Введение к работе
Актуальность работы. Эффективным средством для создания благоприятного микроклимата в свинарниках-маточниках являются средства местного обогрева молодняка животных. Для местного обогрева широкое применение нашли электрообогреваемые полы и панели. Однако такие обофеватели имеют недостаток: они быстро охлаждаются в случае их отключения от сети. Сутки по тарифам на электроэнергию разделены на три зоны: ночную - длительностью 8 ч; пиковую - 2 и 4 ч и дневную - 10 ч. Тарифы в этих зонах формируются с помощью дифференцирующих коэффициентов, равных соответственно 0,5; 1,25 и 1,0. Следовательно, использование электрообофева будет экономически более выгодно при включении электрообофевателя в часы минимума нафузки.
Повысить экономичность эксплуатации системы местного электрообофева за счет перевода на дифференцированные по времени суток тарифы возможно при применении аккумулирования тепловой энергии. Одним из наиболее перспективных направлений развития аккумулирования является использование веществ, претерпевающих изменение афегатного состояния при работе. Принцип аккумулирования теплоты заключается в том, что материал накапливает значительное количество тепловой энергии при переходе из твердого состояния в жидкое (в период плавления) и отдает накоплешгуго теплоту при затвердевании.
Применение таких веществ позволяет значительно увеличить время зарядки - разрядки аккумулятора, при этом температура остается постоянной из-за постоянства температуры плавления материала, что значительно увеличивает комфортность содержания животных.
Реализация такого способа обофева потребовала соответствующих исследований, чему и посвящена настоящая диссертация.
Цель работы — научное обоснование параметров и режимов работы напольного электрообофевателя с фазопереходным материалом для свинарников-маточников, обеспечивающего переход на льготные тарифы оплаты электроэнергии.
Объектом исследовании является система местного электрообофева с фазопереходным рабочим телом.
Предметом исследований являются температурные и энергетические характеристики напольного обофеиателя с фазопереходным материалом.
Научная гипотеза - количество аккумулированной тепловой энергии в напольном элекгрообофсвателе можно повысить путем использования фазоле-реходного материала, обеспечивающего увеличение времени его охлаждения и переход на льготные тарифы оплаты элекфоэнергии.
Рабочая гипотеза - путем определения месторасположения фазопере-ходного материала и его массы в нафевателе можно управлять режимами работы и временем охлаждения в зависимости от температуры на его поверхности.
Методы исследования. В работе использованы теоретические основы теплотехники, методы математического моделирования процессов теплопередачи и фазовых переходов, протекающих в напольном обогревателе; методы численного решения разработанной математической модели; методы математической статистики и регрессионного анализа; современные методы экспериментальных исследований (использование автоматического поддержания заданной температуры, использование компьютера для регистрации измерительных приборов).
Научной новизной работы является использование фазопереходного материала в напольном электрообогревателе, обеспечивающего увеличение времени его охлаждения и переход на льготные тарифы оплаты электроэнергии, анализ и обобщение теоретических и экспериментальных исследований, в результате которых получены:
математическая модель напольного обогревателя с фазопереходным те-плоаккумулирующим материалом и алгоритм моделирования;
зависимость времени фазовых переходов в нагревателе от массы фазопереходного материала и температуры окружающего воздуха;
параметры и режимы работы напольного электрообогревателя с фазопереходным материалом.
Практическая ценность работы. Использование напольного электрообогревателя с фазопереходным материалом позволит:
уменьшить затраты на электроэнергию при переводе на дифференцированные по времени суток тарифы более чем на 13% но сравнению с напольным обогревателем без фазопереходного материала таких же массово-габаритных показателей;
сократить расход бетона при изготовлении напольных обогревателей на 55%;
получить экономический эффект от внедрения напольного обогревателя с фазопереходным материалом в размере 553,3 руб. с 1 м2.
На защиту выносятся следующие положения:
Математическая модель процессов теплопередачи напольного обогревателя с фазопереходным материалом.
Алгоритм и программа численного моделирования процессов нагрева и охлаждения.
Параметры и режимы работы напольного обогревателя с фазопереходным материалом.
Личный вклад автора. В ходе научных исследований автором непосредственно сформулирована концепция работы, сформулированы задачи исследований, определена методика проведения теоретических и экспериментальных исследований, проведен анализ результатов экспериментальных исследований и сформулированы научные выводы.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях по итогам НИР ФГОУ ВПО АЧГАА в 2006-2008 годах и ФГОУ ВПО СтГАУ в 2006 году.
По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе одна работа — в издании из перечня ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов основной части, выводов, списка литературы из 125 наименований и приложений.
