Введение к работе
/дуальность проблеми. Использование солнечной энергии для отоплена здани* - одно і!з перспективних направлений в экономии snsproptcypcoe- Существуют множество действующих и перспектив- . кд типовых н индивидуальных проектов пассивных и активных гелиосистем теплоснабжения. Их анализ показывает, что высокая, стоимость к относительно низкий КПД современных активных гелиосистем теплоснабжения сужают область их применения. Поэтому пассивный гелиосистемы, несмотря на их низкую энергетическую эффективность, во многих случаях не только конкурентоспособны, но и позволяют получить существенный технико-экономический и социально -эконэмич ее кий эффект, в связи с этим дальнейшее совершенствование пассивных систем солнечного теплоснабжения является актуальной задачей.
Накопленный к кастояцему времени опыт расчетных и натурных исследований, технологичгского проектирования и практического создания солнечны домов с пассивной системой для индивидуального пользования позволяет ученья* на более фундаментальной основе ста- > вить и успешно решать новые, более сложные задачи.
Несмотря на это дачеяо не полностью изучены процессы теплообмена и гидродинамики, происходящие в зданиях с пассивной системой солнечного теплоснабжения. Следовательно, не раскрыты и не реализованы полностью потенциальные возможности самих установок. Этому способствуют подходы, основанные на математических моделях, не охватывавшие внутреннюю связь физических явлений в сложных процессах теплообмена. Точность результатов теплотехнического расчета теплового режима здания с пассивной системой
солнечного теплоснабжения зависит, кроме прочих условий, от точ-ности числеиньх значений параметров, входящих в математические уравнения, моделируодих тепловой режим объекта. Одним из таких параметров является коэффициент конвективной теплоотдачи (ЮСГО) в стене Тромба.
В существующих работах в отой области значение ККГО определялось приблизительно, основываясь на критериальное уравнениях, полностью не описывающих (физические процессы гидродинамики и теплообмена в воздушной прослойке стены Тромба. Процессу теплообмена в этой прослойке рассматривались ь отрыва ог вопросов гидродинамики.
В связи с вышеизложенным теоретические работы в области гидродинамики и теплообмена в гелиотехнических установках вообще, в гелиодоме с частности, связанные с созданием единых методических подходов в.разработке математических моделей таких ус-таяовок и процессов в них, являются актуальными и перспективныТакие работы позволяют- на основе более точного учета физических процессов с меньшими трудовыми, материально-энергетическими затратами решать задачи, направленные на совершенствование имеющихся и создания новых установок. Результаты таких исследований позволяют оптимизировать динамические, тепловые, конструктивны* и геометрические характеристики исследуемых объектов в зависимости от внешних климатических факторов.
Целью данной диссертационной работы является разработка математической модели естественной конвекции в стене Тромба,более точно учитывающей физические процессы происходящие в ней, с последующим определением коэффициента конвективного теплообмена
от стены Тромба к теплоносителю на основе численной рсслиэсщин разработанной модели.
. Для достижения поставленной перед диссертацией цели риге-га елсдушие задачи:
-
Принять и обосновать основные упрощающие допущения для разработки математической модели естественной конвенции в стене Тромба, Описать физическую модель объекта исследования.
-
Составить систему уравнений, описывающей теплообмен и гидродинамику в стене Тромба. Обосновать краевые условия.
-
Реализовать разработанную иатеиатическую модель численно. Обработать полученные результаты, определить коэффициент ионвектиького теплообмена в стене Тромба и сопоставить с данными других авторов.
_4. Экспериментально определить коэффициент конвективного теплообмена в стене Тромба. Сравнить э?и результаты с дбт?чмми ' численного расчета.
Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в:
разработке математической модели естественной конвекции в стене Тромба, сравнительно точно описывающей физику процессов, происходящих в объекте исследования**
получении наиболее достоверней информации о гидродинамике и теплообмене ь стене Тромба;
установлении численного значения коэффициента конвективного теплообмена » стене Тромба, полностьо отвечаюаего физическим процессам, происходящим в ней;
проведении специальных экспериментальных исследований теплообмена в стене Тромба и получении опытных данных для эначе-
ний коэффициента «оігаективного теплообмена.
Прачтичесчая ценность результатов работы. Разработанная математическая модель позволяет осуществить дальнейшее совер-Е!?Н"тсосал;іе пассивной системы солнечного теплоснабжения путем оптимизации ее динамических, тепловых, конструктивных и геометрических характеристик. Полученные путем численного и физического моделярованля точные значения коэффициента конвективного теплообмена повшаюг достоверность прогноэтической оценки возможностей пассивное системы солнечного теплоснабжения уже на стадии ее проектирования.
Апробация работа. Результаты работы доложены на: 1-й (1991 г.) иРеспубликанской межвузовской научной конференции "Актуальные проблемы физики твердого тела, радиофизики и теплофизики" Аок., научном семинаре лаборатории и Института солнечной энергии АСХІІТ, Туркменского политехнического института.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в юли научных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложения, и содержит 140 страниц, 24 рисунка и I таблицу.
