priestore, °C; Q tp - tepelná strata miestnosti, W, rovná súčtu tepelných strát cez vonkajšie obvodové konštrukcie:

Prúd vzduchu v prívodnom prúde na vstupe do obsluhovaného priestoru sa vypočíta pomocou závislostí získaných M. I. Grimitlinom.

Napríklad pre vzduchové difúzory, ktoré vytvárajú kompaktné prúdy, je prietok v prúde:

kde m je faktor tlmenia rýchlosti; F 0 - plocha prierezu prívodného potrubia rozdeľovača vzduchu, m 2; X- vzdialenosť od rozvádzača vzduchu k miestu vstupu do obsluhovaného priestoru, m; TO n je koeficient neizotermie.

Prúd vzduchu v konvekčnom prúdení blízko steny je určený:

kde t c je teplota vnútorného povrchu vonkajších stien, °C.

Rovnice tepelnej bilancie pre hraničné povrchy majú tvar:

Tu Q c , Q* c , Q pl a Q pt - konvekčný prenos tepla z vnútorných povrchov steny v rámci obsluhovanej plochy - steny nad obsluhovanou plochou, podlaha a náter; Q tp.s, Q* tp.s, Q t.t., Q tp.pt - tepelné straty cez zodpovedajúce konštrukcie; W s, W* c , W pl, W nm sú sálavé tepelné toky z žiariča prichádzajúce na tieto povrchy. Konvekčný prenos tepla je určený známou závislosťou:

kde m J je koeficient určený s prihliadnutím na polohu povrchu a smer tepelného toku; F J je plocha povrchu, m2; Δ t J je teplotný rozdiel medzi povrchom a okolitým vzduchom, °C; J— index typu povrchu.

Tepelné straty Q tJ možno vyjadriť ako

kde t n je vonkajšia teplota vzduchu, °C; t J je teplota vnútorných povrchov vonkajších obvodových konštrukcií, °C; R a R n - tepelný a tepelný odpor vonkajšieho plotu, m 2 ° C / W.

Bol získaný matematický model procesov prenosu tepla a hmoty pri kombinovanom pôsobení sálavého vykurovania a vetrania. Výsledky riešenia umožňujú získať hlavné charakteristiky tepelného režimu pri navrhovaní systémov sálavého vykurovania budov na rôzne účely vybavených vetracími systémami.

Sálavé tepelné toky z žiaričov sálavých vykurovacích systémov wj sú vypočítané z hľadiska vzájomných plôch žiarenia podľa metódy pre ľubovoľnú orientáciu žiaričov a okolitých plôch:

kde S 0 je emisivita absolútne čierneho telesa, W / (m 2 K 4); ε IJ je znížený stupeň emisivity povrchov zapojených do výmeny tepla ja a J; H IJ je vzájomná radiačná plocha povrchov ja a J m2; T I je priemerná teplota sálavého povrchu určená z tepelnej bilancie vykurovacieho telesa, K; T J je teplota povrchu prijímajúceho teplo, K.

Dosadením výrazov pre tepelné toky a rýchlosti prúdenia vzduchu v tryskách získame sústavu rovníc, ktorá je približným matematickým modelom procesov prenosu tepla a hmoty pri sálavom vykurovaní. Na riešenie systému je možné použiť štandardné počítačové programy.

Bol získaný matematický model procesov prenosu tepla a hmoty pri kombinovanom pôsobení sálavého vykurovania a vetrania. Výsledky riešenia umožňujú získať hlavné charakteristiky tepelného režimu pri navrhovaní systémov sálavého vykurovania budov na rôzne účely vybavených vetracími systémami.