Повышение эффективности работы системы естественной вентиляции при формировании теплового движения воздуха тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.03, кандидат наук Абрамкина Дарья Викторовна

• Абрамкина Дарья Викторовна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Абрамкина Дарья Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ МНОГОЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ЗДАНИЯ В ТЕПЛЫЙ И ПЕРЕХОДНЫЙ ПЕРИОДЫ ГОДА

1.1. Методы проведения оценки и контроля эффективности работы систем естественной вентиляции

1.1.1. Расчетное обоснование границ эксплуатации канальных систем естественной вентиляции

1.1.2. Экспериментальное исследование работы канальных систем естественной вентиляции в теплый и переходный периоды года

1.1.3. Социологические исследования

1.2. Технологии, направленные на обеспечение стабильной работы систем естественной вентиляции

1.2.1. Системы вентиляции с ветровым побуждением

1.2.2. Системы вентиляции с тепловым побуждением

1.2.3. Гибридные системы вентиляции

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ВНУТРЕНЯЯ ЗАДАЧА СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ ДЛЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИС ТЕПЛОВЫМ ПОБУЖДЕНИЕМ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА

2.1. Общая постановка задачи и предмета исследований

2.2. Исследование свободной конвекции в системе вентиляции с тепловым побуждением последнего этажа жилого здания

2.2.1. Физическая постановка задачи моделирования

2.2.2. Математическая постановка задачи моделирования и основные предположения

2.3. Выбор методологии исследования

2.4. Исследование устойчивости конвективного течения в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха со сборным вертикальным каналом

2.5. Алгоритм расчета систем вентиляции с тепловым побуждением

движения воздуха

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ В СИСТЕМЕ ВЕНТИЛЯЦИИ С ТЕПЛОВЫМ ПОБУЖДЕНИЕМ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА

3.1. Сравнение различных способов теплового побуждения движения воздуха в системе вентиляции

3.1.1. Нагрев нижней части вентиляционного канала

3.1.2. Горизонтальный нагрев вентиляционного канала

3.1.3. Вертикальный нагрев вентиляционного канала

3.1.4. Нагрев всех стенок вентиляционного канала

3.2. Выбор конструктивных параметров и месторасположения нагрева вентиляционного канала

3.3. Результаты математического моделирования системы вентиляции с

тепловым побуждением со сборным вертикальным каналом

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ С ТЕПЛОВЫМ ПОБУЖДЕНИЕМ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА

4.1. Описание экспериментальной установки

4.2. Методика проведения экспериментального исследования

4.3. Обработка и анализ экспериментальных данных

4.3.1. Результаты измерений средней скорости воздуха на входе в вентиляционный канал

4.3.2. Результаты измерений температуры воздушного потока по высоте вентиляционного канала

4.3.3. Определение коэффициентов конвективной теплоотдачи

4.4. Определение погрешности результатов экспериментального

исследования

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СИСТЕМ

ВЕНТИЛЯЦИИ С ТЕПЛОВЫМ ПОБУЖДЕНИЕМ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА

5.1. Технико-экономическое обоснование применения систем вентиляции с

тепловым побуждением движения воздуха

5.1.1. Капитальные затраты

5.1.2. Эксплуатационные затраты

5.1.3. Совокупные дисконтируемые затраты и срок окупаемости системы

вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха

5.2 Рекомендации по проектированию и монтажу систем вентиляции с

тепловым побуждением движения воздуха за счет электрообогрева

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРОЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы системы естественной вентиляции при формировании теплового движения воздуха»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования.

Согласно сведениям Федеральной службы государственной статистики большую часть жилого фонда г. Москвы составляют дома, построенные в период с 1956 по 1990 гг. Основной особенностью этих сооружений является то, что в них предусматривались канальные системы естественной вентиляции. Такая тенденция жилищного строительства сохраняется и в настоящее время, что связано со сравнительно невысокими капитальными и эксплуатационными затратами, простотой обслуживания и долговечностью подобных систем.

Существующие системы естественной вентиляции обладают рядом недостатков. В холодный период года естественная вентиляция в полной мере обеспечивает требуемый воздухообмен, что связано с наличием достаточной разности температур между наружным и внутренним воздухом в помещении. Однако в теплый и переходный периоды года работа систем оказывается неэффективной. Фактически, в данное время года, вентиляция осуществляется в основном за счет обеспечения периодического проветривания, но подобный подход порождает проблему создания требуемого микроклимата в помещениях санитарных узлов. Эффективность естественного проветривания зависит от силы и направления ветра и может значительно различаться в течение суток. Согласно сведениям Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) средняя скорость ветра на территории РФ из года в год уменьшается в течение всех сезонов. Наибольшие отрицательные аномалии имеют место в Европейской части России. Увеличение плотности и этажности городской застройки приводит к образованию зон с пониженными скоростями воздуха, что зачастую создает неблагоприятные условия для пребывания человека в помещении.

В связи с вышесказанным, исследование, направленное на оптимизацию работы канальных систем вентиляции в теплый и переходный периоды года, является актуальной научной задачей.

Степень разработанности темы исследования.

В современных научных работах, посвященных исследованию систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха, рассматривались лишь конструкции с радиационным подогревом лучепрозрачных вытяжных каналов, размещаемых снаружи здания. Однако подобные системы удобно использовать только при малоэтажном строительстве, что связано со значительной площадью поперечного сечения воздуховодов. На внутренней поверхности воздуховодов при определенных условиях в холодный период года может образовываться конденсат, что вызывает постепенное разрушение конструкции вентиляционного канала.

Наружное размещение прозрачных вентиляционных каналов в жилом здании может значительно испортить внешний облик сооружения, что связано с высоким уровнем загрязненности удаляемого воздуха из помещений кухни и санузла. Чистка внутреннего пространства подобных воздуховодов включает в себя более дорогостоящие операции, чем при использовании традиционных систем.

Таким образом, одной из задач настоящего исследования является проверка возможности реализации теплового побуждения для существующей конструкции систем естественной вентиляции многоэтажного жилого здания, основанной на подробном анализе характера движения формирующихся конвективных течений в нагреваемом канале.

Исследованию свободного конвективного течения воздуха в условиях внутренней задачи посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: Г.А. Остроумова [1], Г.З. Гершуни [2], С.В. Патанкара [3], Б. Гебхарта [4, 5], В.Н. Варапаева [6, 7] и др. Данный вопрос был изучен с точки зрения

различных областей науки: геофизики [8, 9, 10], ракетостроения [11], строительной теплофизики [12, 13] и прикладной математики [14, 15].

Объектом исследования являются канальные системы вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха.

Предметом исследования являются свободные конвективные течения воздуха, формирующиеся в нагреваемых вентиляционных каналах.

Целью исследования является повышение эффективности работы систем вентиляции многоэтажного жилого здания за счет применения теплового побуждения движения воздуха в теплый и переходный периоды года.

Для достижения поставленной цели исследования, были сформулированы следующие научные задачи:

1. Провести оценку работоспособности систем естественной вентиляции многоэтажных жилых зданий, и выявить причины, препятствующие их работе;

2. Проанализировать существующие технологии, направленные на обеспечение стабильной работы систем естественной вентиляции в течение года;

3. Разработать математическую модель процессов теплообмена в вентиляционном канале при движении свободноконвективных потоков, формирующихся в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха;

4. Разработать конструктивное решение системы вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха для типового жилищного строительства;

5. Составить алгоритм расчета систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха, с учетом разработанной модели для анализа качественной структуры свободноконвективных потоков на основе программного комплекса Ansys Fluent;

6. Провести экспериментальное исследование процессов

конвективного теплообмена в вытяжных каналах системы вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха.

Методологической основой исследования являются:

- существующие теоретические положения и экспериментальные исследования отечественных и зарубежных ученых в области свободной конвекции, а так же теплового побуждения систем вентиляции;

- стандартные методики численного моделирования свободных конвективных потоков воздуха в условиях внутренней задачи.

Основные методы, используемые в диссертационной работе:

1. Численное моделирование производилось с помощью CFD моделирования, основанного на методе конечных объемов с неструктурированной сеткой;

2. Методика экспериментального исследования основывалась на требованиях государственных стандартов по аэродинамическим испытаниям вентиляционных систем и базировалась на показаниях поверенных приборов;

3. Социологический опрос проводился с помощью выборочного исследования в форме анкетирования.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель процессов теплообмена в вентиляционном канале при движении свободноконвективных потоков, формирующихся в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха;

2. Доказано наличие зависимости средней скорости воздушного потока на входе в вентиляционный канал от расчетной разности условной температуры на стенке воздуховода и температуры внутреннего воздуха в помещении;

3. Определены длины участков стабилизации течения после вентиляционного отвода при различных способах нагрева вентиляционного канала;

4. Разработана методика определения локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи для систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы:

1. Применительно к проблематике диссертации результативно использован метод расчета коэффициента обеспеченности воздухообмена, на основе которого был обоснован период применения теплового побуждения движения воздуха;

2. Изложены условия применения и составлена классификация существующих технологий, направленных на обеспечение стабильной работы систем естественной вентиляции в течение года;

3. Изучена качественная структура свободноконвективных потоков, формирующихся в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха при различных способах нагрева вентиляционного канала.

Практическая значимость работы:

1. Разработан алгоритм расчета систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха, позволяющий определить изменение температуры и скорости воздушного потока по высоте вентиляционного канала.

2. Определены геометрические характеристики вентиляционного канала, и месторасположение его нагрева, позволяющие обеспечить стабильный расход воздуха в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха;

3. Разработана методика определения локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи для систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха;

4. Представлены результаты исследования устойчивости конвективных течений в системе вентиляции с тепловым побуждением

движения воздуха со сборным вертикальным каналом, которые позволили выявить причины изменения объемного расхода воздуха по высоте здания;

5. Создана система практических рекомендации по эксплуатации систем естественной вентиляции, разработанная на основе проведенной оценки работоспособности существующих систем.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов обусловлена использованием фундаментальных физических законов, корректностью математических постановок задач, использованием современных апробированных методов численного моделирования и верифицированных методик экспериментальных исследований, сопоставлением полученных результатов с аналитическими, численными и экспериментальными исследованиями других авторов.

Внедрение результатов работы. Результаты работы были использованы на предприятии путем производства образцов опытной партии воздуховодов систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха за счет электрического нагрева.

Личный вклад соискателя заключается:

1. В непосредственном участии в разработке научной проблемы;

2. В проведении математического моделирования свободноконвективных течений, формирующихся в нагреваемом канале и натурных исследований режимов работы системы вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха, обработке и анализе полученных результатов.

Апробация и публикация результатов работы. Основные результаты работы были представлены на:

Международном конкурсе на лучший проект в сфере энергосбережения и энергоэффективности в номинации «Лучшее инженерно-техническое решение по повышению энергетической эффективности и по энергосбережению в зданиях, сооружениях и строениях», г. Москва, 2016 г.; Профессиональном конкурсе НОПРИЗ на лучший проект - 2017 в

номинации проектов, представленных студентами и аспирантами вузов, молодыми архитекторами, г. Москва, 2017г.; Научно-практической конференции «Технологии в инженерно-экологическом строительстве, механизации и жилищно-коммунальном комплексе», г. Москва, 2017 г.; XXI Международной научной конференции «Строительство - формирование среды жизнедеятельности», г. Москва, 2018 г.; Всероссийском конкурсе научно-технических и научно-исследовательских проектов «Молодёжные инновации», г. Москва, 2018 г.; научном семинаре «Modem problems of engineering sciences and their solutions. Experience of interuniversity coopération», г. Москва, 2018 г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 10 научных работах, в том числе в 6 рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК, 1 работа опубликована в журнале, индексируемом в международной реферативной базе Scopus.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанная математическая модель процессов теплообмена в вентиляционном канале при движении свободноконвективных потоков, формирующихся в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха;

2. Разработанная методика определения локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи для систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха;

3. Результаты натурного исследования по определению профилей температуры, локальных и средних коэффициентов конвективной теплоотдачи воздушного потока по высоте вентиляционного канала при различной расчетной разности условной температуры на стенке воздуховода и температуры внутреннего воздуха в помещении;

4. Составленный алгоритм расчета систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха, с учетом разработанной модели для анализа

качественной структуры свободноконвективных потоков на основе программного комплекса Ansys Fluent. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающей 116 наименований, в том числе 23 иностранных и приложений. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 86 рисунков и 9 таблиц.

ГЛАВА 1. ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ МНОГОЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ЗДАНИЯ В ТЕПЛЫЙ И ПЕРЕХОДНЫЙ ПЕРИОДЫ ГОДА.

1.1 Методы проведения оценки и контроля эффективности работы

систем естественной вентиляции.

Общественные и жилые многоэтажные здания играют ведущую роль в современном градостроительстве. Отличительными особенностями данных сооружений является унификация и типизация архитектурных и инженерно -технических решений [16]. Большую часть жилого фонда города Москвы составляют типовые многоэтажные дома, оборудованные канальными системами естественной вентиляции.

Системы естественной вентиляции обладают рядом преимуществ: долговечностью, простотой обслуживания, невысокими капитальными и эксплуатационными затратами. Кроме того, организация естественного проветривания улучшает аэроионный состав воздуха в помещении [17].

Основной задачей систем вентиляции является поддержание состояния воздушной среды, благоприятной для пребывания человека и выполнения технологических процессов [18]. Для жилых зданий главной целью является создание комфортного микроклимата для человека, что включает в себя: с одной стороны, обеспечение допустимого качества внутреннего воздуха, с другой стороны, создание благоприятных тепловых условий.

Минимальный воздухообмен должен обеспечивать удаление вредных (загрязняющих) веществ, выделяемых человеком, отделочными материалами и мебелью, продуктов горения при приготовлении пищи, влаги при стирке белья или гигиенических процедурах, а так же поступления избыточной теплоты в помещение. Величина требуемого воздухообмена помещений жилых многоэтажных зданий регламентируется СП 54.13330.2016. Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003.

[19], Таблица 1. Наибольшее значение комфорта внутренней среды жилых помещений имеет место для людей, которые, с одной стороны, наиболее восприимчивы к ее влиянию, а с другой стороны, проводят в жилище больше времени. К данной группе населения относятся: дети (особенно младшего возраста), неработающие женщины (в первую очередь беременные), больные и пожилые люди [20]. Таким образом, оценка санитарно-гигиенической эффективности работы систем вентиляции жилых зданий определяется степенью обеспечения требуемых параметров внутреннего микроклимата помещения исходя из создания комфортных условий для человека.

Таблица 1 - Кратность воздухообмена в помещениях жилых зданий в

режиме обслуживания.

Помещение Величина воздухообмена

Спальная, общая, детская комнаты при общей площади квартиры на одного человека менее 20 м 3 2 3 м /ч на 1 м жилой площади

То же, при общей площади квартиры на одного человека более 20 м2 30 м /ч на одного человека, но не менее 0,35 ч-1

Кладовая, бельевая, гардеробная 0,2 ч-1

Кухня с электроплитой 60 м3/ч

Помещение с газоиспользующим оборудованием 100 м3/ч

Помещение с теплогенераторами общей теплопроизводительностью до 50 кВт:

с открытой камерой сгорания 100 м3/ч**

с закрытой камерой сгорания 1,0 м3 /ч**

Ванная, душевая, туалет, совмещенный санузел 25 м3/ч

Машинное отделение лифта По расчету

Мусоросборная камера 1,0*

* Воздухообмен по кратности следует определять по общему объему квартиры. ** При установке газовой плиты воздухообмен следует увеличить на 100 м3/ч.

Наиболее эффективным подходом к оценке качества работы систем вентиляции является проведение комплексных ситуационных исследований, включающих в себя натурные обследования сооружения и его инженерных систем, физико-математическое моделирование теплового и воздушного режима помещений, социологические опросы и интервью с инженерами, архитекторами и людьми, эксплуатирующими рассматриваемое здание. В основе данного подхода лежит метод триангуляции - рассмотрение фиксированного понятия или явления с двух или более сторон [21]. Этот термин относится к повторяющемуся процессу сравнения и проверки данных из различных источников информации, таким образом, повышая надежность и обоснованность результатов исследования.

Представленный подход может применяться ко всему зданию в целом, отдельным областям помещения (например, рабочим местам на предприятии) или местоположениям в пределах одной зоны.

1.1.1 Расчетное обоснование границ эксплуатации канальных систем естественной вентиляции.

Оценка и контроль эффективности работы систем естественной вентиляции является сложной задачей, поскольку скорость и расход воздуха зависят от воздействия природных движущих сил: ветра и теплового напора, и значительно меняются в течение года. В связи вышесказанным, был проведен анализ обеспеченности воздухообмена при применении канальных систем естественной вентиляции согласно методике М.В. Бодрова и В.Ю. Кузина, представленной в [22].

Канальные системы естественной вентиляции жилых и общественных зданий рассчитываются на разность плотностей наружного воздуха при температуре ^ = 5°С и внутреннего воздуха при температуре в холодный период года [23]. Таким образом, при данных условиях естественная вентиляция в полной мере обеспечивает требуемый воздухообмен в

помещении. Однако, средняя наружная температура г. Москвы большую часть года превышает расчетную для проектирования систем естественной вентиляции (Рисунок 1).

35,0

и 30,0

°<Я 25,0

Ч 20,0 ГО

§ 15,0

§ 10,0 я

£ 5,0

£ 0,0 я

А -5,0 Л

^-10,0 (Я

&-15,0 Б

§ -20,0 Н -25,0 -30,0

ю

О (Ч Л

а

и

<Ц

Время, год

о

I Л &

и X

Рисунок 1 - Динамика температуры наружного воздуха г. Москвы с января 2011г. по декабрь 2016г. по данным Агрометеорологической станции

ВДНХ

Обоснование границ режимов работы канальных систем естественной вентиляции проводится с помощью коэффициента обеспеченности

воздухообмена п, определяемого по формуле [22]:

п+

пь =--100% , где (1.1)

п+ + п

п+ — число результатов расчета, для случаев, когда фактический воздухообмен , м3/ч, был больше или равен нормативному воздухообмену

Ь , м3/ч;

п~ — число результатов расчета, для случаев, когда фактический

воздухообмен Ьф, м3/ч, был меньше нормативного , м3/ч;

В течение всего периода эксплуатации систем естественной вентиляции должно соблюдаться следующее условие [24]:

пь > 95% (1.2)

Величина фактического воздухообмена, Ьф, м3/ч, определяется по

формуле:

ьФ = К£, (1.3)

Рф - фактическое располагаемое давление, Па;

Рр - расчетное располагаемое давление, Па.

Как показывают исследования [22], учет ветрового давления уменьшает значение коэффициента обеспеченности воздухообмена. В связи с

-5

вышесказанным, величина фактического воздухообмена Ьф, м /ч была определена по формуле:

Т • (Т - Тф)

ТФ • ^ - ТнР)

Кф = К-4|^ , (1.4)

Т - расчетное значение температуры наружного воздуха, °С; Тф - фактическое значение температуры наружного воздуха, °С; т - среднегодовая температура внутреннего воздуха в помещении, °С. Средний коэффициент обеспеченности воздухообмена был рассчитан на период с января 2011 года по декабрь 2016 года. (Рисунок 2)

90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

п. >95% *

У

/

г \

11ериод применения дополнительного побуждения

V У

ч У

ху

^ ¿У

# ^ ^ # ¿г ^

# ^ Л*

Рисунок 2 - Динамика среднего коэффициента обеспеченности воздухообмена для г. Москвы с января 2011 г. по декабрь 2016 г.

Полученные данные позволяют провести обоснование границ эксплуатации канальных систем естественной вентиляции для г. Москвы. Условие (1.5) соблюдается с конца ноября по середину февраля. Таким образом, остальную часть года рекомендуется использовать специализированные технологии, направленные на обеспечение стабильной работы систем естественной вентиляции в течение года, рассмотренные в п. 1.2 Главы 1.

В теплый период года в жилых зданиях, учебных и дошкольных учреждениях осуществляется естественное проветривание помещений. В зависимости от взаимного расположения приточных и вытяжных проемов или окон, а так же от планировки здания, возможно осуществление одностороннего или сквозного проветривания помещений.

При одностороннем проветривании приточный воздух поступает в помещение с той же стороны, что и удаляется. Расположение и количество вентиляционных отверстий определяет распределение температуры внутри помещения [25]. При открытии обоих проемов холодный воздух, поступающий снизу, вытесняет более теплый воздух в помещении, тем самым осуществляя вытяжку через верхнее вентиляционное отверстие. При

увеличении расстояния между проемами, расход вентиляционного воздуха увеличивается. В основном, в типовых жилых домах вентиляция помещения осуществляется через один вентиляционный проем, однако такая система является менее эффективной и обслуживает меньшую площадь помещения (Рисунок 3).

а) б]

Рисунок 3 - Эпюра распределения давления при использовании а) двух

аэрационных проемов; б) при одном аэрационном проеме Сквозная вентиляция — периодическая смена воздуха в помещении, возникающая при открывании проемов, расположенных на различных фасадах здания. Перемещение воздуха возникает при наличии разницы наружных температур у поверхности противоположных фасадов здания, вызванной различной интенсивностью облучения солнечной радиации или ориентацией проемов (во внутренний двор или на улицу), а так же влияния направленного действия ветра. Воздушный поток поступает через окна на наветренном фасаде, и удаляется через окна, расположенные на заветренной стороне. Усредненная величина кратности воздухообмена при односторонней вентиляции составляет от 0,17 до 1,35 обм/мин, при сквозном проветривании — от 1 до 5 обм/мин [26]. Использование сквозного проветривания позволяет осуществлять вентиляцию помещения в теплый период года, создает микротоки воздуха в холодный период года, тем самым, исключая появление застойных зон и улучшая воздушную среду. Применение планировок квартир со сквозным и угловым проветриванием значительно влияет на психоэмоциональное состояние человека за счет

ощущения расширения наружного пространства, а так же увеличения динамики естественного освещения.

Эффективность естественного проветривания помещения зависит от силы и направления ветра и может значительно различаться в течение суток, что особенно заметно в крупных городах. Внутри плотной городской застройки вокруг каждого здания формируются циркуляционные потоки воздуха (Рисунок 4), возникающие вследствие увеличения скорости в приземном слое за счет рассечения потока, эффекта «ветрового каньона» и воздействия тепловой конвекции [27].

11.416-02

Рисунок 4 — Результаты моделирования ветровых потоков в городской застройке [28]. Слева показана шкала изменения скорости ветра Ув, м/с. У заветренных фасадов зданий происходит значительное снижение скорости ветра и образование застойных зон, что негативно влияет на внутренний микроклимат в помещении.

1.1.2 Экспериментальное исследование работы канальных систем естественной вентиляции в теплый и переходный периоды года.

На практике, параметры, обуславливающие эффективность работы вентиляции в основном определяются с помощью натурных измерений, которые можно разделить на два метода [29]:

1. Косвенный метод, основанный на проведении анализа состояния воздушной среды в рассматриваемой зоне помещения на соответствие санитарно-гигиеническим нормам. Основными контролируемыми параметрами являются: концентрация вредных веществ, температура, относительная влажность и подвижность воздуха, а так же интенсивность теплового облучения.

2. Прямой метод представляет собой проведение оценки работы систем вентиляции, при этом происходит измерение скорости движения воздуха в приточных и вытяжных устройствах, производительности системы, уровней звукового давления и вибраций, а так же концентрации вредных примесей в приточном воздухе.

При соответствии величин перечисленных параметров требованиям санитарно-гигиеническим норм и регламентов, рассматриваемая система вентиляции считается эффективной.

Экспериментальные исследования по оценке качества работы канальных систем естественной вентиляции проводились в квартире, расположенной на последнем этаже многоэтажного жилого здания серии П-44 с помощью прямого и косвенного метода измерений (Рисунок 5). Окна квартиры располагаются на юго-западном фасаде. В санузле установлен осевой вентилятор периодического действия с облегченными лопатками.

Рисунок 5 - Планировка квартиры, в которой проводились натурные

исследования

Во время проведения измерений скорости движения воздуха в вытяжных устройствах, температура наружного воздуха составляла 13 °С, скорость ветра - 0,6 м/с, что соответствует штилевой погоде, направление ветра - западное; температура воздуха в помещении - 25 °С. Измерение средней скорости вытяжного воздуха производилось с помощью многофункционального прибора Testo AG 435-4, оборудованного зондом с обогреваемой струной, характеристики которого представлены в Таблице 9. Модель внесена в Государственный Реестр Средств измерений РФ. Экспериментальные исследования проводились для трех различных случаев: при закрытых окнах; при открытой форточке; при открытом окне (Рисунок 6).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Абрамкина Дарья Викторовна, 2018 год

\ /

\ /

у—

120 150

Стенка 4

1, ММ

Рисунок 77 - Кривая распределения температур для контрольного сечения 1,

плоскость П2

В связи со значительным влиянием сопротивления вентиляционного отвода на характер движения конвективных потоков вдоль нагретых стенок,

величина локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи будет различной в рассматриваемых контрольных плоскостях сечения (Рисунок 78 и Рисунок 79). При увеличении расчетной разности температур, величина коэффициентов конвективной теплоотдачи увеличивается, однако характер их изменения по высоте вентиляционного канала остается прежним.

1. м 2 -те:-1-1-1-1

Стенка 1 Стенка 2 Стенка 3 Стенка 4

а, Вт/(м2-°С)

0,72

Рисунок 78 - График изменения локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи а, Вт/(м •°С) по высоте вентиляционного канала 1, м при расчетной разности температур 0=10 °С

1, м 2

1,5 -1

0,5 -0,32

Рисунок 79 - График изменения локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи а, Вт/(м -°С) по высоте вентиляционного канала 1, м при расчетной разности температур 0=40 °С

Значения коэффициентов конвективной теплоотдачи в условиях внутренней конвекции на порядок меньше, чем при рассмотрении конвекции у поверхностей в неограниченном пространстве [106]. Данное явление обусловлено особенностями движения воздушных масс внутри нагретых каналов: ламинаризацией течения за счет наличия теплоотводящих границ, а так же стеснением потоков, формирующихся у стенок, в результате чего происходит снижение интенсивности теплоотдачи.

Рисунок 80 - График изменения средних коэффициентов конвективной теплоотдачи а, Вт/(м •°С) по высоте вентиляционного канала м при различной расчетной разности температур 0, °С

Коэффициент конвективной теплоотдачи уменьшается по высоте вентиляционного канала, в силу увеличения толщины пограничного слоя (Рисунки 80, 81), что характерно для ламинарного характера течения [107]. Таким образом, можно сделать вывод, что при моделировании свободной конвекции в условиях внутренней задачи в случае наличия теплоотводящих границ, которыми являются входное и выходное сечение канала, в пределах расчетной разности температур в = 0 ^ 40 °С, наличие турбулизации течения можно не учитывать. Длина участка стабилизации потока для рассматриваемой модели составляет от 0,7 до 0,8 м, при расчетной разности

температур 10°С и 40°С соответственно, в связи с чем между первым и вторым сечением наблюдается меньшее снижение коэффициента теплоотдачи по высоте канала, чем между вторым и третьим сечением.

Рисунок 81 - 1 - поверхность теплообмена; 2 - гидродинамический пограничный слой; 3 - гидродинамическое "ядро потока"

Вследствие низкой интенсивности теплообмена при свободной конвекции, проведение измерений температуры и скорости по сечению канала могут вызывать нарушения теплообмена [108], что особенно заметно при небольшой разности температур 0=10 °С (Рисунок 82).

Рисунок 82 - Сравнение результатов численного моделирования и экспериментального исследования. График изменения средних коэффициентов теплоотдачи а, Вт/(м •°С) в зависимости от расчетной

разности температур 0,°С

Наибольшее отклонение результатов математического моделирования и эксперимента составляет 12,7% для расчетной разности температур 0=1О°С. Отклонение результатов при расчетной разности температур более 10°С составляет менее 6,7%.

4.4 Определение погрешности результатов экспериментальных

исследований.

Определение температуры и скорости воздушного потока проводилось с помощью прямых многократных измерений.

Задача обработки результатов измерений заключается в нахождении оценки измеряемой величины а и указания ее погрешности о [109]. Экспериментальное исследование осевой скорости воздушного потока на входе в вентиляционный канал проводилось в трех режимах нагрева (вертикальный, вертикальный совместно с отводом и горизонтальный) при девяти расчетных температурах 0, °С.

Измерение температуры воздушного потока проводилось для одного режима нагрева (вертикального совместно с отводом), в десяти точках для каждого из четырех рассматриваемых сечений.

Для каждой точки проводилась серия замеров п = 5.

При многократных измерениях, проводимых по одной методике с помощью средств с одинаковой точностью при постоянных внешних условиях, среднее арифметическое значение результатов измерений (х) находят по формуле [109]:

Еп

X

X =—^ (4.10)

п

где - количество независимых измерений, - результаты многократных измерений физической величины при наличии только случайных погрешностей.

Приближенные значения среднеквадратичного отклонения 5 и характеризуют соответственно точность измерений и полученного результата х [109]:

а « s

\

V" (x - x )2

Vi=lV г - (4.11)

n -1

а « s =

V

Vn (x - x )2

V-lV ' (4.12)

n -1

Абсолютная ошибка доверительной вероятности определяется по формуле [110]:

As =s- • г (4.13)

где t - коэффициент Стюдента.

Доверительная вероятность Р принимается равной 0,95 [111].При числе измерений п = 5 коэффициент Стюдента t = 2,776 [111].

Предельная относительная погрешность многофункционального прибора Testo AG 435-4 при измерении температуры сенсором NTC составляет , при измерении скорости воздушного потока сенсором

обогреваемая струна .

При известной предельной относительной погрешности средства измерения, среднеквадратичное отклонение определяется по формуле [112]:

с

A „ =| (4.14)

Результирующая погрешность экспериментального исследования [113]:

VA =7 A x2 + A ^2 (4.15)

Таким образом, результаты измерений можно записать в следующем

виде:

R = x +VA (4.16)

Относительная погрешность измерений ( ) определяется отношением результирующей погрешности к среднему значению измеряемых величин (х):

е = (4.17)

х

Обработка экспериментальных данных была проведена в соответствии с приведенной выше методикой. Максимальное значение относительной погрешности при измерении скорости воздушного потока не превысило 4,9%.

Относительная погрешность при измерении температуры воздушного потока составила 0,5%. Результаты обработки экспериментальных данных представлены в приложении В (таблицы В.1-В.5).

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

1. Проведенное экспериментальное исследование позволяет сделать вывод как о достоверности результатов численного моделирования в рассматриваемом диапазоне значений основных параметров, так и о возможности использования CFD моделирования свободноковективных течений в условиях внутренней задачи. Максимальное значение относительной погрешности при измерении скорости воздушного потока не превысило 4,9%. Относительная погрешность при измерении температуры воздушного потока составила 0,5%.

2. Представленная методика экспериментальных исследований позволяет повысить точность определения локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи для моделей сложной конфигурации.

3. В случае моделирования свободной конвекции в условиях внутренней задачи при наличии теплоотводящих границ в пределах расчетной разности температур 6 = 0 ^ 40 °С, учет турбулизации течения практически не оказывает влияние на конечные результаты.

5.1 Технико-экономическое обоснование применения систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха.

В рамках технико-экономического обоснования проводится сравнение двух методов оптимизации работы систем естественной вентиляции в санузле последнего и предпоследнего этажа двенадцатиэтажного жилого здания:

1. Применение осевого вентилятора;

2. Использование теплового побуждения при осуществлении нагрева вентиляционного канала резистивным кабелем.

Здание пятиподъездное, на каждом этаже расположены 4 квартиры.

Исходными данными для проведения расчета являются:

1. Норма дисконта p = 12,78 %, принимается согласно [114];

2. Согласно данным ОАО «Мосэнергосбыт», стоимость электрической энергии для городского населения, проживающего в домах, оборудованных электроплитами, составляет Сэл = 4,04 руб./ кВт-ч;

3. Обе системы работают периодически, среднее время работы оборудования для семьи из двух человек в течение недели составляет около 8 часов. Осевой вентилятор используется в течение всего года, так как в отключенном состоянии он создает значительное аэродинамическое сопротивление, которое исключает возможность функционирования естественной вентиляции. Система с тепловым побуждением движения воздуха работает с середины февраля по конец ноября (согласно п. 1.1.2, Глава 1). Таким образом, продолжительность работы вентилятора составит 416 часов в год, а системы с тепловым побуждением движения воздуха - 336 часов в год.

5.1.1. Капитальные затраты.

Средние единовременные капитальные затраты на установку осевых вентиляторов на спутник каждой квартиры составляют К1 = 80 000 руб.

Средние единовременные капитальные затраты на установку системы вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха К2, руб., складываются из стоимости терморегулятора Кт, руб. и стоимости резистивного греющего кабеля Кк, руб.:

К = Кт + Кк (5.1)

Для расчета был выбран ленточный нагревательный кабель, длиной 10м. Стоимость тепловой изоляции не учитывается, так как согласно [115], транзитные воздуховоды должны прокладываться в кожухе из негорючих материалов с пределом огнестойкости EI 30. В качестве огнезащитного материала применяются базальтовые маты, коэффициент теплопроводности которых составляет 0,033 Вт/м2-°С, что обеспечивает высокое качество тепловой изоляции воздуховода.

В связи с вышесказанным, средние капитальные затраты на установку системы вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха составят Ктепл = 92 000 руб.

5.1.2 Эксплуатационные затраты.

Суммарные годовые эксплуатационные затраты Э, руб./год определяются по формуле [116]:

Э = Э + Э (5.2)

эл ам V /

Ээл - эксплуатационные затраты, руб./год, связанные с потреблением электроэнергии системой вентиляции, определяются по формуле:

Э = 2 • N • С ,

эл эл'

(5.3)

2 - продолжительность работы оборудования, ч/год;

N - потребляемая электрическая мощность оборудования, кВт. Суммарная потребляемая электрическая мощность для одной системы с осевым вентилятором составляет 15 Вт, для системы с тепловым побуждением движения воздуха при осуществлении нагрева до расчетной разности температур 0=5°С, потребляемая электрическая мощность составит 12,1 Вт.

- годовые амортизационные отчисления, руб./год:

Э = ^ , (5.4)

ам т ' V /

ам

К - капитальные затраты, руб., для соответствующего варианта;

Тт - расчетный срок эксплуатации оборудования, лет. Срок эксплуатации вентилятора составляет 15 лет, ленточного резистивного кабеля - 25 лет.

Эксплуатационные затраты для систем с осевым вентилятором составят Э = 9008,4 руб./год, для систем с тепловым побуждением движения воздуха - Э = 6177,0 руб./год. Если сравнивать эти два варианта для помещения кухни, то эксплуатационные затраты систем с тепловым побуждением будут составлять Э3 = 10976,9 руб. Данное обстоятельство связано с увеличением потребляемой электрической мощности до 100,5 Вт, так как для обеспечения нормируемой величины воздухообмена помещения, необходимо достичь разности температур 6=40°С.

Следовательно, применение систем вентиляции с тепловым побуждением за счет использования нагревательных электрических кабелей в помещениях кухни будет экономически нецелесообразным.

Для случаев, когда приобретение дополнительного оборудования осуществляется за счет средств инвестора и суммарные эксплуатационные затраты за каждый год одинаковы, совокупные дисконтируемые затраты СДЗ (за Т лет), руб. определяются по формуле:

СДЗ = К ■ (1 + )Т + Э ■ ((1 + )Т —1) • С100) 100 100 р

Бездисконтный срок окупаемости, лет, находится по формуле:

К — К

(5.5)

Т =

Э — Э

Э1 Э2

(5.6)

Для оценки эффективности дополнительных капитальных вложений при применении систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха по сравнению с установкой осевого вентилятора, строятся графики зависимости совокупных дисконтируемых затрат от времени для сравниваемых вариантов (Рисунок 83). Точка пересечения графиков представляет собой дисконтированный срок окупаемости Т , лет.

Рисунок 83 - График совокупных дисконтируемых затрат для рассматриваемых вариантов: 1 - система с осевым вентилятором; 2 - система с тепловым побуждением движения воздуха

Дисконтированный срок окупаемости, лет, при постоянных годовых эксплуатационных затратах можно так же определить по формуле:

- 1п(1 - ) Ток =-(5.7)

1п(1 + ) 100

Бездисконтный срок окупаемости составит 4,2 года, дисконтированный срок окупаемости - 6,5 лет.

5.2 Рекомендации по проектированию и монтажу систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха за счет

электрообогрева.

Алгоритм расчета системы вентиляции тепловым побуждением движения воздуха:

1. По требованиям санитарно-гигиенических норма и регламентов

-5

определяется требуемый расход вытяжного воздуха Ь, м /ч;

2. Определяется ориентировочная скорость движения воздуха на входе в вентиляционный канал V, м/с:

V = —Ь--(5.8)

3600•/

/ - площадь живого сечения вентиляционной решетки, м2.

3. По номограмме (Рисунок 84) определяется температура нагрева вентиляционного канала.

Увх, м/с

0.8

0,4

0,2 0

О 5 10 15 20 25 30 35 40

е, °с

Рисунок 84 - График зависимости средней скорости воздушного потока на входе в вентиляционный канал (Увх, м/с) от расчетной разности температур (в, ° С) при вертикальном нагреве совместно с отводом

4. Определяется требуемая удельная мощность кабеля.

5. По удельной мощности кабеля с учетом требуемой температуры нагрева подбирается тип и длина кабеля по каталогам фирм-производителей. Рекомендуется принимать запас по удельной мощности кабеля в размере 10%.

Для систем вентиляции с тепловым побуждением рекомендуется применять низкотемпературные многожильные кабели (с двумя или более нагревательными жилами), в связи с длительным сроком эксплуатации и удобством монтажа (Рисунок 85).

б)

Рисунок 85 - Варианты конструкций многожильных резистивных кабелей: а) двухжильный кабель: 1 - нагревательные жилы; 2 - изоляция из полимерного материала; 3 - медная экранирующая оплетка; 4 - защитная наружная оболочка из полимерного материала; б) многожильный резистивный ленточный нагреватель: 1 - нагревательные жилы; 2 - оплетка

из стеклонити; 3 - наружная оболочка

Для равномерного прогрева вентиляционного канала необходимо применять спиральную прокладку кабеля с минимальным шагом витка (не менее 60 мм).

Многожильные кабели через терморегулятор подключаются к питанию с одного конца, второй, «холодный конец» следует оставить снаружи тепловой изоляции. Термоэлектрический датчик устанавливается на внутренней поверхности вентиляционного канала между витками. При монтаже не допускается перехлест, перегибы и скручивание кабеля, для обеспечения фиксации и более плотного прилегания рекомендуется использовать самоклеющуюся алюминиевую ленту (Рисунок 86).

шаг витка

Рисунок 86 - Монтаж нагревательного кабеля: 1 - кабель; 2 -самоклеющаяся алюминиевая лента; 3 - тепловая изоляция

Итоги выполненного исследования:

1. Проведена оценка работоспособности систем естественной вентиляции многоэтажных жилых зданий. Выявлены причины, препятствующие их работе: установка осевых вентиляторов периодического действия, местных систем кондиционирования воздуха, герметичных окон и дверей. Результативно использован метод расчета коэффициента обеспеченности воздухообмена, на основе которого обоснована необходимость применения дополнительного побуждения (ветрового, теплового или механического) канальных систем естественной вентиляции в период с середины февраля по конец ноября для г. Москвы.

2. Составлена система практических рекомендаций по эксплуатации систем естественной вентиляции, разработанная на основе проведенной оценки работоспособности существующих систем.

3. Изложены условия применения и составлена классификация существующих технологий, направленных на обеспечение стабильной работы систем естественной вентиляции в течение года.

4. Разработана математическая модель процессов теплообмена в вентиляционном канале при движении свободноконвективных потоков, формирующихся в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха.

5. Составлен алгоритм расчета систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха, с учетом разработанной модели для анализа качественной структуры свободноконвективных потоков на основе программного комплекса Ansys Fluent.

6. Доказано наличие зависимости средней скорости воздушного потока на входе в вентиляционный канал от расчетной разности условной температуры на стенке воздуховода и температуры внутреннего воздуха в помещении.

7. Определены геометрические характеристики вентиляционного канала, и месторасположение его нагрева, позволяющие обеспечить стабильный расход воздуха в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха. Рекомендуется производить нагрев вертикального участка канала совместно с отводом. Для обеспечения устойчивого течения воздуха в вентиляционном канале необходимо исключить взаимодействие пристенных конвективных потоков, что возможно при соотношении длины вертикального участка, h к меньшей стороне поперечного сечения воздуховода b, меньшем 20 (h / b < 20). Рекомендованные размеры вентиляционного спутника: длина вертикального участка h = 2 м, сечение a х b = 150 х150 мм. При этом необходимо стремиться обеспечить минимальную длину горизонтального участка.

8. Проведен анализ влияния сопротивления, создаваемого вентиляционным отводом на характер движения свободноконвективных потоков воздуха, при различных способах нагрева вентиляционного канала. Определены длины участков стабилизации течения.

9. Представлены результаты исследования устойчивости конвективных течений в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха со сборным вертикальным каналом, которые позволили вывить причины изменения объемного расхода воздуха по высоте здания: турбулентное смешение потоков воздуха в вентиляционном тройнике, движущихся с разными скоростями; расширение потока в вертикальном сборном канале на уровне пятого этажа; формирование локальных объемов воздуха с высокими скоростями.

10. Разработана методика определения локальных коэффициентов конвективной теплоотдачи для систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха. По результатам экспериментального исследования были построены профили температуры воздушного потока, определены локальные и средние коэффициенты конвективной теплоотдачи по высоте вентиляционного канала при различной расчетной разнице температур.

Выявлено, что в случае моделирования свободной конвекции в условиях внутренней задачи при наличии теплоотводящих границ в пределах расчетной разности температур в = 0 ^ 40 °С, учет турбулизации течения практически не оказывает влияние на конечные результаты. Относительная погрешность при измерении температуры воздушного потока составила 0,5%.

11. На основе проведенного математического моделирования и экспериментальных исследований изучена качественная структура свободноконвективных потоков, формирующихся в системе вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха при различных способах нагрева вентиляционного канала.

12. Проведено технико-экономическое обоснование применения систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха в многоэтажных жилых зданиях. По результатам расчетов было получено, что бездисконтный срок окупаемости составит 4,2 года, дисконтированный срок окупаемости - 6,5 лет. Выявлено, что применение систем вентиляции с тепловым побуждением за счет использования нагревательных электрических кабелей в помещениях кухни будет экономически нецелесообразным.

13. Разработана инженерная методика расчета систем вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха за счет электрического нагрева для жилых зданий. Представленная методика позволяет определять требуемую температуру нагрева вентиляционного канала и удельную мощность кабеля на стадии проектирования систем вентиляции.

Рекомендации по использованию результатов диссертации:

1. В период с середины февраля по конец ноября для г. Москвы рекомендуется применять тепловое побуждение систем естественной вентиляции в помещениях санузла многоэтажных жилых зданий;

2. В системах вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха рекомендуется применять каналы высотой 2 м с размером

поперечного сечения 150х150 мм, с минимальной длиной горизонтального участка. Рекомендуется производить нагрев вертикального участка канала совместно с отводом.

Перспективы дальнейшей разработки темы диссертации состоят в следующем:

1. Разработка альтернативных способов нагрева вентиляционного канала без применения электричества;

2. Разработка усовершенствованной конструкции канала системы вентиляции с тепловым побуждением движения воздуха с теплоаккумулирующим слоем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Остроумов Г.А. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи / Г.А. Остроумов. - М.-Л.: ГИТТЛ, 1952. - 286 с.

2. Гершуни Г.З. Устойчивость конвективных течений / Г.З. Гершуни, Е.М. Жуховицкий, А.А. Непомнящий. - М: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. - 320 с.

3. Патанкар С.В. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах: Пер. с англ. Е.В. Клабина; по ред. Г.Г. Янькова / С.В. Пантакар - М.: Изд. МЭИ, 2003. - 312 с.

4. Гебхарт Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. В 2-х книгах, к.1. Пер. с англ. / Б. Гебхарт, Й. Джалурия, Р. Махаджан, Б. Саммакия - М.: Мир, 1991. - 678 с.

5. Гебхарт Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. В 2-х книгах, к.2. Пер. с англ. / Б. Гебхарт, Й. Джалурия, Р. Махаджан, Б. Саммакия - М.: Мир, 1991. - 528 с.

6. Варапаев В.Н. Математическое моделирование задач внутренней аэродинамики и теплообмена зданий / В.Н. Варапаев, Е.Х. Китайцева - М.: Изд. СГА, 2008. - 337 с.

7. Варапаев В.Н. Математическое моделирование комбинированного теплообмена при естественной конвекции воздуха в незамкнутых областях / В.Н. Варапаев // Вестник МГСУ - 2010 - №1. - С. 248-254 .

8. Миндубаев М.Г., Демежко Д.Ю. Свободная тепловая конвекция в буровых скважинах: численное моделирование и экспериментальные данные / М.Г. Миндубаев, Д.Ю. Демежко // Мониторинг. Наука и технологии - 2012 - №4. - С. 12-18.

9. Хорошев А.С. Численное исследование свободно-конвективных течений в протяженных вертикальных цилиндрических областях при постоянном вертикальном градиенте температуры на боковой поверхности /

A.С. Хорошев // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета - 2012 - №5 (36). - С. 46-48.

10. Хорошев А.С. Моделирование ламинарного свободно-конвективного течения в длинном вертикальном цилиндре / А.С. Хорошев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук - 2011 -№4. - С. 72-76.

11. Zyuzgin A.B. Convective motions in near-critical fluids under real zero-gravity conditions / A.B. Zyuzgin, A.I. Ivanov, V.I. Polezhaev, G.F. Putin, E.

B. Soboleva // Cosmic Investigations - 2001 - V.39. №2 - PP. 188-200.

12. Корепанов Е.В. Свободная конвекция в окнах с двойным остеклением / Е.В. Корепанов // Известия высших учебных заведений. Строительство - 2005 - №2 - С. 106-113.

13. Машенков А.Н., Косолапов Е.А. О методах численного решения двумерных уравнений Буссинеска для свободной конвекции / А.Н. Машенков, Е.А. Косолапов // Строительные науки - 2010 - №3. - С. 292-296.

14. Ряжских В.И., Слюсарев М.И., Богер А.А., Рябов С.В. Об одном аналитическом решении предельной внутренней задачи ламинарной свободной конвекции в прямоугольной области / В.И. Ряжских, М.И. Слюсарев, А.А. Богер, С.В. Рябов // Обозрение прикладной и промышленной математики - 2008 - Т. 15. № 1 - С. 166-167.

15. Воеводин А.Ф., Гончарова О.Н. Метод расчета двумерных задач конвекции на основе расщепления по физическим процессам / А.Ф. Воеводин, О.Н. Гончарова // Вычислительные технологии - 2002 - Т. 7. №1 -

C. 66-74.

16. Поздникин В.М., Голубева Е.А. Архитектурно-конструктивное проектирование многоэтажных зданий: учебное пособие / В.М. Поздникин, Е.А. Голубева. - Екб.: Архитектон, 2015. - 61 с.

17. Абрамкина Д.В. Формирование аэроионного режима жилых помещений / Д.В. Абрамкина // Научное обозрение - 2017. - №11 - с. 52-55.

18. Каменев П.Н., Тертичник Е.И. Вентиляция: Учебное пособие. Изд. 2-е, исправл. и дополн. / П.Н. Каменев, Е.И. Тертичник - М.: Изд. АСВ, 2011. - 632 с.

19. СП 54.13330.2016. Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003. - М., 2016. - 58 с.

20. Ильницкий А.П. Канцерогенная опасность в доме. / А.П. Ильницкий - М.: Влад.МО, 1996.- 96 с.

21. Robson C. Real world research / C. Robson, K. McCartan - New York.: John Wiley & Sons, 2016. - 560 p.

22. Бодров М.В., Кузин В.Ю. Расчетное обоснование границ режимов работы систем естественной и гибридной вентиляции. / М.В. Бодров, В.Ю. Кузин // Сантехника, отопление, канализация - 2016. - № 1. - С. 74-77.

23. СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003. - М., 2012. - 81 с.

24. Бодров М.В., Кузин В.Ю., Кузин Д.Ю. Анализ режимов работы систем естественной вентиляции многоквартирных жилых домов в теплый период года. / М.В. Бодров, В.Ю. Кузин, Д.Ю. Кузин // Приволжский научный журнал - 2016. - № 4 (40). - С. 26-32.

25. Allocca С., Chen Q., Glicksman L.R. Design analysis of single-sided natural ventilation / C. Allocca, Q. Chen, L.R. Glicksman // Energy and Buildings -№ 35 - 2003 - PP. 785-795.

26. Марзаев А. Н., Жаботинский В.М. Коммунальная гигиена / А. Н. Марзаев, В. М. Жаботинский. М.: Медицина, 1979. - 576 с.

27. Мягков М.С., Алексеева Л.И. Особенности ветрового режима типовых форм городской застройки / М.С. Мягков, Л.И. Алексеева // Архитектура и современные информационные технологии (AMIT) - № 1 (26) - 2014 - С. 1-15.

28. Tahbaz M. A graphic method to estimate the wind speed under urban canopy layer / M. Tahbaz // Civil Engineering and Architecture - 2015. - № 3(6) -PP. 172-188.

29. Руководство к практическим занятиям по гигиене труда: учебное пособие для вузов / Под ред. В.Ф. Кириллова. - М.: ГЭОТАР-Медиа , 2008. -416 с.

30. Parrot K. Mold basics / K. Parrot // Virginia cooperative extension -2009. - № 1. - PP. 2901-7019.

31. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении. - М., 2013. - 15 с.

32. Кривых Е.Г., Абрамкина Д.В. Особенности проектирования социотехнических систем в контексте технонауки / Е.Г. Кривых, Д.В. Абрамкина // Научное обозрение - 2016.- №2. - C. 227-230.

33. Apter A., Bracker A. Epidemiology of sick building syndrome / A. Apter, A. Bracker // Journal of Allergy and clinical immunology - 1994. - №94. -PP. 277-288.

34. Tetsu K., Supian A. Questionnaire survey on behavior for natural ventilation and electricity consumption in terraced houses. A case study of Johor Bahry City / K. Tetsu, A.Supian // A PSA conference 2005, Peneng, Malaysia, 1114 September - 2005. - PP. 1-12.

35. Методология и методы социологического исследования: учебник / В.И. Дудина, Е.Э. Смирнова. - Спб.: Изд. СПбГУ, 2014. - 388 с.

36. Дацюк Т.А. Оценка эффективности естественной вентиляции жилых зданий. / Т.А. Дацюк // Сантехника, отопление, канализация - 2014. -№ 1. - C. 112-115.

37. Рымаров А.Г., Абрамкина Д.В. Применение систем естественной вентиляции в многоэтажном здании с атриумом. / А.Г. Рымаров, Д.В. Абрамкина // Научное обозрение - 2016. - № 14. - C. 24-27.

38. Крашенинникова Т.С., Гришкова А.В. Анализ параметров микроклимата в здании с атриумом в заданных климатических условиях с использованием программы Ansys Fluent. / Т.С. Крашенинникова, А.В. Гришкова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. - 2016. - № 4 (24). - C. 46-61.

39. Харитонов В.П. Естественная вентиляция с побуждением. / В.П. Харитонов // АВОК - 2003. - № 3. - C. 46-55.

40. Залесский В.Г. Дефлекторы и их применение для вентиляции жилых помещений / В.Г. Залесский - М.: Тип. Высоч. утвер. Т-ва И.Н. Кушнерев и Ко, 1894. - 25 с.

41. Ушаков К.А. Атлас вентиляторов и дефлекторов. Труды ЦАГИ. Вып. 172 / К.А. Ушаков - М.: Изд. Центрального аэро-гидродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского, 1934 - 43 с.

42. Мусатов Б.Г. Вентиляционные дефлекторы. Технические заметки ЦАГИ. Вып. 123 / Б.Г. Мусатов - М.: Изд. Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского, 1936 - 36 с.

43. Шведов В.В. Аэродинамика вентиляционных дефлекторов: автореферат дис. канд. техн. наук: 05.23.03 / Шведов Валентин Васильевич. -М., 1977. - 15 с.

44. T. van Hooff. A venturi-shaped roof for wind-induced natural ventilation of buildings: wind tunnel and CFD evaluation of different design configurations. / T. van Hooff, B. Blocken, L. Aanen, B. Bronsema // n Building and Environment - 2011. - № 46. - PP. 1797-1807.

45. West A.W. An exploration of the natural ventilation strategies at the world trade center Amsterdam: PhD thesis / Aaron William West - Virginia Polytechnic Institute and State University, 2000. - 77 p.

46. Мундингер А.А.. Судовые системы вентиляции и кондиционирования воздуха. / А.А. Мундингер, В.П. Мокрецов, А.Д. Тарасов, Е.И Шифрин - Ленинград.: Изд. «Судостроение», 1974. - 407 с.

48. Kleiven T. Natural ventilation in buildings: architectural concepts, consequences and possibilities: PhD thesis / Tommy Kleiven - Norwegian University of Science and Technology, 2003. - 305 p.

49. Ханжонков В.И. Вентиляционные дефлекторы. / В.И. Ханжонков

- М.: Стройиздат, 1947. - 55 с.

50. Khedari J., Boonsri B., Hirunlabh J. Ventilation impact of a solar chimney on indoor temperature fluctuation and air change in a school building / J. Khedari, B. Boonsr, J. Hirunlabh // Energy and Buildings - 2000. -№ 32. - PP. 89-93

51. Рымаров А.Г., Абрамкина Д.В. Системы естественной вентиляции с тепловым побуждением / А.Г. Рымаров, Д.В. Абрамкина // Научное обозрение - 2016. - № 9. - с. 43-46.

52. Bansal N.K. Solar chimney for enhanced stack ventilation / N.K. Bansal, R. Mathur, M. Bhandari // Building and environment - 1993 - V. 28. № 3.

- PP. 373-377.

53. Hirunlabh J. New configurations of a roof solar collector maximizing natural ventilation / J. Hirunlabh // Building and Environment - 2001. - Vol. 36 -№. 3. - PP. 383-391.

54. Lal S. Solar chimney: a sustainable approach for ventilation and building space conditioning / S. Lal, S.C. Kaushik, P.K. Bhargav // International Journal of Development and Sustainability - 2013. - Vol.2 - № 1. - PP. 277-279

55. Tongbai P. Enhancement of roof solar chimney performance for building ventilation / P. Tongbai, T. Chitsomboon // Journal of power and energy engineering - 2014. - №2. - PP. 22-29.

56. Войницкий Г.С. Домашнее отопление / Г.С. Войницкий - Спб.: Типография А.С. Суворина, 1904. - 132 с.

57. CIBSE - Mixed mode ventilation: CIBSE applications manual AM 13.

- London: Chartered Institution of Building Services Engineers, 2000. - 77 p.

58. Бобровицкий И.И., Шилкин Н.В. Гибридная вентиляция в многоэтажных жилых зданиях. / И.И. Бобровицкий, Н.В. Шилкин // АВОК -2003. - № 10. - C. 16-27.

59. Heiselberg P. (1999). Hybrid ventilation in new and retrofitted office buildings. / P. Heiselberg // Aalborg: Dept. of Building Technology and Structural Engineering, Aalborg University. Gul serie - 1999. - № 46. - PP. 2-8.

60. Малахов М.А., Савенков А.Е. Усовершенствование вентиляции жилых зданий. / М.А. Малахов, А.Е. Савенков // АВОК - 2009. - № 4. - C. 1619.

61. Кривошеин А.Д., Андреев И.В. Исследование процессов распределения воздуха в гибридных системах вентиляции жилых зданий. / А.Д. Кривошеин, И.В. Андреев // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии -2013. - № 5 (33). - C. 63-69.

62. Бодров М.В., Кузин В.Ю., Морозов М.С., Сухов В.В. Применение гибридных вентиляторов при реконструкции естественных систем вентиляции жилых домов. / М.В. Бодров, В.Ю. Кузин, М.С. Морозов, В.В. Сухов // Приволжский научный журнал - 2017. - № 4 (44). - C. 44-51.

63. Белова Е.М. Здание биоклиматической архитектуры -«Городские ворота Дюссельдорфа» / Е.М. Белова // АВОК - 2006. - № 3. - C. 20-29.

64. Mostafa M. S. Ahmed, Ali K. Abel-Rahman, Ahmed Hamza H. Ali, Suzuki M. Double skin facade: the state of art on building energy efficiency. / Mostafa M. S. Ahmed, Ali K. Abel-Rahman, Ahmed Hamza H. Ali, M. Suzuki // Journal of Clean Energy Technologies - 2016. - № 1 (Vol.4). - PP. 84-89.

65. Straube J. A Critical Review of the Use of Double-Façades for Office Buildings in Cool Humid Climates. / J. Straube // Journal of Building Enclosure Design - 2007. - № 1. - PP. 48-53.

66. Малявина Е.Г., Китайцева Е.Х. Естественная вентиляция жилых зданий / Е.Г. Малявина, Е.Х. Китайцева // АВОК - 1999. - № 3. - C. 35-43.

67. Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. / И.А. Шепелев - М.: Стройиздат, 1978. - 144 с.

68. Андреев В.К. Современные математические модели конвекции. / В.К. Андреев, Ю.А. Гапоненко, О.Н. Гончарова, В.В. Пухначев -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 368 с.

69. Ландау Н.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: учебное пособие в 10т. Т. VI. Гидродинамика. - 3-е изд., перераб. / Н.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц - М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1986. - 736 с.

70. Исаченко В.П., Осипов В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. / В.П. Исаченков, В.А. Осипов, А.С. Сукомел - М.:Энергоиздат, 1981. - 416 с.

71. Launder B.E., Spelding D.B. The numerical computation of turbulent flows / B.E. Launder, D.B. Spelding // Computer methods in applied mechanics and engineering - 1974 - V. 3. № 28. - PP. 269-289.

72. Кузнецов Г.В. Естественная конвекция в замкнутом параллелепипеде при наличии локального источника энергии. / Г.В. Кузнецов, В.И. Максимов, М.А. Шеремет // Прикладная механика и техническая физика - 2013 - Т. 54 № 4. - C. 86-95.

73. Машенков А.Н., Косолапов Е.А. О методах численного решения двумерных уравнений Буссинеска для свободной конвекции. / А.Н. Машенков, Е.А. Косолапов // Academia. Архитектура и строительство - 2010 - № 3 - с. 292 - 296.

74. Протопопова Т.В. Численные методы решения задач тепловой конвекции на основе уравнений Навье-Стокса: дис. канд. физ.-мат. наук: 01.01.07 / Протопопова Татьяна Владимировна. - Новосибирск, 2001. - 89 с.

75. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. / П. Роуч - М.: Мир, 1980. - 606 с.

76. Флэтчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Т. 2. / К. Флэтчер - М.: Мир, 1991. - 552 с.

77. Obula Reddy Kummitha, Pandey K.M. Experimental and numerical analysis of forced convection heat transfer in turbulent flows / Obula Reddy Kummitha, K.M. Pandey // Procedia Engineering - 2015. - №127. - PP. 711-718.

78. Труфанова Н.М., Навалихина Е.Ю., Марковский М.В. Математическое моделирование нестационарных процессов тепломассопереноса в прямоугольном кабельном канале / Н.М. Труфанова, Е.Ю. Навалихина, М.В. Марковский // ВЕСТНИК ПНИПУ - 2014. - № 11. -с. 55-66.

79. Усенков Р. А. Гидродинамика и теплоотдача при внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течениях с поверхностными интенсификаторами: : автореферат дис. канд. техн. наук: 01.04.14 / Усенков Роман Анатольевич - Казань, 2003. - 21 с.

80. Парховник И.А. Экспериментальное исследование ламинарной смешанной конвекции в вертикальном канале: автореферат дис. канд. техн. наук: 05.14.05 / Парховник Игорь Абрамович - М., 1974. - 22 с.

81. Ванчин А.Г. Расчет работы узла воздушного охлаждения газа в условиях компрессорной станции магистрального газопровода / А.Г. Ванчин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело» - 2013. - № 3. - с. 164179.

82. Пивоваров Д.Е. Численное исследование конвективного теплообмена в наклонном продольном слое воздуха. / Д.Е. Пивоваров // Электронный журнал «Труды МАИ» - 2013. - № 68. - C. 1-16.

83. Эккерт Э. Р., Дрейк Р. М. Теория тепло- и массообмена. / Э.Р. Эккерт, Р.М. Дрейк - М.—Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 680 с.

84. Гетлинг А.В. Конвекция Рэлея-Бенара. Структуры и динамика. / А.В. Гетлинг - М.: Эдиториал УРСС, 1999. - 234 с.

85. Милькис Б.Е. Тепловая конвекция над наклонной поверхностью. / Б.Е. Милькис // Бюллетень Среднеазиат. гос. ун-та. - 1949. - № 29. - C. 53-69.

86. Харев А.А. Местные сопротивления шахтных вентиляционных сетей. / А.А. Харев - М.: Углетехиздат., 1954. - 247 с.

87. Рихтер Г. Гидравлика трубопроводов: Основные положения, результаты исследований, практич. расчеты и изготовление трубопроводов / Г.Рихтер - М.-Л.: Онти. Глав. ред. энергетич. лит-ры, 1936. - 324 с.

88. Дементьев М.А. О движении жидкости в местах поворота русла. / М.А. Дементьев - Л.: Изд. сектора гидротехники и гидротехн. сооружений, 1930. - 107 с.

89. Колпащиков В.Л. Смешанная свободная и вынужденная ламинарная конвекция в криволинейном канале. / В.Л. Колпащиков, О.Г. Мартыненко, В.И. Калилец, А.Г. Мураденян, Г.Н. Пустынцев // Сб. статей «Конвекция в каналах» под ред. акад. АН БССР А.В. Лыкова. - 1971. - C. 152-182.

90. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. / Т.М. Башта - М.: Рипол Классик, 2013 - 678 с.

91. Manmatha K. Roul, Ramesh Chandra Nayak. Experimental investigaion of natural convection heat transfer through heated vertical tubes / K. Manmatha, Chandra Nayak Ramesh // International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). - 2012. - № 2 (6). - PP.1088-1096

92. Лапин Ю.Д. Исследование теплообмена в каналах в условиях свободной конвекции: автореферат дис. канд. техн. наук: 05.14.05 / Лапин Юрий Дмитриевич. - М., 1966. - 12с.

93. Абрамкина Д.В. Моделирование свободноконвективных течений в системах вентиляции с тепловым побуждением. / Д.В. Абрамкина // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки - 2017. - № 44 (3). - C. 136-145.

94. Р НП «АВОК» 5.2 - 2012. Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах жилых зданий. - М.: АВОК-Пресс, 2016. - 23 с.

95. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. / И.Е. Идельчик - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

96. Харитонов А.М. О верификации и валидации моделей и методов численного моделирования пространственных течений. / А.М. Харитонов // Международная конференция «Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», Новосибирск, 30 мая - 4 июня 2011 г. - 2011. - C. 1-7.

97. ГОСТ 12.3.018-79. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний. -М.: Издательство стандартов, 1979. - 8 с.

98. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. / Г. Шлихтинг - М.: Изд-во «Наука», 1974 - 712с.

99. Сушкин И.Н. Теплотехника (курс общей теплотехники). Изд. 2-е перераб. / И.Н. Сушкин - М.: Металлургия, 1973. - 479 с.

100. Юдаев Б.Н. Теплопередача. Учебник для втузов. / Б.Н. Юдаев -М.: Высш. школа, 1973. - 360 с.

101. Шорин С.Н. Теплопередача. / С.Н. Шорин - М.: Высшая школа, 1964. - 490 с.

102. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Изд. 2-е, дополн. и перераб. / С.С. Кутателадзе - Л.: Машгиз, 1962. - 457 с.

103. Сорокин М.П. Экспериментальное исследование тепловой конвекции в щелеобразной полости: автореферат дис. канд. физ.-мат. наук: 01.01.03 / Сорокин М.П.. - Пермь, 1963. - 27 с.

104. Holman J.P. Experimental methods for engineers / J.P. Holman -NY.: McGraw-Hill series in mechanical engineering, 2012. - 761 с.

105. Данин В.В. Экспериментальное изучение свободно -конвективного охлаждения теплонагруженных поверхностей / В.В. Данин, О.Б. Цветков, О.П. Кректунов, С.Е. Семашко // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств - 2014. - № 2. -C. 7-15.

106. Taylor A. Oetelaarl. Determination of the convective heat transfer coefficient of hot air rising through terracotta flues / aylor A. Oetelaarl, Clifton R. Johnston // Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering -2012. - V. 36. - № 4. - PP. 413-427.

107. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / В.Н. Богословский - М.: Изд. Высшая школа, 1982. - 415 с.

108. Попов И.А. Гидродинамика и теплообмен внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течений с интенсификацией. Интенсификация теплообмена: монография / Под. общ. ред. Ю.Ф. Гортышова - Казань: Центр инновационных технологий, 2007. - 326 с.

109. Долинский Е.Ф. Погрешности измерений и обработка результатов измерений / Е.Ф. Долинский - М.: Изд. «Машиностроение», 1967. - 59 с.

110. Алесковский В.Б. Физико-химические методы анализа. Практическое руководство. Издание 2-е переработанное и исправленное / В.Б. Алесковский - М.: Рипол Классик, 2013. - 430 с.

111. ГОСТ Р 8.736-2011. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. - М.: Стандартинформ, 2013. - 24 с.

112. Виноградова С.С. Расчет параметров коррозии металлов и параметров коррозионных систем: учебное пособие / С.С. Виноградова, Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев - Казань: Изд. КНИТУ, 2013. - 176 с.

113. Сергеев А.Г. Метрология, стандартизация, сертификация: учебное пособие / А.Г. Сергеев, М.В. Латышев, В.В. Тегеря - М.: Логос, 2003. - 536 с.

114. Гумерова Э.И. Ставка дисконтирования для оценки эффективности проекта в кризисных и посткризисных условиях экономики / Э.И. Гумерова // StudArctic Forum - 2017. - № 1 (5). - C. 121-130;

115. СП 7.13130.2013 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности. - М., 2012. - 46 с;

116. Самарин О.Д. Вопросы экономики в обеспечении микроклимата зданий / О.Д. Самарин - М.: Изд. АСВ, 2015 - 136 с.

Экспериментальная методика определения локальных

коэффициентов конвективной теплоотдачи в условиях внутренней конвекции для систем вентиляции с тепловым побуждением движения

1. Для рассматриваемой модели производится выбор расчетных сечений и плоскостей. Расчетные плоскости выбираются перпендикулярно нагреваемым стенкам канала (Рисунок А1). Координаты точек для измерения температуры представлены на Рисунке А2. Максимальное отклонение фактических координат точек измерения не должно превышать ± 10%.

Экспериментальную модель необходимо устанавливать в помещении с низкой подвижностью внутреннего воздуха и устойчивой температурой. Недопустимо присутствие нагревательных приборов, создающих сильные конвективные потоки вблизи опытного канала. При изменении температуры необходимо дождаться наступления стационарного режима, о котором свидетельствует постоянство условной температуры на поверхности вентиляционного канала.

воздуха

Рисунок А1. Выбор расчетных плоскостей

Рисунок А2. Координаты точек для измерения температуры

4. С помощью термоанемометра производятся измерения температуры воздушного потока по расчетным точкам. Время измерения в каждой точке должно составлять не менее 10 с. Исследование рассматриваемого режима нагрева считается завершенным после того, как показания приборов на протяжении трех замеров остаются примерно постоянными.

5. Контроль условной температуры на внутренней поверхности канала рекомендуется производить с помощью термоэлектрических преобразователей.

6. Результаты измерений заносятся в таблицу.

Расчетная плоскость 1

Сечение 1

Длина, мм Температура, °С

Точка 1

Точка 2

Точка п

Расчетная плоскость п

Сечение п

Длина, мм Температура, °С

Точка 1

Точка 2

Точка п

7. На основе полученных результатов измерений, строятся профили температуры по расчетным сечениям в рассматриваемых плоскостях.

8. Для нахождения условной толщины пограничного слоя, 5^, мм, проводится касательная к кривой распределения температур в пределах пограничного слоя у нагретой поверхности.

9.

Рисунок А1. Графический метод определения условной толщины пограничного слоя

Локальные коэффициенты конвективной теплоотдачи определяются по формуле:

8

а =

1000-Я

, Вт/(м-°С), где

(А.1)

Я - коэффициент теплопроводности среды, Вт/(м- °С).

Рисунок Б.1 Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П1 при расчетной разности температур 0=10°С

Рисунок Б.2 - Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П2 при расчетной разности температур 0=10°С

Рисунок Б.3 Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П1 при расчетной разности температур 9=20°С

Рисунок Б.4 Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П2 при расчетной разности температур 9=20°С

Рисунок Б.5 Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П1 при расчетной разности температур 0=30°С

Рисунок Б.6 Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П2 при расчетной разности температур 0=30°С

Рисунок Б.7 Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П1 при расчетной разности температур 9=40°С

Рисунок Б.8 Графики распределения температуры воздушного потока по контрольным сечениям плоскости П2 при расчетной разности температур 9=40°С

е=10°С X а 5' 1 а

Плоскость 1-1

1 сечение 0,5 0,15 0,047 0,0257 0,546 3,19

2 сечение 1 0,15 0,056 0,0257 0,458 2,68

3 сечение 1,5 0,15 0,064 0,0257 0,401 2,34

4 сечение 2 0,15 0,079 0,0257 0,325 1,90

Плоскость 1-2

1 сечение 0,5 0,15 0,043 0,0257 0,597 3,49

2 сечение 1 0,15 0,044 0,0257 0,583 3,41

3 сечение 1,5 0,15 0,053 0,0257 0,484 2,83

4 сечение 2 0,15 0,079 0,0257 0,325 1,90

Плоскость 2-3

1 сечение 0,5 0,15 0,044 0,0257 0,583 3,41

2 сечение 1 0,15 0,048 0,0257 0,535 3,13

3 сечение 1,5 0,15 0,059 0,0257 0,435 2,54

4 сечение 2 0,15 0,078 0,0257 0,329 1,92

Плоскость 2-4

1 сечение 0,5 0,15 0,040 0,0257 0,641 3,75

2 сечение 1 0,15 0,040 0,0257 0,641 3,75

3 сечение 1,5 0,15 0,052 0,0257 0,493 2,88

4 сечение 2 0,15 0,078 0,0257 0,329 1,92

аср 0,48

е=20°С X а 5' 1 а

Плоскость 1-1

1 сечение 0,5 0,15 0,041 0,0257 0,626 3,66

2 сечение 1 0,15 0,048 0,0257 0,535 3,13

3 сечение 1,5 0,15 0,056 0,0257 0,458 2,68

4 сечение 2 0,15 0,068 0,0257 0,377 2,21

Плоскость 1-2

1 сечение 0,5 0,15 0,041 0,0257 0,626 3,66

2 сечение 1 0,15 0,040 0,0257 0,641 3,75

3 сечение 1,5 0,15 0,045 0,0257 0,570 3,33

4 сечение 2 0,15 0,066 0,0257 0,389 2,27

Плоскость 2-3

1 сечение 0,5 0,15 0,039 0,0257 0,658 3,85

2 сечение 1 0,15 0,043 0,0257 0,597 3,49

3 сечение 1,5 0,15 0,053 0,0257 0,484 2,83

4 сечение 2 0,15 0,068 0,0257 0,377 2,21

Плоскость 2-4

1 сечение 0,5 0,15 0,035 0,0257 0,733 4,29

2 сечение 1 0,15 0,035 0,0257 0,733 4,29

3 сечение 1,5 0,15 0,046 0,0257 0,558 3,26

4 сечение 2 0,15 0,065 0,0257 0,395 2,31

аср 0,55

е=30°с x d 5' 1 а

Плоскость 1-1

1 сечение 0,5 0,15 0,041 0,0257 0,626 3,66

2 сечение 1 0,15 0,048 0,0257 0,535 3,13

3 сечение 1,5 0,15 0,055 0,0257 0,467 2,73

4 сечение 2 0,15 0,067 0,0257 0,383 2,24

Плоскость 1-2

1 сечение 0,5 0,15 0,039 0,0257 0,658 3,85

2 сечение 1 0,15 0,040 0,0257 0,641 3,75

3 сечение 1,5 0,15 0,045 0,0257 0,570 3,33

4 сечение 2 0,15 0,066 0,0257 0,389 2,27

Плоскость 2-3

1 сечение 0,5 0,15 0,039 0,0257 0,658 3,85

2 сечение 1 0,15 0,042 0,0257 0,611 3,57

3 сечение 1,5 0,15 0,053 0,0257 0,484 2,83

4 сечение 2 0,15 0,067 0,0257 0,383 2,24

Плоскость 2-4

1 сечение 0,5 0,15 0,034 0,0257 0,755 4,41