Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Состояние воздушной среды в производственных помещениях оказывает влияние на здоровье людей, ход технологических процессов и качество выпускаемой продукции, жизнедеятельность животных и растений.
Затраты на устройство и работу систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха составляют значительную долю в общем энергопотреблении предприятий. Определяющим фактором при работе систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха является их экономичность по затратам тепловой и электрической энергии, материалоемкости при условии соблюдения санитарно-гигиенических требований к воздуху помещений.
Проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в производственных помещениях с источниками теплоты должно основываться на комплексном подходе, включающем выбор расчетных параметров воздуха, схем воздухообмена и воздухораспределення с учетом влияния конвективных струй, их мощности и месторасположения.
Для современных методов оценки санитарно-гигиенической и экономической эффективности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в производственных помещениях с источниками теплоты и оптимизации их на стадии проектирования необходимо располагать данными о характере формирования конвективных струй в условиях стеснения и взаимодействия с приточными струями.
Наличие методов расчета распределения скорости и температуры воздуха по объему помещения с источниками теплоты позволит установить связь между температурой уходящего и приточного воздуха, определить требуемый воздухообмен в помещении, оценить состояние воздушной среды и оптимизировать работу систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на стадии проектирования по ряду признаков: расположению теплового оборудования, вытяжных и приточных устройств, температуре удаляемого воздуха и сочетанию параметров воздуха на рабочих местах. Это приводит к сокращению воздухообмена в помещении и снижению затрат на нагрев приточного воздуха.
Связь работы с крупними научными программами, темами. Работа выполнена в рамках Республиканской научно-технической программы по разработке и внедрению в практику проектирования и строительства научно обоснованных инженерно-технических и технологических решений ГБ 86-42 (раздел «Промышленная вентиляция»), договора № 101-85 о научно-техническом сотрудничестве с институтом «Белпромпроект» «Исследование воздухораспределения в цехах промышленных предприятий», х/д № 1312 с Речицким хлебозаводом «Исследование воздухообмена в производственных помещениях завода».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание метода расчета скоростл и температуры воздуха в помешени-
ях, циркуляция воздуха в которых обусловливается конвективными струями. Для достижения поставленной цели необходимо разработать модель конвективной струи на основе крупномасштабных вихревых структур, обладающих свойством когерентности, и получить зависимости для определения границ и параметров конвективной струи в ограниченном объеме; провести экспериментальные исследования конвективных струй в ограниченном объеме и сравнить результаты теоретических и экспериментальных исследований; разработать методику расчета параметров конвективных струй, развивающихся в ограниченном объеме.
Объект и предмет исследования. В работе проведено исследование конвективных струй, развивающихся в ограниченном объеме и в поперечном потоке.
Гипотеза. Исследуемая конвективная струя рассматривается как совокупность крупномасштабных вихревых структур, обладающих свойством когерентности; форма структуры принята шарообразной.
Методология и методы проведенного исследования. В работе проведены аналитические исследования конвективных струй, развивающихся в ограниченном объеме и поперечном потоке. В основе математической модели лежат уравнения движения и переноса теплоты при постоянных физических свойствах среды в рамках теории пограничного слоя в приближении Буссннеска. Проведены экспериментальные исследования конвективных струй в ограниченном объеме по классическому плану.
Научная новизна и значимость полученных результатов работы заключается в выявлении закономерностей формирования конвективных струй, развивающихся в ограниченном объеме и в поперечном потоке, на основе модели, учитывающей развитие крупномасштабных когерентных структур; в экспериментальном исследовании скоростных и температурных полей в помещениях с локальными источниками теплоты различной мощности при различных условиях стеснения.
Практическая значим ость-полученных результатов состоит в создании методики и программы расчета на ЭВМ скоростных и температурных полей в помещениях, циркуляция воздуха в которых обусловливается конвективными струями. Методика расчета использована Государственным проектным институтом «Белпромпроект» при проектировании вентиляции в кузнечно-прессовом цехе завода тяжелых штамповок в г. Жодино, на Минском автомобильном заводе, на Речиіцком хлебозаводе для определения температуры уходящего воздуха при расчете воздухообмена. Методика одобрена на заседании Научно-технического совета Министерства архитектуры и строительства РБ, ученого совета ГП ЩШТИС, ОАО «Стройкомплекс» и. рекомендована для применения при проектировании систем вентиляции помещений с источниками теплоты, расчете температурного режима и параметров воздухообмена в помещениях.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
результаты теоретического и экспериментального исследований конвективных струй, развивающихся в ограниченном объеме и в поперечном'потоке;
методика расчета скоростных и температурных полей в помещениях, циркуляция воздуха в которых определяется конвективными струями..
Личный вклад соискателя. Теоретические и экспериментальные исследования конвективных струй, развивающихся в ограниченном объеме и поперечном потоке, разработка методики расчета параметров конвективных струй в ограниченном объеме.
Апробация результатов.диссертации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научном семинаре «Оздор'ов-.ление воздушноП среды машиностроительных заводов». (Москва, 1987г.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Актуальные проблемы охраны труда в промышленности» (Ленинград, 1986г.), на семинаре «Управление микроклиматом обогреваемых зданий» (Челябинск, 1986г.), на зональном семинаре «Охрана воздушного бассейна при эксплуатации систем тегглогазоснабжения и вентиляции» (Пенза, 1985г.), на 41-й, 42-й, 43-й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Белорусского политехнического института (Минск, 1985 - 1987гг.), на научно-технической конференции «Охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов» (Новоиолоцк, 1989г.),, на Международной. 52-й научно-технической конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА «Технические ВУЗы - республике» (Минск,. 1998г.).
Опубликов анность результатов: по теме диссертации опубликовано тринадцать научных работ, в том числе девять статей и четыре - тезисов докладов научных конференций. Общее количество страниц опубликованных материалов -163.
Структура и о б ъ ем диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, четырех глав, четырех приложений. Рукопись-' представлена на 167 страницах, в том числе 54 страницы иллюстраций (66 рисунков), 8 страниц таблиц (8 таблиц), 23 страницы приложений (4 приложения). Список использованных источников включает 275 наименований.
