Результаты экспериментальных и расчетных исследований.

Ниже представлены экспериментальные и расчетные результаты полей температур и скоростей течения воздуха в проеме высотой 1,8 метра, с температурой в помещениях Т1=295К, Т2=296К. Температура воздуха на выходе из тепловой завесы Тз=306К, скорость истечения воздуха из завесы Vз=7,1 м/с. Результаты представлены для вариантов угла установки завесы по отношению к вертикали а = 0 град., с вариантом ветрового напора Vнад = 0 м/с.

 

Рис. 5.1. а= 0 град., Vнад = 0 м/с А) Расчетное поле температур. В) Поле температур экспериментальное. С) Поле векторов скоростей течения воздуха расчетное.

С).

Поля температур и скоростей течения воздуха через 5 сек после включения завесы

- а -

- б -

2 м/с

2 м/с

Рис. 5.1. а) поле температур, б) поле скоростей течения воздуха в проеме через 5 сек после включения ВТЗ

 

h = 0,8 м

h = 1,6 м

Рис. 5.2. Значения температуры воздуха в точках замера через t=5 с после включения ВТЗ

 

- а -

- б -

2 м/с

Рис. 5.3. а) поле температур, б) поле скоростей течения воздуха в проеме через 10 сек после включения ВТЗ

h = 0,8 м

h = 1,6 м

Рис. 5.4. Значения температуры воздуха на различной высоте в точках замера через t=10 с после включения ВТЗ

 

- а -

- б -

Рис. 5.5. а) поле температур, б) поле скоростей течения воздуха в проеме через 15 сек после включения ВТЗ

 

h = 0,8 м

h = 1,6 м

Рис. 5.6. Значения температуры воздуха в точках замера через t=15 с после включения ВТЗ

- а -

- б -

Рис. 5.7. а) поле температур, б) поле скоростей течения воздуха в проеме через 20 сек после включения ВТЗ

h = 0,8 м

h = 1,6 м

Рис. 5.8. Значения температуры воздуха в точках замера через t=20 с после включения ВТЗ

Рисунки представленные ниже показывают поле температур и скоростей воздуха, получающие расчетом и экпериментальное значение температур воздуха в точках замера в проеме после включения ВТЗ. Поле температур определяется картиной течения воздуха, в то время как поле скоростей струйным характером.

 

 

Имеющееся, хотя и небольшое, расхождение экспериментальных и расчетных данных вызвано как не учетом всех факторов в математической модели и погрешностей, вносимых в процессе аппроксимации дифференциальных уравнений, так и невозможностью проведения идеального эксперимента.

Но общая картина течения и поля температур, полученные расчетным путем и экспериментально совпадают.

 

Существенное влияние на картину течения воздуха в проеме оказывает ветряной напор (рис. 5.4-5.6), который уже при небольших скоростях вносит сильные изменения и в картину течения воздуха (рис. В и D), и в поля температур (рис. А и С).

Выводы.

 

Исходя из результатов параграфа 5.1, можно заключить, что разработанная математическая модель турбулентного течения вязкого газа и созданная на ее основе специализированная компьютерная программа имеют достаточную точность расчета термо и аэродинамических процессов в проемах оборудованных ВТЗ. Относительная погрешность расчета находиться в пределах 1%.

Созданная на ее основе компьютерная специальная программа расчета на ПК имеет ряд преимуществ не только по сравнению с уже достаточно давно разработанными программами для расчета аэро и термодинамичесих процессов, вроде StarCD или Fluent, но и с программами нового поколения, как СOSMOSflowWorks. Так как учитывает специфику данного течения воздуха.

Программа разработана на объектно-ориентированном языке Visual Basic. Следовательно, полностью совместима с Windows и имеет достаточно высокую производительность сравнимую с современными СFD-программами. Но по сравнению с выше указанными, она занимает меньше места на жестком диске компьютера. Для того чтобы произвести расчет, используя например программный пакет Fluent, нужно посвятить много времени на его изучение, используя же предложенную программу проектировщику не нужно тратить на это время. Программа имеет максимально дружественный интерфейс.

Данный метод расчета и в частности программа позволяют на этапе проектирования определить поля скоростей, давлений и температур воздуха в проеме во время работы завесы. Что поможет точно определить тип и модель агрегата и при этом избежать серьезных ошибок при оценке эффективности его работы.

Список использованной литературы.

1. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитаро-гигиенические требования к воздуху в рабочей зоне. –М.: 1988.

2. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. -М.: Стройиздат, 1997.

3. СНиП II-3-79. Строительная теплотехника. –: Стройиздат, 1998.

4. МГСН 1.01-99. Энергосбережение в зданиях. – М.: 1999.

5. Батурин В.В. Шепелев. Воздушные завесы. «Отопление и вентиляция». 1936, №5.

6. Шепелев И.А. Основы расчета воздушных завес, приточных струй и пористых фильтров. –М.: Стройиздат. 1950.

7. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. –М.: Физматгиз, 1960.

8. Уфимцев Г.Н. и Белотелов Л.Б. К расчету воздушных завес. – «Отопление и вентиляция», 1940, №3.

9. Бутаков С.Е. Аэродинамика систем промышленной вентиляции. –М.: Профиздат, 1949.

10. Фильней М.И. Тепловые завесы. Сборник научно-исследовательских работ Новосибирского инженерно-строительного института им. В.В. Куйбышева, Новосибирск, 1949.

11. Эльтерман В.М. Воздушные завесы. – М.: Машиностроение, -1966, -с. 164, ил.

12. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. –М.: Наука, -1973, -с. 848, ил.

13. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. –М.: Наука, -1974, -с. 712, ил.

14. Гуляев А.Н., Козлов В.Е., Секундов А.Н.. К созданию универсальной однопараметрической модели для турбулентной вязкости. «Механика жидкости и газа», № 4, 1993, с. 69-81.

15. Богословский В.Н., Пирумов А.И., Посохин В.Н. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Книга 1. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – М.: Стройиздат, 1992. – 319 с.: ил – (Справочник проектировщика).

16. Занин Е.Н. Проектирование санитарно-технического оборудования предприятий строительной индустрии (Отопление, вентиляция и теплоснабжения). – Ленинград.: Издательство литературы по строительству, 1973. – 192 с.: ил.

17. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1982. – 415 с., ил.

18. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. – М.: Стройиздат, 1979. – 248 с.: ил.

19. Инструкция по расчету воздушных и воздушно-тепловых завес, Госстрой СССР. Главное управление по строительству предприятий, зданий и сооружений, М. 1964.

20. В.П. Титов, Э.В. Сазонов, Ю.С. Краснов, В.И. Новожилов. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1985. – 208 с.

21. Г.Ф. Проскура, Опытное изучение воздушной завесы. Технические новости. Бюл. НТУ ВСНУ УССР. – 1929. №32. – С. 22-27.

22. Абрамович Г.Н. Теория свободных струй и ее приложения. Труды ЦАГИ. – 1936. – Вып. 293. – С. 54-79.

23. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Наука – 1980. С. 582.

24. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов. Труды ЦАГИ. – 1940. – Вып. 512. – С. 22-35.

25. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов. М.: Госэнергоиздат, 1948. – 351 с.

26. Акантов Н.И. Круглая турбулентная струя в поперечном потоке. Изв. АН СССР. Сер. МЖГ. – 1969. - №6 – С.102-125.

27. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции. – М.: Стройиздат, 1979. – 295.

28. Поляков Е. И. Кузьмин М.С. Экспериментальное исследование струйной защиты пылегазовыделяющего оборудования. Охрана труда и техника безопасности в черной металлургии. –М.: «Металлургия». – 1973.- С.18-34.

29. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - М.: Госэнергоиздат, 1953. – 452 с.

30. Ляховский Д.Н., Сыркин С.Н. Аэродинамика факела, вытекающего в среду другой плотности. ЖТФ. –т.9-1939. – С.54-68.

31. Абрамович Г.Н., Голубева В.А. Макаров И.С., Макаров Л.Е., Теоретическое и экспериментальное исследование процессов смешения газовых потоков в элементах ВРД специальных систем. Технический отчет МАИ. – М., 1972. Ч.1. -90с.; - 1974. Ч.2-150с.

32. Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. – М., 1978, -145с.

33. Шепелев И.А. Затопленные струи, сносимые боковым потоком. – Сб. Строительная теплофизика. Ин-т тепломассобмена АН СССР, М.-Л. 1996. С. 57-96.

34. Талиев В.Н. Закономерности свободного неизотермической осесимметричной струи. Водоснабжение и санитарная техника. – 1969 - №1. – С.33-38.

35. Омельчук В.К. Закономерности неизотермических струй, искривленными гравитационными силами. Водоснабжение и санитарная техника. – 1966. - №2. – С.44-49.

36. Шандров Г.С. Истечение из канала в неподвижную и движующуюся среду. ЖТФ. – 1957. т. 27. – вып.1. – С.92-108.

37. Шандров Г.С. Расчет оси струи в сносящем потоке. Известия ВУЗов. Авиационная техника. – 1966. №4. –С.55-66.

38. Иванов Ю.В. Плоская струя во внешнем поперечном потоке. Известия АН ЭССР. – Таллин. – 1953. – т.II.-№2.- С.33-68.

39. Бутаков С.Е., Столлер В.Д. Воздушные завесы в горячих цехах – В кн. Вентиляция в металлургической промышленности. Под. ред. В.А. Штомберга. – М., 1968. –С. 145-164.

40. Палатник И.Б., Темирбаев Д.Ж. Закономерности распространения осесимметричной воздушной струи в сносящем однородном потоке. В кн.: Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики – Алма-Ата – 1967.- Вып.4. – С.68-82.

41. Волынский М.С. О форме струи жидкости в газовом потоке. – М.: Орбонгиз, 1958.-152с.

42. Вахламов С.В. Расчет траектории струи в сносящем потоке. Инженерно-физический журнал. – 1964, октябрь, т.7. - №10. – С.112-115.

43. Гришкович Т.А. Теоретическое и экспериментальное исследование плоской турбулентной струи в сносящем потоке. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. – 1966. - №1. – С.121-126.

44. Гиршович Т.А. О веерной турбулентной струе сносящем потоке. Изв. АН СССР. МЖГ. – 1968. №4. С.22-30.

45. Гиршович Т.А. К расчету параметров плоских турбулентных струй в сносящем потоке. ИФЖ, т.ХХV. – 1973. - №5С. 32-39

46. Визель Я.М., Мостинский И.Л., Искривление струи в сносящем потоке. ИФЖ. – 1965, тVIII. -№2.-С.58-67.

47. Соколова Н.М. Исследование воздушных вертикальных фонтанов, распространяющихся в сносящем потоке.: Автореферат дис. …конд. Техн. Наук, М., 1971. – 20с.

48. Эпштейн А. М. О форме оси турбулентной струи в неограническом горизонтальном потоке. ИФЖ. – 1965. -№4. – т.IX. –С.45-54.

49. Календайте И.В., Залишаусская М.П. Искривление плоской свободной струи при разных давлениях с обеих сторон. Сантехническое гидротехническое строительство. Основание и фундаменты. – Каунас. – 1970. – С.5153.

50. Худенко Б.Г. Деформация осей плоско-параллельных струй при их взаимодействии. Изв. вузов. Авиационная техника. – 1996. - №2. – С.54-62.

51. Секундов А.И., Яковлев О.В. Исследование взаимодействия струй с близкорасположенными экранами. Изв. АН СССР Сер. Механика и машиностроение. – 1964.-№1. – С.98-105.

52. Арутюнов В.А., Перепелкин Ю.М. Исследование распространения плоской струи в камере. Изв. Вузов. Черная металлургия. – 1969. - №11. – С. 71-77.

53. Столлер В.Д., Аликин П.Ф. Исследование аэродинамики некоторых типов воздушных завес. Изв. Везов. Строительство и архитектура. – 1971. - №4. С.53-58.

54. Пшеничников А.Л. Плоская приточная струя, сносимая боковым потоком воздуха. В ен.: Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха в промышленных зданиях. Труды ЦНИИ Промиздат. – 1972. – вып. 26. – С. 65-69.

55. Моор Л.Ф. Расчет воздушных завес промышленных зданий. НТИ ЦИНИС. – 1968. – Вып. – с. 47-55.

56. Титов В.П. Расчет воздушных завес периодического действия. Материалы семинара «Воздушные струи и завесы». – М. 1979. – С.71-81.

57. Титов В.П. Особенности струй воздушных завес. Тепловой режим систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Сб. трудов МИСИ.- М. 1980. - №177. С.З-15

58. Столер В.Д. Алинкин П.Ф. Исследование аэродинамических типов воздушных завес. Изв. вузов. Строительство и архитектура. – 1971. - №4. – С. 53.58

59. Татарчук Г.Т. Сравнительная оценка воздушно-тепловых завес по материалам исследований. Материалы семинара «Воздушные струи и завесы» - М., 1971. – С. 82-87.

60. Татарчук Г.Т. Уточнененная методика расчета воздушных завес. В сб. Отопление и вентиляция промышленных и с/х зданий. – М. -1966. №16. С. 66-72.

61. Luı´s P.C. Neto, M.C. Gameiro Silva, Jose J. Costa. On the use of infrared thermography in studies with air curtain devices. Volume 38, Issue 10 October 2006, Pages 1194–1199.

62. Titariya. V.K, Tiwari. A.C. Parametric Investigation of the Air Curtain for Open Refrigerated Display Cabinets. International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE) ISSN: 2231-2307, Volume-2, Issue-3, July 2012.

63. Muller. O. Etude montrant que la résistance physique d’un rideau d’air est nulle et que sa véritable fonction est de conditionner l’air entrant. les économies d’énergie des rideaux d’air: mythe ou réalité? Extrait de la revue Chaud - Froid – Plomberie.

64. Foster. A.M, Swain. M.J, Barrett. D'Agaro. R.P, James. S.J. Effectiveness and optimum jet velocity for a plane jet air curtain used to restrict cold room infiltration. FRPERC, University of Bristol, Churchill Building, Langford, Bristol, BS40 5DU, UK. Intl. J. Refrig., Vol. 29 (2006), pp. 692-699.

65. Стронгин. A.C. Методика подбора и проверочного расчета шиберующих воздушно-тепловых завес, научнотехнический журнал, АВОК-Северо-Запад, № 4. 2011. – С. 66-68.

66. Valkeapää. A, Siren. K, Raappana. I. Air Leakage through Horizontal Air Curtains - An Experimental Study. Finnish Institute of Occupational Health, Oulu, Finland, 2005.

 

67. Дискин. M.E. К вопросу о расчете воздушных завес. Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика, АВОК № 7, 2003 г., стр. 58-64.

68. Богословский. В.Н.

69.Ананьев В.А, Балуева Л.Н, Гальперин А.Д. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. — Третье издание. — Москва: Евроклимат, 2001.

 

Содержание

1.1. Обзор литературы.. 6

1.1.1. Общие сведения. 6

1.1.2. Воздушные струи в сносящем потоке. 10

1.1.3. Воздушные струи, развивающиеся при перепаде давлений. 22

1.1.4. Современные методы расчета воздушных завес различного назначения. 22

1.2. Цели и задачи работы. 33

2.1. Постановка задачи. 34

2.2. Граничные условия для решения задачи. 38

2.3 Начальные условия решения задачи. 38

3.1 Общие замечания о возможных методах. 39

РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ. 39

3.2. ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ. 40

3.3. ДИСКРЕТИЗАЦИЯ УРАНЕНИЙ, 42

ОПИСЫВАЮЩИХ ТЕЧЕНИЕ ГАЗА. 42

3.4. Сходимость и точность разностных схем. Обоснование выбора величины шагов расчета по пространству и времени. 44

3.5. Создание программы расчета ВТЗ. 45