Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Методы расчета тепловых процессов в стационарном переключающемся регенеративном теплоутилизаторе

Диссертация: Методы расчета тепловых процессов в стационарном переключающемся регенеративном теплоутилизаторе
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Существует два основных способа использования теплового потенциала вентиляционных выбросов, рециркуляция удаляемого воздуха и теплоутилизация с использованием теплообменных аппаратов. Рециркуляция вентиляционных потоков во многих случаях ограничена санитарными нормами и не допускается, если в удаляемом воздухе содержатся вредные примеси. Вследствие этого при вентиляции бытовых и офисных… Читать ещё >

Методы расчета тепловых процессов в стационарном переключающемся регенеративном теплоутилизаторе (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Обзор литературных источников. Цели и задачи исследования
    • 1. 1. Требования, предъявляемые к локальным системам кондиционирования и вентиляции
    • 1. 2. Конструкция и принципы работы регенеративных теплоутилизаторов в системах кондиционирования воздуха
    • 1. 3. Обзор методов расчета и результатов экспериментальных исследований регенеративных теплообменников

Одним из условий для нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение необходимых санитарно-гигиенических норм в жилых и производственных помещениях. Параметры микроклимата (газовый состав, температура, влажность, концентрация аэрозолей, скорость движения воздуха) оказывают влияние на самочувствие человека и его работоспособность. Для поддержания параметров микроклимата на требуемом или приемлемом уровне, примёняют разные системы кондиционирования воздуха.

Согласно нормативным документам [22, 72, 73], оптимальными условиями пребывания человека в жилых и производственных помещениях является температура 20−22°С при относительной влажности в 35−45% и скорости движения воздуха не боле 0,2 м/с.

Современные системы отопления вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) являются сложными инженерными объектами, интегрированными в домовые, квартальные и городские энергетические и коммуникационные системы [82]. Капитальные затраты на устройство таких систем согласно [73], достигают 20% от общей стоимости зданий, а эксплуатационные — 25 — 40% общей стоимости эксплуатации [75]. В современных системах жизнеобеспечения для экономии энергии активно используются вторичные энергетические ресурсы, такие, как теплота удаляемого из помещения воздуха [40, 68].

Существует два основных способа использования теплового потенциала вентиляционных выбросов, рециркуляция удаляемого воздуха и теплоутилизация с использованием теплообменных аппаратов. Рециркуляция вентиляционных потоков во многих случаях ограничена санитарными нормами и не допускается, если в удаляемом воздухе содержатся вредные примеси. Вследствие этого при вентиляции бытовых и офисных помещений, наибольшее распространение получили воздушные теплообменники разных конструкций, использующие принцип регенерации или рекуперации теплоты [6, 37].

В процессе работы регенеративных (от латинского regenero — вновь произвожу) теплоутилизаторов одна и та же поверхность насадки попеременно омывается теплым и холодным потоками газов. Процесс аккумуляции тепла происходит в период времени, когда удаляемый из помещения теплый воздух обдувает более холодную насадку. При смене направления подачи воздуха происходит процесс регенерации теплоты, т. е. поступающий в помещение из окружающей среды воздух подогревается более теплой насадкой.

Применение регенеративных теплообменников позволяет снизить потребление энергии до 60% при сравнительно невысоких капитальных вложениях [7, 36, 44]. В связи с этим, при совершенствовании систем теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха значительное внимание необходимо уделить тепловой эффективности и оптимизации конструкции таких регенераторов [28, 45].

Потребность в энергоэффективных системах кондиционирования и вентиляции определяет необходимость детального рассмотрения нестационарного процесса теплообмена, характерного для регенеративного теплоутилизатора [59, 77]. Нужно отметить, что большинство исследований теплоутилизаторов представленных в литературе касаются в основном процессов, имеющих место в рекуперативных и регенеративных установках, применяемых на промышленном производстве [27]. Особенностями таких теплообменников является работа в условиях значительной разности температур и давлений, высокой агрессивности сред, а также большого расхода теплоносителя. Все это в большинстве случаев не характерно для бытовых помещений.

В даннойработе представлены результаты расчетных и экспериментальных исследований стационарных переключающихся регенеративных теплоутилизаторов (СПРТ) локальных систем вентиляции воздуха малой производительности.

Первая глава диссертации посвящена обзору литературных источников и содержит доступную информацию о методах расчета СПРТ и экспериментальных данных, полученных для них. Определены главные направления исследования и сформулированы задачи, решение которых необходимо для повышения эффективности систем локальной вентиляции.

Во второй главе приведена математическая модель тепловых процессов в СПРТ. Сформирован разностный аналог дифференциальных уравнений и краевых условий разработанной математической модели. Представлены структура и интерфейс компьютерной программы расчета температурных полей воздуха и насадки, что позволяет оценить влияние основных режимных, конструктивных и теплофизических параметров на тепловую эффективность регенератора.

Следующая третья глава содержит описание экспериментальных стендов, измерительных приборов и систем, а также методики экспериментальных исследований регенеративных теплоутилизаторов с различными теплоаккумулирующими насадками. Приведены результаты тепловых и аэродинамических исследований процесса теплообмена. Выполнен анализ погрешностей измерений. Полученные экспериментальные данные после усреднения результатов измерений представлены в виде диаграмм.

В последней четвертой главе проводится сравнение данных полученных в ходе эксперимента с результатами расчетных исследований выполненных на основе разработанной математической модели реализованной в виде компьютерной программы. Приведены результаты расчетного исследования тепловых процессов в единичном канале регенератора полученные методами вычислительной гидродинамики (CFD в пакете STAR — CD).

В Заключении приведены основные результаты выполненного исследования и даются рекомендации по проектированию СПРТ.

Основные результаты, выводы и рекомендации.

В работе проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование стационарного переключающегося регенеративного теплоутилизатора (СПРТ).

1. Разработана методика расчета тепловых процессов в СПРТ, позволяющая вычислять нестационарные температурные поля вентиляционных потоков воздуха и теплоаккумулирующей насадки в широком диапазоне режимных и конструктивных параметров.

2. Разработана модель установившегося циклического движения воздуха в единичном канале, реализованная методами вычислительной гидродинамики в пакете STAR — CD. По результатам расчетных исследований определены коэффициенты теплоотдачи для различных режимов работы СПРТ.

3. Предложенные математические модели и алгоритмы реализованы в среде Visual Basic в виде программного комплекса инженерного расчета СПРТ.

4. Разработана методика экспериментального исследования и проведены исследования двух СПРТ.

5. Сопоставление результатов расчетных и экспериментальных исследований подтвердило адекватность и достоверность моделей, алгоритмов и программ расчета СПРТ.

Анализ результатов экспериментального и расчетного исследований позволяет сформулировать рекомендации по повышению эффективности исследованных теплоутилизаторов:

• Необходимо обеспечить близость расходов приточного и вытяжного воздуха, что может быть достигнуто за счет подбора частот вращения вентилятора или продолжительности циклов регенерации и аккумуляции.

• При определении расходов воздуха через СПРТ необходимо учитывать ветровой напор и влияние предустановленной вытяжной вентиляции.

Для увеличения ассимиляции приточного воздуха в вентилируемом помещении целесообразно в цикле работы вентилятора предусмотреть его остановку (стоянку) между этапами регенерации и аккумуляции.

• При выборе материала исследованных теплоаккумулирующих насадок предпочтительными являются материалы, имеющие высокую плотность и теплоемкость, теплопроводность не оказывает заметного влияния на эффективность СПРТ.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A.A. Теплообмен в каналах прямоугольного поперечного сечения.//Автореферат диссертации на соискание уч. степ. канд. наук-Харьков, 1986.- 16 с.
  2. Г. Н. Прикладная газовая динамика. —М.: Наука, 1976. -888с
  3. А. Д., Животовский JI. С., Иванов JI. П., Гидравлика и аэродинамика. —М.: Стройиздат, 1987.-414с.
  4. В. JI. Техническая керамика, 2 изд., М., 1984.
  5. А. В., Бухарин Н. Н., Пекарев В. И., Сакун И. А., Тимофеевский JI. С. Холодильные машины. Санкт — Петербург, 1997.
  6. Н.В., Пронин В. А. Энергоэффективные теплообменники в системах вентиляции// Теплоэнергоэффективные технологии. Информационный бюллетень № 3 (32).- 2003. с.41−43.
  7. Е. М. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях.-М.: Евроклимат, 2006.-640с. ,
  8. В. Н., Кокорин О. Я., Петров JI. В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение.-М.: Строиздат. 1985.-367с.
  9. В.Н., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.- М.: Стройиздат, 1983.-319 с.
  10. В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия, 1973. — 296 с.
  11. П.Бурцев С. И., Цветков Ю. Н. Влажный воздух. Состав и свойства — СПб.: СПбГАХПТ, 1998.- 146 с.
  12. Бэр Г. Д. Техническая термодинамика: Пер. с нем. — М.: Мир, 1977 —518 с.
  13. В. А., Гаврилов А. И., Каменецкий К. К., Соболь Е. В. Параметрическое исследование регенеративного теплообменника.// Вестник МАХ, 2010, № 1, с. 32−35.
  14. Внутренние санитарно-технические устройства. В Зч. 43. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2/Б.В. Баркалов и др.-М.: Стройиздат, 1992.-416с.
  15. Д., Козич Д. Влажный воздух: термодинамические свойства и применение: Пер. с сербохорватского-М.: Энергоатомиздат, 1984. 136 с.
  16. М.П., Новиков И. И. Термодинамика. Учебное пособие для вузов М: Машиностроение, 1972. — 672 с.
  17. М.П., Новиков И. И. Техническая термодинамика. M.-JL: Гос. энергетическое изд-во, 1955. — 336 с.
  18. A.A. Об оптимизации работы установок кондиционирования воздуха//Холодильная техника, 1982, № 6. — с. 9−12.
  19. X., Лейн В. Аэрозоли пыли, дымы и туманы. 2-е изд.: Пер. с англ. -JL: Химия, 1972 — 428 с.
  20. ГОСТ 12.1.005−88. «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.»
  21. В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. 2-е изд, перераб. и доп. — JL: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние. 1988.-304с.
  22. Ю. С., Нефелов С. В. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. -М.: Стройиздат. 1984.-388с.
  23. Дж. Уайт, Д. Чойд. Полиэтилен, полипропилен и другие полеолефины, Професия., 2006.
  24. A.A. Конвективный перенос в теплообменниках. — М.: Наука, 1982.-472 с.
  25. О. П., Чачанидзе М. К. Регенеративный теплообменник с вращающимися воздушными катерами., 1984.-сЗ.
  26. О.П. Выбор оборудования для утилизации тепла и холода в системах кондиционирования воздуха//Холодильная техника, 1982, № 6. с. 12−15.
  27. О. П., Чачанидзе М. К. Автоматизация расчета теплообмена для регенеративного утилизатора. 1984.-с2.
  28. И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.-М.: Машиностроение. 1992.-672с.
  29. В. П. Креслинь А. Я. Вращающиеся тепло- и массообменные аппараты для систем вентиляции и КВ водоснабжение и санитарная техника. 1976, № 10, с. 35−37.
  30. О. Т. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. X.: Вища шк. Изд. При харьк. Ун-те. 1985. 384с.
  31. В.П., Осипова В. А., Сукомел A.C. Теплопередача: Учебник для вузов. М.: Энергоиздат, 1981. — 416 с.
  32. В.П. Теплообмен при конденсации. М.: Энергия, 1977.240 с.
  33. Е. Е., Ильин В. П. Исследование и расчет вращающихся регенеративных теплообменников для систем кондиционирования воздуха и вентиляции: исследование, расчет, проектирование санитарно-технических систем. Вып.2-М- 1979, с.21−34.
  34. Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха М.: Стройиздат, 1986. — 267 с.
  35. Н. Теплообменное оборудование для утилизации тепла в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Труды Рижского Политехнического института., Рига, ЛатИнти, 1977.-с37.
  36. В. А., Сычев В. В., Шейдилин А. Е. Прикладная термодинамика. Издательство Мир, Москва, 1977.-493с.
  37. Клаассен Клаас Б. Основы измерений. Датчики и электронные приборы, 3-е изд: Пер. с англ./ К. Б. Клаассен. Долгопрудный: Интеллект, 2008.-350с.
  38. О. Я. Энергосберегающие системы кондиционирования воздуха.-М.: Локальны Энерго Системы. 2007.-256с.
  39. В., Иванов М. Свежий воздух на рабочем месте // Комитет охраны природы.-2002.-№ 9.-С.
  40. Ю. С. Борисоглебская А. П., Антипов А. В. Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию, испытаниям и наладке.-М.:Термокул.2004г.
  41. А. Я. Автоматическое регулирование систем кондиционирования воздуха.-М.: Стройиздат. 1981.-184с.
  42. М. П., Харитонов Б. П. Энергоэффективность систем кондиционирования //АВОК. -2006.-№ 6.-с.76−77.
  43. С.С. Основы теории теплообмена Новосибирск.: наука, 1970.- 659 с.
  44. С.С. Основы теории теплообмена. М: МашГиз, 1957.330с.
  45. С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие-М.: Энергоатомиздат, 1990.-367 с.
  46. В.М. Конвективный тепло- и массообмен: Пер. с англ.- М.: Энергия, 1972.-448 с.
  47. В.М., Лондон A.JI. Компактные теплообменники. — М.: Энергия, 1967−223 с.
  48. В. В., Пронин В. А. Инженерная методика расчета потерь давления в рабочей части вращающегося регенеративного теплоутилизатора.// Вестник МАХ, 2009. № 3, с 28−30.
  49. В. В. Пути повышения эффективности роторных утилизаторов тепла в системах кондиционирования и вентиляции воздуха. Дисс. канд. техн. наук: 05.04.03. СПб. 2009. — 123с.
  50. Е. С. Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин. Измерительные преобразователи. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение, 1983 -320с.
  51. Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, 1978. 736 с.
  52. A.B., Михайлов Ю. А. Теория тепло- и массопереноса М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.-536 с.
  53. А. Датчики влажности компании HoneyWell. // Chipnews, 2005, № 9, с.40−42.
  54. А. Платиновые датчики температуры компании HoneyWell. // Chipnews, 2006, № 7, с.50−53.
  55. М.А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977.-344 с.
  56. П.А., Щербаков Л. А. Тепло- и массообмен при капельной конденсации водяного пара из потока разреженного воздуха в узких каналах прямоугольной формы//ИФЖ 1972, Т.23, № 4, С. 737−742.
  57. П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1991. — 304 с.
  58. Основы гидромеханики / М. К. Овсянников и др.-М.: Транслит. 2006.160с.
  59. В.М., Полежаев В. И., Чудов JI.A. Численное моделирование процессов тепло- и массобмена. — М.: Наука, 1984. — 288 с.
  60. С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости —М.: Энергоатомиздат, 1984. — 150 с.
  61. .С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия, 1967. — 412 с.
  62. В.П. Теплотехнические измерения и приборы: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов». -М.: Энергия, 1978 704 с.
  63. Ю.Н. Тепло- и массоотдача влажного воздуха//Теплоэнергетика- 1961, № 6, С. 11−15.
  64. Т. Оптимизация в технике. М.: Мир. В 2 Т.
  65. Г. С. Гидрогазодинамика. -М.: Машиностроение, 1990.384с.
  66. Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. Физические основы и вычислительные методы. — М.: Мир, 1987. — 592 с.
  67. H.A. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. М.: Гос. изд-во технико-теоретической лит-ры, 1955. — 519 с.
  68. СНиП 2.08.01−89* «Жилые здания».
  69. СНиП 2.04.05−91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»
  70. А.П. Расчетные модели теплообмена при контактной конденсации//Теплоэнергетика, 1990 .-№ 10.
  71. А. Г. Автоматизация систем кондиционирования воздуха и вентиляции.-JI.: Стройиздат. 1984.-148с.
  72. Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем — СПб.: АНО НПО «Мир и семья», 2002. -1154 с.
  73. Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Общая часть. Л.: ВВИТКУ, 1970. — 544 с.
  74. М. Н., Фридман А. Н., Кудряшева Ж. Ф. Качество измерений. Метрологически справочная книга. Л.: Лениздат, 1987 297с.
  75. Теоретические основы тепло- и хладотехники. 4.1. Техническая термодинамика / под ред. Э. И. Гуйго.-Л.: Издательство Ленинградского университета. 1974. -285с.
  76. В.И., Терехов В. В., Шаров К. А. Тепло- и массообмен при конденсации водяного пара из влажного воздуха//ИФЖ- 1998, Т.71, № 5, С. 788−794.
  77. В. Б. Схемотехника измерительных устройств: -М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.
  78. В. С. Автоматизация холодильных машин и установок. — М.: Легкая и пищевая промышленность. 1982.-304с.
  79. X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. Справочник: Пер. с англ.- М.: Атомиздат, 1979. 212 с.
  80. Дж. Современные датчики. Справочник. М.: Техносфера, 2005.-592с.
  81. X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе: Пер. с нем. -М.: Энергоиздат, 1981.— 383 с.
  82. Холодильная техника. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин: Справочник. -М.: Легкая и пищевая промышленность. 1984. -248с.
  83. Ф. Ф., Б. А. Григорьев Тепломассообмен. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 550с.
  84. А. В. Методология численного анализа и математическое моделирование тепловых и гидродинамических процессов в узлах жидкостноготрения судовых энергетических установок. Дисс. д-ра техн наук: 05.13.18: СПб., 2005. 302с. РГБ ОД, 71:05−5/510.
  85. А. В., Васильев В. А. Моделирование поверхностей трения механических узлов криогенных систем.// Вестник МАХ, 2009, № 4, с." 38−40.
  86. Я., Петела Р. Эксергия: Пер. с польск— М.: Энергия, 1968.280 с.
  87. Г. Теория пограничного слоя: Пер. с нем. М.: Наука, 1969.- 742 с.
  88. Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена: Пер. с англ.— M.-JL: Госэнергоиздат, 1961.-680 с.
  89. .Н. Теплопередача —М.: Высшая школа, 1981- 319 с.
  90. .Н. Техническая термодинамика. Теплопередача— М.: Высшая школа, 1988.-478 с.
  91. Besant, R. W. and Simonson С. J., 2000, Air-to-air recovery, ASHRAE Journal, 42(5), 31−42.
  92. Cox M. and Stevens R. K. P., The regenerative heat exchanger for gasturbine power-plant. «The Inst, of Mech. Eng. Proc.» 163, № 60, 1950, p. 193 205.
  93. Hausen H. Survey of the heat transfer theories in regenerators. Heat exchangers design and theory. McGraw Hill Book Company, 1974, pp. 207−221.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!