Glebov R.S., student i diplomuar Tumanov M.P., kandidat i shkencave teknike, profesor i asociuar

Antyushin S.S., student i diplomuar (Moskë institut shtetëror Elektronikë dhe Matematikë (Universiteti Teknik)

ASPEKTET PRAKTIKE TË IDENTIFIKIMIT TË MODELIT MATEMATIK

NJËSIA E VENTILIMIT

Për shkak të shfaqjes së kërkesave të reja për sistemet e ventilimit, metodat eksperimentale për vendosjen e sytheve të mbyllura të kontrollit nuk mund të zgjidhin plotësisht problemet e automatizimit procesi teknologjik. Metodat eksperimentale të akordimit kanë kritere të natyrshme optimizimi (kriteret e cilësisë së kontrollit), gjë që kufizon fushën e zbatimit të tyre. Sinteza parametrike e një sistemi kontrolli që merr parasysh të gjitha kërkesat e specifikimeve teknike kërkon një model matematikor të objektit. Artikulli ofron një analizë të strukturave të modeleve matematikore njësi ventilimi, konsiderohet një metodë për identifikimin e një njësie ventilimi dhe vlerësohet mundësia e përdorimit të modeleve që rezultojnë për përdorim praktik.

Fjalët kyçe: identifikim, model matematikor, njësi ventilimi, studim eksperimental i modelit matematik, kriteret e cilësisë së modelit matematik.

ASPEKTET PRAKTIKE TË IDENTIFIKIMIT TË MODELIT MATEMATIK

TË INSTALIMIT TË AJERIMIT

Në lidhje me shfaqjen e kërkesave të reja për sistemet e ventilimit, metodat eksperimentale të rregullimit të kontureve të mbyllura të menaxhimit nuk mund të zgjidhin plotësisht problemin e automatizimit të procesit teknologjik. Metodat eksperimentale të rregullimit kanë kriteret e vendosura të optimizimit (kriteri i cilësia e menaxhimit) që kufizon fushën e zbatimit të tyre. Sinteza parametrike e sistemit të kontrollit, projekti teknik duke marrë parasysh të gjitha kërkesat, kërkon modelin matematikor të objektit. Në artikull do të rezultojë në analizën e strukturave të modeleve matematikore të instalimit të ventilimit, merret parasysh metoda e identifikimit të instalimit të ventilimit, vlerësohet mundësia e aplikimit të modeleve të marra për aplikim në praktikë.

Fjalët kyçe: identifikimi, modeli matematikor, instalimi i ventilimit, hulumtimi eksperimental i modelit matematik, kriteret e cilësisë së modelit matematik.

Prezantimi

Kontrolli i sistemeve të ventilimit është një nga detyrat kryesore të automatizimit të sistemeve inxhinierike të ndërtesave. Kërkesat për sistemet e kontrollit të njësive të ventilimit janë formuluar në formën e kritereve të cilësisë në fushën e kohës.

Kriteret kryesore të cilësisë:

1. Koha e tranzicionit (tnn) - koha kur njësia e ventilimit arrin modalitetin e funksionimit.

2. Gabim në gjendje të qëndrueshme (eust) - maksimumi tolerancës furnizimi i temperaturës së ajrit nga ajo e vendosur.

Kriteret indirekte të cilësisë:

3. Mbirregullimi (Ah) - konsumi i tepërt i energjisë gjatë kontrollit të njësisë së ventilimit.

4. Shkalla e lëkundjes (y) - konsumimi i tepërt i pajisjeve të ventilimit.

5. Shkalla e zbutjes (y) - karakterizon cilësinë dhe shpejtësinë e vendosjes së regjimit të kërkuar të temperaturës.

Detyra kryesore e automatizimit të një sistemi ventilimi është sinteza parametrike e kontrolluesit. Sinteza parametrike konsiston në përcaktimin e koeficientëve të rregullatorit për të siguruar kriteret e cilësisë për sistemin e ventilimit.

Për të sintetizuar një kontrollues të njësisë së ventilimit, zgjidhen metoda inxhinierike që janë të përshtatshme për përdorim praktik dhe nuk kërkojnë studimin e një modeli matematikor të objektit: metoda Nocbo18-21g1er(G), CHen-Hnone8-Ke8,wsk(SNK ) metodë. TE sistemet moderne Automatizimi i ventilimit i nënshtrohet kërkesave të larta për treguesit e cilësisë, kushtet kufitare të lejueshme të treguesve ngushtohen dhe shfaqen detyra të kontrollit me shumë kritere. Metodat inxhinierike për rregullatorët e akordimit nuk lejojnë ndryshimin e kritereve të cilësisë së kontrollit të ngulitura në to. Për shembull, kur përdorni metodën N2 për të konfiguruar kontrolluesin, kriteri i cilësisë është një zvogëlim i amortizimit të barabartë me katër, dhe kur përdorni metodën SNY, kriteri i cilësisë është shpejtësia maksimale e goditjes në mungesë të tejkalimit. Përdorimi i këtyre metodave në zgjidhjen e problemeve të kontrollit me shumë kritere kërkon rregullim shtesë manual të koeficientëve. Koha dhe cilësia e vendosjes së sytheve të kontrollit, në këtë rast, varet nga përvoja e inxhinierit të instalimit.

Përdorimi i mjeteve moderne të modelimit matematikor për sintetizimin e një sistemi kontrolli për një njësi ventilimi përmirëson ndjeshëm cilësinë e proceseve të kontrollit, zvogëlon kohën e konfigurimit të sistemit dhe gjithashtu lejon që dikush të sintetizojë mjete algoritmike për zbulimin dhe parandalimin e aksidenteve. Për të modeluar sistemin e kontrollit, është e nevojshme të krijohet një model adekuat matematik i njësisë së ventilimit (objekt kontrolli).

Përdorimi praktik i modeleve matematikore pa vlerësuar përshtatshmërinë e tyre ngre një sërë problemesh:

1. Cilësimet e kontrolluesit të marra përmes modelimit matematik nuk garantojnë përputhjen me treguesit e cilësisë në praktikë.

2. Përdorimi praktik i kontrollorëve me një model matematikor të integruar (kontrolli i detyruar, ekstrapolator Smith, etj.) mund të shkaktojë përkeqësim të treguesve të cilësisë. Nëse konstanta e kohës nuk përputhet ose fitimi është shumë i ulët, koha që i duhet njësisë së ventilimit për të arritur modalitetin e funksionimit rritet; nëse fitimi është shumë i lartë, ndodh konsumim i tepërt. pajisjet e ventilimit, etj.

3. Zbatimi praktik i kontrollorëve adaptues me vlerësim të bazuar në një model referencë shkakton gjithashtu një përkeqësim të treguesve të cilësisë, ngjashëm me shembullin e dhënë më sipër.

4. Cilësimet e kontrolluesit të marra nga metodat optimale të kontrollit nuk garantojnë përputhjen me treguesit e cilësisë në praktikë.

Qëllimi i këtij studimi është të përcaktojë strukturën e modelit matematikor të njësisë së ventilimit (sipas lakut të kontrollit kushtet e temperaturës) dhe vlerësimi i përshtatshmërisë së tij ndaj proceseve reale fizike të ngrohjes së ajrit në sistemet e ventilimit.

Përvoja në projektimin e sistemeve të kontrollit tregon se është e pamundur të merret një model matematikor i përshtatshëm për një sistem real vetëm në bazë të studimeve teorike të proceseve fizike të sistemit. Prandaj, në procesin e sintetizimit të modelit të njësisë së ventilimit, njëkohësisht me hulumtim teorik u kryen eksperimente për të përcaktuar dhe përmirësuar modelin matematikor të sistemit - identifikimin e tij.

Procesi teknologjik i sistemit të ventilimit, organizimi i eksperimentit

dhe identifikimi strukturor

Objekti i kontrollit të sistemit të ventilimit është kondicioneri qendror, në të cilin rrjedha e ajrit përpunohet dhe furnizohet në dhomat e ajrosura. Detyra e sistemit të kontrollit lokal të ventilimit është të ruajë automatikisht temperaturën e ajrit të furnizimit në kanal. Vlera aktuale e temperaturës së ajrit vlerësohet nga një sensor i instaluar në kanalin e furnizimit ose në dhomën e shërbimit. Temperatura e ajrit të furnizimit rregullohet nga një ngrohës elektrik ose uji. Kur përdorni një ngrohës uji, organi ekzekutiv është valvul me tre drejtime, kur përdorni një ngrohës elektrik - një rregullator i fuqisë së gjerësisë së pulsit ose tiristorit.

Algoritmi standard për kontrollin e temperaturës së ajrit të furnizimit është një sistem kontrolli automatik me qark të mbyllur (CAR), me një kontrollues PID si një pajisje kontrolli. Struktura e sistemit të automatizuar të kontrollit të temperaturës së ajrit të furnizimit me ventilim është paraqitur (Fig. 1).

Oriz. 1. Skema strukturore sistemi i automatizuar i kontrollit të njësisë së ventilimit (kanali i kontrollit të temperaturës së ajrit të furnizimit). Wreg - PF e rregullatorit, Gio - PF organ ekzekutiv, Wcal - PF e ngrohësit, Wвв - funksioni i transferimit të kanalit të ajrit. u1 - pika e caktuar e temperaturës, XI - temperatura në kanal, XI - leximet e sensorit, E1 - gabimi i rregullimit, U1 - veprimi i kontrollit të rregullatorit, U2 - përpunimi i sinjalit të rregullatorit nga aktivizuesi, U3 - nxehtësia e transferuar nga ngrohësi në kanal.

Sinteza e një modeli matematikor të një sistemi ventilimi supozon se struktura e çdo funksioni transferues të përfshirë në përbërjen e tij është e njohur. Përdorimi i një modeli matematikor që përmban funksione transferimi të elementeve individuale të sistemit është një detyrë komplekse dhe nuk garanton në praktikë mbivendosjen e elementeve individuale me sistemin origjinal. Për të identifikuar modelin matematikor, është e përshtatshme të ndahet struktura e sistemit të kontrollit të ventilimit në dy pjesë: a priori i njohur (kontrollues) dhe i panjohur (objekt). Funksioni i transferimit të objektit ^ob) përfshin: funksionin e transferimit të organit ekzekutiv ^io), funksionin e transferimit të ngrohësit të ajrit ^cal), funksionin e transferimit të kanalit të ajrit ^bb), funksionin e transferimit të sensorit ^dat). Detyra e identifikimit të një njësie ventilimi gjatë kontrollit të temperaturës së rrjedhës së ajrit reduktohet në përcaktimin e marrëdhënies funksionale midis sinjalit të kontrollit me elementin e aktivizuesit të ngrohësit U1 dhe temperaturës së rrjedhës së ajrit XI.

Për të përcaktuar strukturën e modelit matematikor të njësisë së ventilimit, është e nevojshme të kryhet një eksperiment identifikimi. Marrja e karakteristikave të kërkuara është e mundur përmes eksperimentit pasiv dhe aktiv. Metoda e eksperimentit pasiv bazohet në regjistrimin e parametrave të procesit të kontrolluar në funksionimin normal objekt pa futur ndonjë shqetësim të qëllimshëm në të. Gjatë fazës së konfigurimit, sistemi i ventilimit nuk është në modalitetin normal të funksionimit, kështu që metoda e eksperimentit pasiv nuk është e përshtatshme për qëllimet tona. Metoda e eksperimentit aktiv bazohet në përdorimin e disa shqetësimeve artificiale të futura në objekt sipas një programi të planifikuar paraprakisht.

Ekzistojnë tre metoda themelore për identifikimin aktiv të një objekti: metoda e karakteristikave kalimtare (reagimi i objektit ndaj një "hapi"), metoda e trazimit të objektit me sinjale periodike (reagimi i objektit ndaj shqetësimeve harmonike me të ndryshme frekuenca) dhe metodën e reagimit të objektit ndaj pulsit delta. Për shkak të inercisë së madhe të sistemeve të ventilimit (TOB varion nga dhjetëra sekonda në disa minuta), identifikimi me sinjale rrethuese

Për të vazhduar leximin e këtij artikulli, duhet të blini tekstin e plotë. Artikujt dërgohen në format PDF në adresën e emailit të specifikuar gjatë pagesës. Koha e dorëzimit është më pak se 10 minuta. Kostoja e një artikulli - 150 rubla.

Punime të ngjashme shkencore me temën "Problemet e përgjithshme dhe komplekse të shkencave natyrore dhe ekzakte"

• KONTROLLI ADAPTIV I NJËSISË TË AJERIMIT ME FURNIZIM DINAMIK RRJEDHJE TË AJRIT

  GLEBOV R.S., TUMANOV M.P. - 2012

• Problemi i menaxhimit dhe modelimit të situatave emergjente në minierat e naftës

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

• MBI APLIKACIONIN E TEORISË TË KONTROLLIT PARAMETRIK PËR MODELET E EKUILIBRIVE TË PËRGJITHSHME TË LLOGARUESHME

  ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDIKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASKAR ABDIKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAY YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOV TOUCHLY 20

• MODELIMI I NJË KAPIT BIOKLIMATIK ME AJERIM NATYRAL

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

Në këtë seksion do të përshkruajmë elementët kryesorë të përfshirë në sistemin e kontrollit, do t'u japim atyre karakteristikat teknike dhe një përshkrim matematikor. Le të ndalemi më në detaje në sistemin që po zhvillohet për kontrollin automatik të temperaturës së ajrit të furnizimit që kalon nëpër ngrohës. Duke qenë se produkti kryesor i përgatitjes është temperatura e ajrit, në kuadër të projektit të diplomës mund të neglizhohet ndërtimi i modeleve matematikore dhe modelimi i proceseve të qarkullimit dhe rrjedhës së ajrit. Gjithashtu, ky justifikim matematikor për funksionimin e armëve vetëlëvizëse mund të neglizhohet për shkak të veçorive arkitekturore të ambienteve - ka një fluks të konsiderueshëm të ajrit të jashtëm të papërgatitur në punëtori dhe magazina përmes çarjeve dhe boshllëqeve. Kjo është arsyeja pse, në çdo shpejtësi të rrjedhës së ajrit, gjendja " uria nga oksigjeni» nga punëtorët e kësaj punishteje.

Kështu, ne neglizhojmë ndërtimin e një modeli termodinamik të shpërndarjes së ajrit në dhomë, si dhe përshkrimin matematikor të ACS bazuar në rrjedhën e ajrit, për shkak të papërshtatshmërisë së tyre. Le të ndalemi më në detaje në zhvillimin e temperaturës së ajrit të furnizimit ACS. Në fakt, këtë sistemështë një sistem për rregullimin automatik të pozicionit të damperit të mbrojtjes ajrore në varësi të temperaturës së ajrit të furnizimit. Rregullorja është një ligj proporcional që përdor metodën e balancimit të vlerave.

Le të paraqesim elementët kryesorë të përfshirë në ACS dhe të paraqesim karakteristikat e tyre teknike, të cilat do të na lejojnë të identifikojmë tiparet e menaxhimit të tyre. Kur zgjedhim pajisjet dhe pajisjet e automatizimit, ne udhëhiqemi nga fletët e tyre të të dhënave teknike dhe llogaritjet e mëparshme inxhinierike sistemi i vjetër, si dhe rezultatet e eksperimenteve dhe testeve.

Furnizimi dhe shkarkimi i tifozëve centrifugale

Një tifoz centrifugal konvencional është një rrotë me tehe pune të vendosura në një shtresë spirale, gjatë rrotullimit të së cilës ajri që hyn përmes hyrjes hyn në kanalet midis fletëve dhe, nën ndikimin e forcës centrifugale, lëviz përgjatë këtyre kanaleve, mblidhet nga kutia spirale dhe drejtohet në daljen e saj. Kutia shërben gjithashtu për të kthyer presionin dinamik në presion statik. Për të rritur presionin, një difuzor vendoset pas shtresës së jashtme. Në Fig. 4.1 u prezantua formë e përgjithshme tifoz centrifugal.

Një rrotë tipike centrifugale përbëhet nga tehe, disku i pasmë, shpërndarësi dhe disku i përparmë. Një shpërndarës i derdhur ose i kthyer, i projektuar për të vendosur timonin në bosht, është i thumba, i vidhosuar ose i salduar në diskun e pasmë. Tehet janë ngjitur në disk. Skajet kryesore të teheve zakonisht ngjiten në unazën e përparme.

Shtresat spirale janë prej fletë çeliku dhe instalohen në mbështetëse të pavarura; për tifozët me fuqi të ulët ato janë ngjitur në korniza.

Kur rrota rrotullohet, një pjesë e energjisë së furnizuar në motor transferohet në ajër. Presioni i zhvilluar nga rrota varet nga dendësia e ajrit, forma gjeometrike e teheve dhe shpejtësia periferike në skajet e teheve.

Skajet e daljes së teheve të ventilatorit centrifugal mund të jenë të lakuar përpara, radiale ose të lakuar prapa. Deri kohët e fundit, skajet e teheve ishin kryesisht të lakuara përpara, pasi kjo bëri të mundur reduktimin dimensionet Tifozët. Në ditët e sotme, shpesh gjenden shtytës me tehe të lakuar prapa, sepse kjo përmirëson efikasitetin. tifoz

Oriz. 4.1

Gjatë inspektimit të tifozëve, duhet të kihet parasysh se skajet e daljes (përgjatë ajrit) të teheve, për të siguruar hyrjen pa goditje, duhet të jenë gjithmonë të përkulura në drejtim të kundërt me drejtimin e rrotullimit të timonit.

Të njëjtët tifozë, kur shpejtësia e rrotullimit ndryshon, mund të kenë shpejtësi të ndryshme rrjedhjeje dhe të zhvillojnë presione të ndryshme, në varësi jo vetëm nga vetitë e ventilatorit dhe shpejtësia e rrotullimit, por edhe nga kanalet e ajrit të lidhur me to.

Karakteristikat e ventilatorit shprehin marrëdhënien midis parametrave kryesorë të funksionimit të tij. Karakteristikat e plota ventilatori me një shpejtësi konstante të boshtit (n = konst) shprehet me varësinë midis furnizimit Q dhe presionit P, fuqisë N dhe efikasitetit. Varësitë P(Q), N(Q) dhe T(Q) zakonisht paraqiten në i njëjti grafik. Një tifoz zgjidhet në bazë të tyre. Karakteristikat janë ndërtuar në bazë të testeve. Në Fig. 4.2 tregon karakteristikat aerodinamike të ventilatorit centrifugal VTs-4-76-16, i cili përdoret si ventilator furnizimi në vendin e instalimit

Oriz. 4.2

Kapaciteti i ventilatorit është 70,000 m3/h ose 19,4 m3/s. Shpejtësia e rrotullimit të boshtit të ventilatorit - 720 rpm. ose 75,36 rad/sek., fuqia e motorit asinkron të ngasjes së ventilatorit është 35 kW.

Ventilatori fryn nga jashtë ajri atmosferik në ngrohës. Si rezultat i shkëmbimit të nxehtësisë ndërmjet ajrit dhe ujë i nxehtë kaluar nëpër tubat e shkëmbyesit të nxehtësisë, ajri që kalon nxehet.

Le të shqyrtojmë skemën për rregullimin e mënyrës së funksionimit të ventilatorit VTs-4-76 Nr. 16. Në Fig. 4.3 tregon diagramin funksional të njësisë së ventilatorit kur rregullon shpejtësinë e rrotullimit.

Oriz. 4.3

Funksioni i transferimit të ventilatorit mund të përfaqësohet si një faktor fitimi, i cili përcaktohet në bazë të karakteristikave aerodinamike të ventilatorit (Fig. 4.2). Koeficienti i fitimit të ventilatorit në pikën e funksionimit është 1.819 m3/s (minimumi i mundshëm, i vendosur eksperimentalisht).

Oriz. 4.4

EksperimentalishtËshtë vërtetuar se për të zbatuar mënyrat e kërkuara të funksionimit të ventilatorit, vlerat e mëposhtme të tensionit duhet t'i jepen konvertuesit të frekuencës së kontrollit (Tabela 4.1):

Tabela 4.1 Mënyrat e funksionimit të ventilimit të furnizimit

Në të njëjtën kohë, për të rritur besueshmërinë e motorit elektrik të tifozëve të seksioneve të furnizimit dhe shkarkimit, nuk ka nevojë t'i vendosni ato në mënyrat e funksionimit me performancë maksimale. Objektivi i hulumtimit eksperimental ishte gjetja e tensioneve të tilla kontrolli në të cilat do të vëzhgoheshin kurset e këmbimit të ajrit të llogaritura më poshtë.

Ventilimi i shkarkimit përfaqësohet nga tre ventilatorë centrifugale të markave VTs-4-76-12 (kapaciteti 28,000 m3/h në n=350 rpm, fuqia e lëvizjes asinkrone N=19,5 kW) dhe VTs-4-76-10 (kapaciteti 20,00 m /h në n=270 rpm, fuqia e lëvizjes asinkrone N=12,5 kW). Ngjashëm me degën e ventilimit të furnizimit për degën e shkarkimit, u morën në mënyrë eksperimentale vlerat e tensioneve të kontrollit (Tabela 4.2).

Për të parandaluar gjendjen e "urisë së oksigjenit" në punëtoritë e punës, ne do të llogarisim normat e shkëmbimit të ajrit për mënyrat e zgjedhura të funksionimit të ventilatorit. Duhet të plotësojë kushtin:

Tabela 4.2 Mënyrat e funksionimit të ventilimit të shkarkimit

Në llogaritje do të neglizhojmë ajrin e furnizimit që vjen nga jashtë, si dhe arkitekturën e ndërtesës (muret, tavanet).

Dimensionet e dhomave për ajrim: 150x40x10 m, vëllimi i përgjithshëm i dhomës është Vroom?60.000 m3. Vëllimi i kërkuar i ajrit të furnizimit është 66,000 m3/h (për një koeficient 1.1, ai u zgjodh si minimumi, pasi furnizimi me ajër nga jashtë nuk u mor parasysh). Është e qartë se mënyrat e zgjedhura të funksionimit të ventilatorit të furnizimit plotësojnë kushtin e deklaruar.

Vëllimi i përgjithshëm i ajrit të konsumuar llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme

Për të llogaritur degën e shkarkimit, u zgjodhën mënyrat "shkarkim urgjent". Duke marrë parasysh faktorin e korrigjimit prej 1.1 (pasi mënyra e funksionimit emergjent pranohet si më e pakta e mundshme), vëllimi i ajrit të shkarkimit do të jetë i barabartë me 67.76 m3 / orë. Kjo vlerë, brenda gabimeve të lejuara dhe rezervimeve të pranuara më parë, plotëson kushtin (4.2), që do të thotë se mënyrat e zgjedhura të funksionimit të ventilatorit do të përballen me detyrën e sigurimit të kursit të këmbimit të ajrit.

Gjithashtu, motorët e ventilatorit kanë të integruar mbrojtje kundër mbinxehjes (termostat). Nëse temperatura e motorit rritet, kontakti i stafetës së termostatit do të ndalojë motorin. Sensori i presionit diferencial do të zbulojë ndalimin e motorit elektrik dhe do të dërgojë një sinjal në panelin e kontrollit. Është e nevojshme të sigurohet reagimi i armëve vetëlëvizëse të sistemit të furnizimit me ajër ndaj një ndalimi emergjent të motorëve të ventilatorit.

1

Puna shqyrton proceset e modelimit të ventilimit dhe shpërndarjen e emetimeve të tij në atmosferë. Simulimi bazohet në zgjidhjen e sistemit të ekuacioneve Navier-Stokes, ligjet e ruajtjes së masës, momentit dhe nxehtësisë. Janë marrë parasysh aspekte të ndryshme të zgjidhjes numerike të këtyre ekuacioneve. Është propozuar një sistem ekuacionesh që mundëson llogaritjen e vlerës së koeficientit të turbulencës së sfondit. Për përafrimin hiposonik, së bashku me ekuacionet hidrogasdinamike të dhëna në artikull, propozohet një zgjidhje për ekuacionin e qëndrimit të një gazi dhe avulli real ideal. Ky ekuacion është një modifikim i ekuacionit van der Waals dhe më saktë merr parasysh madhësitë e molekulave të gazit ose avullit dhe ndërveprimin e tyre. Bazuar në kushtin e qëndrueshmërisë termodinamike, merret një relacion që lejon të përjashtohen rrënjët fizikisht të pamundura kur zgjidhet ekuacioni për vëllimin. Është kryer një analizë e modeleve të njohura llogaritëse dhe paketave llogaritëse të dinamikës së lëngjeve dhe gazit.

modelimi

ventilim

turbulenca

ekuacionet e transferimit të nxehtësisë dhe masës

ekuacioni i gjendjes

gaz i vërtetë

shpërndarje

1. Berlyand M. E. çështje bashkëkohore difuzioni atmosferik dhe ndotja e ajrit. - L.: Gidrometeoizdat, 1975. - 448 f.

2. Belyaev N. N. Modelimi i procesit të shpërndarjes së gazit toksik në kushtet e ndërtimit // Buletini i DIIT. - 2009. - Nr 26 - F. 83-85.

3. Byzova N. L. Studime eksperimentale Difuzioni atmosferik dhe llogaritjet e shpërndarjes së papastërtive / N. L. Byzova, E. K. Garger, V. N. Ivanov. - L.: Gidrometeoizdat, 1985. - 351 f.

4. Datsyuk T. A. Modelimi i shpërndarjes së emetimeve të ventilimit. - Shën Petersburg: SPBGASU, 2000. - 210 f.

5. Sauts A. V. Zbatimi i algoritmeve dhe metodave të grafikës njohëse analiza matematikore për të studiuar vetitë termodinamike të izobutanit R660A në linjën e ngopjes: Granti nr. 2C/10: raporti i kërkimit (përfundimtar) / GOUVPO SPBGASU; duart Gorokhov V.L., Spanjisht: Sauts A.V. - St. Petersburg, 2011. - 30 f.: ill. - Bibliografi: f. 30.- Nr.GR 01201067977.-Inv. nr 02201158567.

Prezantimi

Gjatë projektimit të komplekseve të prodhimit dhe objekteve unike, çështjet që lidhen me sigurimin e cilësisë së mjedisit të ajrit dhe parametrave të standardizuar të mikroklimës duhet të vërtetohen plotësisht. Duke marrë parasysh koston e lartë të prodhimit, instalimit dhe funksionimit të sistemeve të ventilimit dhe ajrit të kondicionuar, kërkesat e rritura vendosen në cilësinë e llogaritjeve inxhinierike. Për të zgjedhur zgjidhje racionale të projektimit në fushën e ventilimit, është e nevojshme të jeni në gjendje të analizoni situatën në tërësi, d.m.th. identifikojnë marrëdhëniet hapësinore të proceseve dinamike që ndodhin brenda dhe në atmosferë. Vlerësoni efektivitetin e ventilimit, i cili varet jo vetëm nga sasia e ajrit të furnizuar në dhomë, por edhe nga skema e miratuar e shpërndarjes dhe përqendrimit të ajrit substancave të dëmshme në ajrin e jashtëm në vendet e marrjes së ajrit.

Qëllimi i artikullit- përdorimi i varësive analitike, me ndihmën e të cilave bëhen llogaritjet e sasisë së shkarkimeve të dëmshme, përcaktohen dimensionet e kanaleve, kanaleve të ajrit, boshteve dhe zgjedhja e metodës së trajtimit të ajrit, etj. Në këtë rast, këshillohet përdorimi i produktit softuer “Potok” me modulin “VSV”. Për të përgatitur të dhënat fillestare, është e nevojshme të keni diagrame të projektuar sistemet e ventilimit duke treguar gjatësinë e seksioneve dhe shpejtësinë e rrjedhës së ajrit në seksionet fundore. Të dhënat hyrëse për llogaritjen janë një përshkrim i sistemeve të ventilimit dhe kërkesave për të. Duke përdorur modelimin matematikor, zgjidhen pyetjet e mëposhtme:

• përzgjedhja e opsioneve optimale për furnizimin dhe heqjen e ajrit;
• shpërndarja e parametrave të mikroklimës në të gjithë vëllimin e ambienteve;
• vlerësimi i regjimit aerodinamik të zhvillimit;
• përzgjedhja e vendeve për marrjen dhe heqjen e ajrit.

Fushat e shpejtësisë, presionit, temperaturës, përqendrimeve në dhomë dhe atmosferë formohen nën ndikimin e shumë faktorëve, kombinimi i të cilëve është mjaft i vështirë për t'u marrë parasysh në metodat e llogaritjes inxhinierike pa përdorimin e kompjuterit.

Aplikimi i modelimit matematik në problemet e ventilimit dhe aerodinamikës bazohet në zgjidhjen e sistemit të ekuacioneve Navier - Stokes.

Për të modeluar rrjedhat e turbullta, është e nevojshme të zgjidhet sistemi i ekuacioneve të ruajtjes së masës dhe Reynolds (ruajtja e momentit):

(2)

Ku t- koha, X= X i , j , k- koordinatat hapësinore, u=u i , j , k - komponentët e vektorit të shpejtësisë, R- presioni piezometrik, ρ - dendësia, τ ij- komponentët e tensorit të stresit, s m- burimi i masës, s i- komponentët e burimit të pulsit.

Tenzori i stresit shprehet si:

(3)

Ku s ij- tensori i shkallës së deformimit; δ ij- tensori i sforcimeve shtesë që lindin për shkak të pranisë së turbulencës.

Për informacion rreth fushave të temperaturës T dhe përqendrimi Me substancave të dëmshme, sistemi plotësohet me ekuacionet e mëposhtme:

ekuacioni i ruajtjes së nxehtësisë

ekuacioni i ruajtjes së papastërtive pasive Me

(5)

Ku CR- koeficienti i kapacitetit të nxehtësisë, λ - koeficienti i përçueshmërisë termike, k= k i , j , k- koeficienti i turbulencës.

Koeficienti bazë i turbulencës k bazat përcaktohet duke përdorur një sistem ekuacionesh:

(6)

Ku k f - koeficienti i turbulencës së sfondit, k f =1-15 m 2 /s; ε = 0,1-04;

Koeficientët e turbulencës përcaktohen duke përdorur ekuacionet:

(7)

Në një zonë të hapur me shpërndarje të ulët, vlera k z përcaktohet nga ekuacioni:

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

Ku k 0 - vlera k k në lartësi z 0 (k 0 = 0,1 m 2 / s në z 0 = 2 m).

Në një zonë të hapur, profili i shpejtësisë së erës nuk është i deformuar, d.m.th.

Me shtresim të panjohur atmosferik në një zonë të hapur, profili i shpejtësisë së erës mund të përcaktohet:

; (9)

ku z 0 është lartësia e dhënë (lartësia e korsisë së motit); u 0 - shpejtësia e erës në lartësi z 0 ; B = 0,15.

Në varësi të kushtit (10), kriterit lokal Richardson Ri përcaktuar si:

(11)

Le të dallojmë ekuacionin (9), të barazojmë ekuacionet (7) dhe (8), dhe prej andej shprehim k bazat

(12)

Le të barazojmë ekuacionin (12) me ekuacionet e sistemit (6). Ne zëvendësojmë (11) dhe (9) në barazinë që rezulton, dhe në formën përfundimtare marrim një sistem ekuacionesh:

(13)

Termi i pulsimit, duke ndjekur idetë e Boussinesq, përfaqësohet si:

(14)

ku μ t- viskoziteti turbulent dhe termat shtesë në ekuacionet e transferimit të energjisë dhe përbërësit e përzierjes janë modeluar si më poshtë:

(15)

(16)

Mbyllja e sistemit të ekuacioneve ndodh duke përdorur një nga modelet e turbulencës të përshkruara më poshtë.

Për rrjedhat e turbullta të studiuara në praktikën e ventilimit, këshillohet përdorimi i hipotezës Boussinesq për vogëlsinë e ndryshimeve të densitetit, ose i ashtuquajturi përafrim "hiposonik". Sforcimet e Reynolds supozohen të jenë proporcionale me normat mesatare të sforcimit të kohës. Prezantohet koeficienti i viskozitetit turbulent, ky koncept shprehet si:

. (17)

Koeficienti efektiv i viskozitetit llogaritet si shuma e koeficientëve molekularë dhe turbulent:

(18)

Përafrimi "hiposonik" përfshin zgjidhjen, së bashku me ekuacionet e mësipërme, ekuacionin e gjendjes për një gaz ideal:

ρ = fq/(RT) (19)

Ku fq - presion në mjedisi; R- konstante gazi.

Për llogaritjet më të sakta, dendësia e papastërtive mund të përcaktohet duke përdorur ekuacionin e modifikuar van der Waals për gazet dhe avujt realë

(20)

ku janë konstantet N Dhe M- të marrë parasysh shoqërimin/shpërbërjen e molekulave të gazit ose avullit; A- merr parasysh ndërveprimet e tjera; b" - duke marrë parasysh madhësinë e molekulave të gazit; υ=1/ρ.

Presioni izolues nga ekuacioni (12) R dhe duke e diferencuar atë sipas vëllimit (duke marrë parasysh stabilitetin termodinamik) marrim marrëdhënien e mëposhtme:

. (21)

Kjo qasje bën të mundur uljen e ndjeshme të kohës së llogaritjes në krahasim me rastin e përdorimit të ekuacioneve të plota për gazin e ngjeshshëm pa ulur saktësinë e rezultateve të marra. Nuk ka zgjidhje analitike për ekuacionet e mësipërme. Në këtë drejtim, përdoren metoda numerike.

Për të zgjidhur problemet e ventilimit që lidhen me transferimin e substancave skalare me rrjedhje turbulente, gjatë zgjidhjes ekuacionet diferenciale përdorni një skemë ndarjeje sipas proceseve fizike. Sipas parimeve të ndarjes, integrimit me diferencë të fundme të ekuacioneve të hidrodinamikës dhe transportit konvektiv-difuz të një substance skalare në çdo hap kohor Δ t kryhet në dy faza. Në fazën e parë, llogariten parametrat hidrodinamikë. Në fazën e dytë, ekuacionet e difuzionit zgjidhen në bazë të fushave hidrodinamike të llogaritura.

Ndikimi i transferimit të nxehtësisë në formimin e fushës së shpejtësisë së ajrit merret parasysh duke përdorur përafrimin Boussinesq: një term shtesë futet në ekuacionin e lëvizjes për komponentin e shpejtësisë vertikale, duke marrë parasysh forcat e lëvizjes.

Ka katër qasje të njohura për zgjidhjen e problemeve të lëvizjes së lëngut turbulent:

• modelimi i drejtpërdrejtë "DNS" (zgjidhja e ekuacioneve jo-stacionare Navier-Stokes);
• zgjidhja e ekuacioneve mesatare të Reynolds "RANS", sistemi i të cilit, megjithatë, nuk është i mbyllur dhe kërkon marrëdhënie shtesë mbyllëse;
• metoda e vorbullave të mëdha "LES" » , i cili bazohet në zgjidhjen e ekuacioneve jostacionare Navier-Stokes me parametrizim të vorbullave të shkallës së nënrrjetit;
• Metoda "DES". , i cili është një kombinim i dy metodave: në zonën e rrjedhave të ndara - "LES", dhe në rajonin e rrjedhës "të qetë" - "RANS".

Metoda më tërheqëse nga pikëpamja e saktësisë së rezultateve të marra, padyshim, është metoda e modelimit të drejtpërdrejtë numerik. Megjithatë, aktualisht mundësitë teknologji kompjuterike nuk lejojnë ende zgjidhjen e problemave me gjeometri dhe numra realë Re, dhe me rezolucionin e vorbullave të të gjitha madhësive. Prandaj, kur vendosni gamë të gjerë problemet inxhinierike përdorin zgjidhje numerike të ekuacioneve të Reynolds.

Aktualisht, paketat e certifikuara si STAR-CD, FLUENT ose ANSYS/FLOTRAN përdoren me sukses për të simuluar problemet e ventilimit. Me një problem të formuluar saktë dhe një algoritëm racional të zgjidhjes, vëllimi i informacionit që rezulton ju lejon të zgjidhni në fazën e projektimit opsioni më i mirë, por kryerja e llogaritjeve duke përdorur këto programe kërkon përgatitjen e duhur dhe përdorimi i gabuar i tyre mund të çojë në rezultate të gabuara.

Si një "rast bazë" mund të konsiderojmë rezultatet e metodave të llogaritjes së bilancit të pranuara përgjithësisht, të cilat na lejojnë të krahasojmë vlerat integrale karakteristike të problemit në shqyrtim.

Nje nga pika të rëndësishme Kur përdorni sisteme softuerike universale për të zgjidhur problemet e ventilimit, është zgjedhja e një modeli turbulence. Deri më sot, një numër i madh i modele te ndryshme turbulenca, të cilat përdoren për të mbyllur ekuacionet e Reynolds. Modelet e turbulencës klasifikohen sipas numrit të parametrave për karakteristikat e turbulencës, përkatësisht njëparametër, dy dhe tre parametra.

Shumica e modeleve gjysmë-empirike të turbulencës, në një mënyrë apo tjetër, përdorin "hipotezën e lokalitetit të mekanizmit të transferimit të turbullt", sipas së cilës mekanizmi i transferimit të momentit turbulent përcaktohet plotësisht duke specifikuar derivatet lokale të shpejtësive mesatare dhe vetitë fizike lëngjeve. Kjo hipotezë nuk merr parasysh ndikimin e proceseve që ndodhin larg pikës në fjalë.

Më të thjeshtat janë modelet me një parametër që përdorin konceptin e viskozitetit turbulent “n t", dhe turbulenca supozohet të jetë izotropike. Një version i modifikuar i modelit "n". t-92" rekomandohet për modelimin e avionëve dhe prurjeve të ndara. Një pajtim të mirë me rezultatet eksperimentale jep edhe modeli njëparametër "S-A" (Spalart - Almaras), i cili përmban ekuacionin e transportit për sasinë .

Disavantazhi i modeleve me një ekuacion transporti është për faktin se atyre u mungon informacioni për shpërndarjen e shkallës së turbulencës. L. Nga shuma L ndikohen nga proceset e transportit, metodat e formimit të turbulencës dhe shpërndarja e energjisë së turbullt. Varësia universale për të përcaktuar L nuk ekziston. Ekuacioni për shkallën e turbulencës L shpesh rezulton të jetë pikërisht ekuacioni që përcakton saktësinë e modelit dhe, në përputhje me rrethanat, shtrirjen e zbatueshmërisë së tij. Në thelb, fushëveprimi i aplikimit të këtyre modeleve është i kufizuar në rrjedha prerëse relativisht të thjeshta.

Në modelet me dy parametra, përveç shkallës së turbulencës L, përdorni shkallën e shpërndarjes së energjisë së turbullt si parametër të dytë . Modele të tilla përdoren më shpesh në praktikën moderne kompjuterike dhe përmbajnë ekuacione për transferimin e energjisë së turbulencës dhe shpërndarjen e energjisë.

Një model i njohur që përfshin ekuacionet për transferimin e energjisë së turbullt k dhe shpejtësia e shpërndarjes së energjisë turbulente ε. Modele si " k- e" mund të përdoret si për prurje afër murit ashtu edhe për prurje të ndara më komplekse.

Modelet me dy parametra përdoren në versionet me Reynolds të ulët dhe të lartë. Në të parën, merret parasysh drejtpërdrejt mekanizmi i ndërveprimit midis transportit molekular dhe atij të turbullt pranë një sipërfaqe të fortë. Në versionin e lartë Reynolds, mekanizmi i transportit të turbullt pranë një kufiri të ngurtë përshkruhet nga funksione të veçanta të murit që lidhin parametrat e rrjedhës me distancën nga muri.

Aktualisht, modelet më premtuese përfshijnë modelet "SSG" dhe "Gibson-Launder", të cilat përdorin një lidhje jolineare midis tensorit të stresit turbulent të Reynolds dhe tensorit të shkallës mesatare të deformimit. Ato u zhvilluan për të përmirësuar parashikimin e flukseve të ndara. Meqenëse ata llogaritin të gjithë komponentët tensor, ata kërkojnë më shumë burime kompjuterike në krahasim me modelet me dy parametra.

Për rrjedhat komplekse të ndara, disa avantazhe u zbuluan nga përdorimi i modeleve me një parametra “n t-92", "S-A" për sa i përket saktësisë së parashikimit të parametrave të rrjedhës dhe shpejtësisë së numërimit në krahasim me modelet me dy parametra.

Për shembull, programi "STAR-CD" parashikon përdorimin e modeleve si " k- e", Spalart - Almaras, "SSG", "Gibson-Launder", si dhe metodën e madhe vorbull "LES", dhe metodën "DES". Dy metodat e fundit janë më të përshtatshme për llogaritjen e lëvizjes së ajrit në gjeometri komplekse ku do të shfaqen rajone të shumta të ndara vorbullash, por ato kërkojnë burime të mëdha llogaritëse.

Rezultatet e llogaritjes varen ndjeshëm nga zgjedhja e rrjetit llogaritës. Aktualisht, programe speciale përdoren për të ndërtuar rrjeta. Qelizat e rrjetit mund të kenë forma dhe madhësi të ndryshme, më të përshtatshmet për zgjidhjen e një problemi specifik. Lloji më i thjeshtë i rrjetës është kur qelizat janë identike dhe kanë një formë kubike ose drejtkëndore. Programet kompjuterike universale të përdorura tani në praktikën inxhinierike lejojnë punën në rrjeta arbitrare të pastrukturuara.

Për të kryer llogaritjet numerike të simulimit për problemet e ventilimit, është e nevojshme të specifikohen kushtet kufitare dhe fillestare, d.m.th. vlerat e variablave të varur ose gradientët e tyre normalë në kufijtë e fushës llogaritëse.

Përcaktimi me një shkallë të mjaftueshme saktësie të veçorive gjeometrike të objektit në studim. Për këto qëllime, ne mund të rekomandojmë paketa të tilla si "SolidWorks", "Pro/Engeneer", "NX Nastran" për ndërtimin e modeleve tredimensionale. Kur ndërtohet një rrjet llogaritës, numri i qelizave zgjidhet në mënyrë që të merret një zgjidhje e besueshme me kohë minimale llogaritëse. Duhet zgjedhur një nga modelet gjysmë empirike të turbulencës që është më efektivi për rrjedhën në shqyrtim.

NË përfundimi Le të shtojmë se një kuptim i mirë i anës cilësore të proceseve që ndodhin është i nevojshëm për të formuluar saktë kushtet kufitare të problemit dhe për të vlerësuar besueshmërinë e rezultateve. Modelimi i emetimeve të ventilimit në fazën e projektimit të objekteve mund të konsiderohet si një nga aspektet modelimi i informacionit që synojnë të garantojnë sigurinë mjedisore të objektit.

Rishikuesit:

• Volikov Anatoly Nikolaevich, Doktor i Shkencave Teknike, Profesor i Departamentit të Furnizimit me Ngrohje dhe Gaz dhe Mbrojtjen e Ajrit, Institucioni Arsimor Buxhetor Federal i Shtetit për Arsimin e Lartë Profesional "SPBGASU", Shën Petersburg.
• Polushkin Vitaly Ivanovich, Doktor i Shkencave Teknike, Profesor, Profesor i Departamentit të Ngrohjes, Ventilimit dhe Kondicionimit, Institucioni Arsimor Buxhetor i Shtetit Federal i Arsimit të Lartë Profesional "SPbGASU", Shën Petersburg.

Lidhje bibliografike

Datsyuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. MODELIMI I PROCESEVE TË VENTILIMIT // Problemet moderne të shkencës dhe arsimit. – 2012. – Nr.5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (data e hyrjes: 10/17/2019). Ne sjellim në vëmendjen tuaj revistat e botuara nga shtëpia botuese "Akademia e Shkencave të Natyrës"

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Dokumente të ngjashme

Bazat e funksionimit të sistemit kontroll automatik Furnizimi dhe ventilimi i shkarkimit, ndërtimi i tij dhe përshkrimi matematikor. Pajisjet e procesit teknologjik. Zgjedhja dhe llogaritja e rregullatorit. Studimi i stabilitetit të ATS, treguesit e cilësisë së tij.

puna e kursit, shtuar 16.02.2011


karakteristikat e përgjithshme dhe qëllimi, fushat e zbatimit praktik të sistemit të kontrollit automatik për ventilimin e furnizimit dhe shkarkimit. Automatizimi i procesit rregullator, parimet dhe fazat e zbatimit të tij. Përzgjedhja e fondeve dhe arsyetimi ekonomik i tyre.

tezë, shtuar 04/10/2011


Analiza ekzistuese skemat standarde automatizimi i ventilimit të punëtorive të prodhimit. Modeli matematik procesi i ventilimit të ambienteve industriale, përzgjedhja dhe përshkrimi i pajisjeve dhe kontrolleve të automatizimit. Llogaritja e kostos së një projekti automatizimi.

tezë, shtuar 06/11/2012


Analiza krahasuese e karakteristikave teknike të modeleve tipike të kullave ftohëse. Elementet e sistemeve të furnizimit me ujë dhe klasifikimi i tyre. Modeli matematik i procesit të furnizimit me ujë të riciklimit, përzgjedhja dhe përshkrimi i pajisjeve dhe kontrolleve të automatizimit.

tezë, shtuar 09/04/2013


Karakteristikat e përgjithshme të tubacionit të naftës. Karakteristikat klimatike dhe gjeologjike të zonës. Plani i përgjithshëm i stacionit të pompimit. Stacionet kryesore të pompimit dhe ferma e tankeve të PS-3 "Almetyevsk". Llogaritja e sistemit të ventilimit të furnizimit dhe shkarkimit të dyqanit të pompimit.

tezë, shtuar 17.04.2013


Analiza e zhvillimit të një projekti projektimi për një kallam dekorativ. Heraldika si një disiplinë e veçantë që merret me studimin e stemave. Metodat për prodhimin e pajisjeve për modelet e dyllit. Fazat e llogaritjes së furnizimit dhe ventilimit të shkarkimit për departamentin e shkrirjes.

tezë, shtuar 26.01.2013


Përshkrimi i instalimit si një objekt automatizimi, opsione për përmirësimin e procesit teknologjik. Llogaritja dhe përzgjedhja e elementeve komplekse mjete teknike. Llogaritja e sistemit të kontrollit automatik. Zhvillimi i softuerit të aplikacionit.

tezë, shtuar 24.11.2014

parashikimi regjimi termik në zonat me shërbim është një detyrë shumëfaktoriale. Dihet se regjimi termik krijohet duke përdorur sistemet e ngrohjes, ventilimit dhe ajrit të kondicionuar. Megjithatë, gjatë projektimit të sistemeve të ngrohjes, ndikimi i rrjedhave të ajrit të krijuara nga sistemet e tjera nuk merret parasysh. Kjo është pjesërisht për shkak të faktit se ndikimi i rrjedhave të ajrit në regjimin termik mund të jetë i parëndësishëm duke pasur parasysh lëvizshmërinë standarde të ajrit në zonat e shërbimit.

Përdorimi i sistemeve të ngrohjes rrezatuese kërkon qasje të reja. Kjo përfshin nevojën për të respektuar standardet e ekspozimit të njerëzve në vendet e punës dhe për të marrë parasysh shpërndarjen nxehtësi rrezatuese në sipërfaqet e brendshme të strukturave mbyllëse. Në të vërtetë, me ngrohje rrezatuese, këto sipërfaqe nxehen kryesisht, të cilat, nga ana tjetër, lëshojnë nxehtësi në dhomë me anë të konvekcionit dhe rrezatimit. Për shkak të kësaj, ruhet temperatura e kërkuar e brendshme e ajrit.

Si rregull, për shumicën e llojeve të lokaleve, së bashku me sistemet e ngrohjes, kërkohen sisteme ventilimi. Kështu, kur përdorni sisteme ngrohjeje me gaz, dhoma duhet të jetë e pajisur me sisteme ventilimi. Shkëmbimi minimal i ajrit në dhomat me lëshimin e gazrave dhe avujve të dëmshëm përcaktohet nga SP 60.13330.12. Ngrohja, ventilimi dhe ajri i kondicionuar janë të paktën një herë, dhe në një lartësi prej më shumë se 6 m - të paktën 6 m 3 për 1 m 2 sipërfaqe dyshemeje. Për më tepër, performanca e sistemeve të ventilimit përcaktohet gjithashtu nga qëllimi i ambienteve dhe llogaritet nga kushtet e asimilimit të emetimeve të nxehtësisë ose gazit ose kompensimi i thithjes lokale. Natyrisht, sasia e shkëmbimit të ajrit duhet të kontrollohet edhe për gjendjen e asimilimit të produkteve të djegies. Kompensimi për vëllimin e ajrit të hequr kryhet nga sistemet e ventilimit të furnizimit. Në këtë rast, një rol të rëndësishëm në formimin e regjimit termik në zonat e servisuara kanë rrymat e furnizimit dhe nxehtësinë që ato sjellin.

Metoda dhe rezultatet e hulumtimit

Kështu, ekziston nevoja për të zhvilluar një model të përafërt matematikor të proceseve komplekse të transferimit të nxehtësisë dhe masës që ndodhin në një dhomë nën ngrohje dhe ventilim rrezatues. Modeli matematik është një sistem i ekuacioneve të ekuilibrit ajër-nxehtësi për vëllimet dhe sipërfaqet karakteristike të një dhome.

Zgjidhja e sistemit ju lejon të përcaktoni parametrat e ajrit në zonat e servisuara kur opsione të ndryshme vendosja e pajisjeve të ngrohjes rrezatuese duke marrë parasysh ndikimin e sistemeve të ventilimit.

Le të shqyrtojmë ndërtimin e një modeli matematikor duke përdorur shembullin e një objekti prodhimi të pajisur me një sistem ngrohjeje rrezatuese dhe që nuk ka burime të tjera nxehtësie. Rrjedhat e nxehtësisë nga emetuesit shpërndahen si më poshtë. Rrymat konvektive ngrihen në zonën e sipërme nën tavan dhe transferojnë nxehtësinë në sipërfaqen e brendshme. Komponenti rrezatues i fluksit të nxehtësisë së emetuesit perceptohet nga sipërfaqet e brendshme të strukturave të jashtme mbyllëse të dhomës. Nga ana tjetër, këto sipërfaqe lëshojnë nxehtësi me anë të konvekcionit në ajrin e brendshëm dhe rrezatim në sipërfaqe të tjera të brendshme. Një pjesë e nxehtësisë transferohet përmes strukturave të jashtme mbyllëse në ajrin e jashtëm. Diagrami i llogaritjes së transferimit të nxehtësisë është paraqitur në Fig. 1a.

Le të shqyrtojmë ndërtimin e një modeli matematikor duke përdorur shembullin e një objekti prodhimi të pajisur me një sistem ngrohjeje rrezatuese dhe që nuk ka burime të tjera nxehtësie. Rrymat konvektive ngrihen në zonën e sipërme nën tavan dhe transferojnë nxehtësinë në sipërfaqen e brendshme. Komponenti rrezatues i fluksit të nxehtësisë së emetuesit perceptohet nga sipërfaqet e brendshme të strukturave mbyllëse të jashtme të dhomës

Më pas, do të shqyrtojmë ndërtimin e një diagrami të qarkullimit të rrjedhës së ajrit (Fig. 1b). Le të miratojmë një marrëveshje "mbushjeje" të shkëmbimit të ajrit. Ajri furnizohet në sasi M në drejtim të zonës së servisuar dhe hiqet nga zona e sipërme me shpejtësi rrjedhjeje M në = M etj. Në nivelin e majës së zonës së shërbimit, shpejtësia e rrjedhës së ajrit në rrjedhë është M p. Rritja e rrjedhës së ajrit në rrjedhën e furnizimit ndodh për shkak të ajrit qarkullues të shkëputur nga rryma.

Le të prezantojmë kufijtë e kushtëzuar të rrjedhave - sipërfaqet në të cilat shpejtësitë kanë vetëm komponentë normalë ndaj tyre. Në Fig. 1b, kufijtë e rrjedhës tregohen me një vijë të ndërprerë. Më pas nxjerrim në pah vëllimet e llogaritura: zona e shërbimit (hapësirë ​​me prani të vazhdueshme të njerëzve); vëllimet e rrymave konvektive të rrymës së furnizimit dhe murit. Drejtimi i rrjedhave konvektive të murit varet nga raporti i temperaturave të sipërfaqes së brendshme të strukturave mbyllëse të jashtme dhe ajrit përreth. Në Fig. Figura 1b tregon një diagram me një rrjedhje konvektive të murit zbritës.

Pra, temperatura e ajrit në zonën e shërbimit t wz është formuar si rezultat i përzierjes së ajrit nga avionët e furnizimit, rrjedhat konvektive në mur dhe inputet konvektive të nxehtësisë nga sipërfaqet e brendshme dyshemeja dhe muret.

Duke marrë parasysh skemat e zhvilluara të shkëmbimit të nxehtësisë dhe qarkullimit të rrjedhës së ajrit (Fig. 1), ne do të hartojmë ekuacionet e bilancit të nxehtësisë-ajrit për vëllimet e alokuara:

Këtu Me— kapaciteti i nxehtësisë së ajrit, J/(kg °C); P nga është fuqia e sistemit të ngrohjes rrezatuese me gaz, W; P me dhe P* c - transferimi konvektiv i nxehtësisë nga sipërfaqet e brendshme të murit brenda zonës së shërbimit dhe murit mbi zonën e shërbimit, W; t faqe, t c dhe t wz - temperaturat e ajrit në rrjedhën e furnizimit në hyrje të zonës së punës, në rrjedhën konvektive të murit dhe në zona e punës, °C; P tp - humbja e nxehtësisë së dhomës, W, e barabartë me sasinë e humbjes së nxehtësisë përmes strukturave të jashtme mbyllëse:

Shkalla e rrjedhës së ajrit në rrjedhën e furnizimit në hyrje të zonës së shërbimit llogaritet duke përdorur varësitë e marra nga M. I. Grimitlin.

Për shembull, për shpërndarësit e ajrit që krijojnë avionë kompaktë, shpejtësia e rrjedhës në avion është e barabartë me:

Ku m— koeficienti i zbutjes së shpejtësisë; F 0 - zona e seksionit kryq të tubit të hyrjes së shpërndarësit të ajrit, m 2; x— distanca nga shpërndarësi i ajrit deri në hyrje të zonës së shërbimit, m; TE n është koeficienti joizotermik.

Rrjedha e ajrit në rrjedhën konvektive pranë murit përcaktohet nga:

Ku t c është temperatura e sipërfaqes së brendshme të mureve të jashtme, °C.

Ekuacionet e bilancit të nxehtësisë për sipërfaqet kufitare kanë formën:

Këtu P c , P*c, P pl dhe P pt - transferimi konvektiv i nxehtësisë nga sipërfaqet e brendshme të murit brenda zonës së shërbimit - muret mbi zonën e shërbimit, dyshemenë dhe mbulesën, përkatësisht; P tp.s, P* tp.s, P tp.pl, P tp.pt - humbja e nxehtësisë përmes strukturave përkatëse; W me, W*c, W pl, W pt - flukset rrezatuese të nxehtësisë nga emetuesi që mbërrijnë në këto sipërfaqe. Transferimi konvektiv i nxehtësisë përcaktohet nga varësia e njohur:

Ku m J është një koeficient i përcaktuar duke marrë parasysh pozicionin e sipërfaqes dhe drejtimin e rrjedhës së nxehtësisë; F J-sipërfaqja, m2; Δ t J është diferenca e temperaturës ndërmjet sipërfaqes dhe ajrit përreth, °C; J- indeksi i llojit të sipërfaqes.

Humbja e nxehtësisë P tJ mund të shprehet si

Ku t n - temperatura e ajrit të jashtëm, °C; t J-temperatura e sipërfaqeve të brendshme të strukturave të jashtme mbyllëse, °C; R Dhe R n - rezistenca termike dhe transferimi i nxehtësisë së gardhit të jashtëm, m 2 °C/W.

Është marrë një model matematikor i proceseve të transferimit të nxehtësisë dhe masës nën veprimin e kombinuar të ngrohjes rrezatuese dhe ventilimit. Rezultatet e zgjidhjes na lejojnë të marrim karakteristikat kryesore të regjimit termik gjatë projektimit të sistemeve të ngrohjes rrezatuese për ndërtesa për qëllime të ndryshme, i pajisur me sisteme ventilimi

Nxehtësia rrezatuese rrjedh nga emetuesit e sistemeve të ngrohjes rrezatuese Wj llogariten përmes zonave të ndërsjella të rrezatimit duke përdorur metodën për orientimin arbitrar të emetuesve dhe sipërfaqeve përreth:

Ku Me 0 është emetimi i një trupi absolutisht të zi, W/(m 2 K 4); ε IJ - shkalla e reduktuar e emetimit të sipërfaqeve të përfshira në shkëmbimin e nxehtësisë I Dhe J; H IJ - zona e ndërsjellë e rrezatimit të sipërfaqeve I Dhe J, m2; T I është temperatura mesatare e sipërfaqes rrezatuese, e përcaktuar nga bilanci termik i radiatorit, K; T J është temperatura e sipërfaqes marrëse të nxehtësisë, K.

Kur zëvendësojmë shprehjet për rrjedhat e nxehtësisë dhe shpejtësinë e rrjedhës së ajrit në avionë, marrim një sistem ekuacionesh që janë një model i përafërt matematikor i proceseve të transferimit të nxehtësisë dhe masës gjatë ngrohjes rrezatuese. Programet standarde kompjuterike mund të përdoren për të zgjidhur sistemin.

Është marrë një model matematikor i proceseve të transferimit të nxehtësisë dhe masës nën veprimin e kombinuar të ngrohjes rrezatuese dhe ventilimit. Rezultatet e zgjidhjes bëjnë të mundur marrjen e karakteristikave kryesore të regjimit termik gjatë projektimit të sistemeve të ngrohjes rrezatuese për ndërtesa për qëllime të ndryshme të pajisura me sisteme ventilimi.