Содержание к диссертации
Введение
Раздел I. Методы расчетного анализа нестандартных тепловых режимов в зданиях (обзор опубликованных работ) 9
1.1 Стандартные и нестандартные тепловые режимы зданий 9
1.2 Теплотехнические характеристики зданий как объекта регулирования и факторы, определяющие отопительную нагрузку 13
1.2.1 Влияние температуры наружного воздуха на температуру в помещениях 13
1.2.2 Влияние ветрового воздействия и гравитационного давления на процессы инфильтрации и тепловые режимы в помещениях 15
1.2.3 Влияние солнечной радиации на температуру в помещениях 21
1.2.4 Внутренние тепловыделения в зданиях 22
1.3 Статические характеристики систем отопления зданий 23
1.4 Влияние возмущающих и регулирующих воздействий на температурный режим здания 27
1.5 Аккумулирование тепла в ограждающих конструкциях зданий и в теплопроводах 35
1.6 Методы расчета нестационарных полей температуры и влажности в ограждающих конструкциях 41
1.7 Выводы по разделу I, конкретные задачи, решаемые в диссертационной работе 45
Раздел II. Разработка теплофизической модели нестационарных тепломассообменных процессов в ограждающих конструкциях гражданских зданий 47
2.1 Физическая модель многофазной среды в ограждающих конструкциях 47
2.2 Уравнение баланса массы фаз в контрольных объемах 50
2.3 Уравнение баланса внутренней энергии многофазной среды в контрольных объемах 54
2.4 Перенос массы и внутренней энергии жидкой фазы через грани контрольного объема 60
2.5 Перенос массы и внутренней энергии газовой фазы через грани контрольного объема 64
2.6 Испарение воды - конденсация пара в контрольном объеме 68
2.7 Теплофизическая модель замерзания воды — оттаивание льда в пористой среде 72
2.8 Аппроксимационная модель теплопроводности материалов при различных влажностях и температурах 75
2.9 Замыкающие соотношения, граничные и начальные условия нестационарного тепломассопереноса в ограждающих конструкциях. 78
2.10 Выводы по разделу II 82
Раздел III. Расчетно-экспериментальное исследование теплопереноса в «горячих» трубопроводах в нестационарных условиях 84
3.1 Расчетно-теоретическая модель квазиодномерного нестационарного теплообмена в трубопроводах систем отопления 84
3.2 Экспериментальное исследование теплопередачи при нестационарном течении в трубопроводе 90
3.2.1 Цели и задачи экспериментального исследования 90
3.2.2 Описание экспериментальной установки и системы измерений 90
3.2.3 Методика обработки результатов измерений 93
3.2.4 Экспериментальное и расчетное определение режима течения теплоносителя 9
- Влияние температуры наружного воздуха на температуру в помещениях
- Влияние солнечной радиации на температуру в помещениях
- Уравнение баланса массы фаз в контрольных объемах
- Экспериментальное исследование теплопередачи при нестационарном течении в трубопроводе
Введение к работе
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Актуальность работы. Гражданские здания, расположенные в северных районах, эксплуатируются в условиях существенных изменений температур окружающей среды. Изменяются по времени также температуры горячего теплоносителя в системах отопления. Наибольшее снижение температур в гражданских зданиях наблюдается в зимнее время при временных отключениях систем отопления. Сложность прогнозирования нестандартных, отличных от расчетных, тепловых режимов в зданиях связана с необходимостью учета нестационарных процессов в системах отопления, изменения температур окружающей среды, а также изменения по времени температуры и влажности в ограждающих конструкциях. Поэтому актуальной проблемой является изучение и создание современных, основанных на методах механики многофазных сред, методик прогнозирования нестандартных тепловых режимов в гражданских зданиях, что требует разработки теплофизических моделей, позволяющих определять поля температуры, влажности и льдистости в многослойной ограждающих конструкциях с учетом нестационарных граничных условий, потоков тепла, массы влаги и газовой фазы, фазовых переходов «водяной пар-вода» и «вода-лед» в пористых строительных материалах. Для достоверного определения и обеспечения условий комфортности необходимо учитывать сопряженность задач определения параметров в ограждающих конструкциях, в системах отопления и в помещениях зданий.
Цель исследования. Разработка метода прогнозирования нестандартных тепловых режимов в помещениях гражданских зданий с учетом нестационарности полей температуры, влажности и льдистости в ограждающих конструкциях, а также изменения температуры теплоносителя в системах отопления.
Для выполнения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
1. Разработать теплофизические модели нестационарные переноса влаги и тепла в многослойных ограждающих конструкциях с учетом фазовых переходов.
2. Создать экспериментальную установку и провести расчетно-экспериментальное исследование нестационарных тепловых режимов в горячих теплопроводах системы отопления.
3. Разработать метод, алгоритм и компьютерную программу определения тепловлажностного состояния ограждающих конструкций, а также температуры в помещениях гражданских зданий при нестационарных режимах эксплуатации.
4. Провести расчетно-теоретическое исследование нестандартных режимов, включая определение взаимосвязанных изменяющихся во времени температур в помещении, в системе отопления и ограждающих многослойных конструкциях гражданских зданий. Методика и достоверность результатов исследования.
Поставленные задачи решались путем проведения расчетно-теоретических и экспериментальных исследований. Использовался метод физико-математического моделирования многомерных нестационарных процессов тепломассопереноса в ограждающих конструкциях, а также теплообмена в трубопроводах систем отопления. Разработанные теплофизические модели реализованы в виде алгоритмов и компьютерных программ, доведенных до практического применения в инженерных расчетах. Для исследования нестационарных тепловых процессов в трубопроводах создан экспериментальный стенд и выполнены расчетно-экспериментальные исследования с применением критериальных зависимостей. Полученные результаты обоснованы путем сопоставления с экспериментальными данными и известными аналитическими решениями.
Научная новизна работы заключается в следующем: - разработан метод расчета нестандартных тепловых режимов в гражданских зданиях с учетом изменения по времени тепловлажностного состояния ограждающих конструкций и параметров теплоносителя в системах отопления;
- впервые разработана теплофизическая модель расчета нестационарных полей температур, влажности, льдистости и паронасыщенности в многослойных ограждающих конструкциях зданий с учетом массопереноса влаги и водяного пара, а также фазовых переходов — конденсации пара, испарения влаги, замерзания воды, плавления льда в пористых строительных материалах;
- получена и обобщена экспериментальная информация об изменении по времени температур и тепловых потоков в трубопроводах горячей воды, в том числе при попадании воздуха в теплоноситель;
- впервые расчетно-теоретическим путем получены данные об изменении по времени поля температур, влажностей и льдистостей в угловых частях многослойных ограждающих конструкций гражданских зданий.
Практическое значение работы заключается: - в создании метода и компьютерной программы, позволяющих прогнозировать тепловлажностный режим в помещениях гражданских зданий при нестандартных условиях работы системы отопления и при отличии температуры окружающей среды от расчетной; - в получении экспериментальных и расчетных данных для оценки различных видов тепловых потоков в трубопроводах, что дает возможность анализа нестационарных режимов в системах отопления; - в обеспечении возможности расчетного определения нестационарных полей температуры, влажности и льдистости в угловых частях зданий, что влияет на долговечность зданий и комфортность условий в помещениях.
Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на международном совещании «Энергосберегающие технологии в нефтегазовой промышленности России» (Тюмень, ТГНГУ, 2001г.); на IX межотраслевом научном семинаре «Теплофизика, гидрогазодинамика, теплотехника» (Тюмень, ТюмГУ, 2002г.); на III научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА (Тюмень, ТюмГАСА, 2003г.); на региональной научно-практической конференции «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» (Тюмень, ТГНГУ, 2004г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-разделов, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 144 страниц и содержит 44 рисунков. Список литературы содержит 122 наименований работ.
Влияние температуры наружного воздуха на температуру в помещениях
Исходя из технико-экономической целесообразности и санитарно-технических норм, комфортные условия должны поддерживаться не во всем объеме помещения, а лишь в местах преимущественной деятельности человека и постоянного его пребывания, т.е. в рабочей зоне высотой 2 м от пола. За расчетное значение tB принимают температуру воздуха на высоте 1,5 м от пола и на расстоянии 1 м от наружной стены.
Тепловой режим помещения, характеризуемый температурой воздуха tB,C, и температурой внутренних поверхностей твп,С, считается комфортным, если соблюдаются первое и второе условия комфортности.
По первому условию комфортности [33] должен поддерживаться такой температурный режим в помещении (tB, твп,С)при котором человек, находясь в середине помещения, не испытывает перегрева или переохлаждения. Радиационная температура в помещении tR,C определяется по формуле [33] =2Х«(0 - , (1.2) где (pr- i - коэффициент излучения с поверхности тела человека в сторону окружающих поверхностей; тВП(ц - температура окружающих поверхностей, С. Зависимость между tR и tB в холодный период можно выразить как ґл= (1,57-/J-(0,057-/.) ±1,5, (1.3) где tn - температура помещения, равная tn=(tB+tR)/2, С, (при спокойном состоянии человека tn=23C, при легкой работе - tn=21C, при умеренной работе - t n=18,5C, при тяжелой работе - tn=16C). Зависимость между tR и tB в теплый период можно выразить как
Л= (1,57-0-(0,05-О±1,5, (1.4) где tn — температура помещения, равная tn=(tB+tR)/2, С, (при спокойном состоянии человека tn=26C, при умеренной работе - tn=24C, при тяжелой работе - tn=22C).
Расчетные значения tB определяются назначением помещений: в жилых помещениях tB=18C, при температуре наружного воздуха (холодной пятидневки) txn ниже -31 С tB=20C; на лестничной клетке tB=16C; в кухне tB=18C; в помещениях детских и больничных учреждений tB=18...25C; в служебных помещениях tB=16... 18С.
. Второе условие комфортности [33] определяет температурный режим для человека, находящегося около нагретых или охлажденных поверхностей в рабочей зоне (главным образом в условиях производственных цехов).
Из уравнения лучистого теплообмена при контакте человека с окружающими поверхностями допустимая температура нагретой поверхности в помещении тпД0ПС, для холодного периода года определится как тдпоп 19,2 + 8,7/4 - л, (1.5) где (рг- п - коэффициент излучения с поверхности тела человека в сторону нагретых поверхностей [11].
В теплый период года температура нагретых поверхностей должна быть не более тдпоп 29,3 + 2,7/ - л (1.6) Допустимая температура холодной поверхности в холодный период года, определяемая выражением тдпп 23-5/ рг- п, (1.7) обеспечивает условие недопустимости конденсации влаги на внутренней поверхности наружных ограждений. Допустимая температура на внутренней поверхности окна: тдо0кп и-4,4/ рг п. (1.8)
Изменение наружной температуры в течении года и в течении суток может изменяться весьма существенно. Так, например, в Западной Сибири [65] разница между средней температурой .зимнего периода и минимумом температуры наружного воздуха достигает 45С (табл.1.1).
В строительной теплотехнике необходимость учета нестандартных условий появляется при решении следующих вопросов: определение изменения температуры воздуха в помещениях в связи с неравномерностью отдачи тепла системой отопления; расчет температурных полей в ограждении в связи с колебаниями температуры наружного воздуха или под воздействием солнечной радиации; прогрев и остывание массивных ограждений и пр.[2, 3, 5, 6, 7, 9-12, 13, 15, 27, 30, 32, 32, 35, 39, 41, 43, 47, 49, 54, 55, 57, 59, 60, 66, 67, 74, 76, 87, 88, 91, 93,96-101, 106, 112-114].
Выделяют следующие факторы [3, 8, 9, 11, 16, 17, 18, 28, 43, 47, 49, 66, 75, 80, 91, 100, 101, 106], влияющие на тепловые режимы в зданиях в процессе эксплуатации: температура наружного воздуха, температура теплоносителя в системах отопления, ветровое воздействие и гравитационное давление, солнечная радиация и внутренние тепловыделения в зданиях.
Температура наружного воздуха является основным фактором, определяющим режим подачи теплоты на отопление зданий. При заданном значе ний температуры воздуха в отапливаемых зданиях расход теплоты на отопление в зависимости от наружной температуры определяют по формуле[33] Qo= lo-ViteH\ (1.9) где q0 - удельные теплопотери здания, Вт/(м3-С); V- объем здания по наружному обмеру, м; tB — усредненная заданная температура воздуха в здании, С; tH — температура наружного воздуха, С.
На стационарном режиме, при отсутствии ветра и солнечной радиации расход теплоты на отопление Q0 соответствует теплопотерям через наружные ограждения с учетом инфильтрации вследствие перепада давления, т.е. в этом случае отопительная нагрузка полностью определяется температурой наружного воздуха. Тепловые потери зданий, обусловленные разностью температур внутреннего и наружного воздуха, происходят в основном вследствие кондуктивного теплообмена через наружные ограждения, под влиянием теплообмена свободной конвекции на их поверхностях, а также из-за излучения. Как следует из формулы (1.9), максимальные теплопотери зданий соответствуют минимальным температурам наружного воздуха tH.
Учитывая, что минимальная наружная температура наблюдается обычно в течение непродолжительного периода, максимальные тепловые потери зданий, а значит, и расход теплоты на отопление определяются при так называемой расчетной температуре наружного воздуха для отопления tH [19]. Под этой температурой понимают среднюю температуру наиболее холодных пятидневок восьми наиболее холодных зим, взятых за 50-летний период [88]. Однако в процессе эксплуатации зданий фактическая температура окружающей среды в отдельные дни может существенно отличаться от «стандартной температуры».
Влияние солнечной радиации на температуру в помещениях
Теплота солнечной радиации поступает в здания путем непосредственного проникновения излучения через окна, а также вследствие радиационного нагрева наружных стен. Лучистые потоки поступают на поверхности зданий в виде прямых солнечных лучей, в виде лучей, рассеянных атмосферой и облаками, а также в виде отраженных от земли и рядом расположенных зданий потоков. По данным работы [3], среднемесячное поступление теплоты в здания от солнечной радиации имеет систематический характер для большинства климатических зон и составляет значительную величину. Величина поступления теплоты от прямой радиации зависит от времени года, широты местности, состояния облачности и времени облучения. Поступление теплоты с рассеянной и отраженной радиацией практически одинаково для всех помещений независимо от их ориентации.
Влияние солнечной радиации на температурный режим помещений определяется не только поступлением теплоты через окна, но и изменением радиационного баланса наружной поверхности стен, под которым понимается разность между лучистым потоком теплоты, падающим на поверхность, и потоками, отражаемыми и излучаемыми этой поверхностью [11]. Поскольку теплопоступления с проникающей радиацией через окна в среднем на порядок больше теплопоступлений, обусловленных радиационным нагревом наружных стен, то влиянием последних обычно можно пренебречь [11]. Влияние солнечной радиации удобно рассматривать как повышение внутренней температуры за счет дополнительного поступления теплоты с проникающей в помещение через окна радиацией, которое можно определить по формуле [3] At =a0-s0-R-Jp, (1.28) где AtpB — повышение внутренней температуры за счет радиации, проникающей через окна, С; сг0 — относительная площадь остекления; є0 — коэффициент пропускания солнечной радиации; R — среднее термическое сопротивление ограждающих конструкций помещена (м2-С)/Вт; Jp — поток солнечной радиации, Вт/м .
Наряду с солнечной радиацией значительное влияние на температурный режим жилых зданий оказывают внутренние тепловыделения, которые включают в себя тепловыделения от людей, электробытовой аппаратуры, стояков горячего водоснабжения и полотенцесушителей. Величина бытовых тепловыделений зависит от многих факторов и может существенно различаться в разных квартирах одного и того же здания, так как зависит от размеров квартиры, числа жильцов в квартире, бытового распорядка и др. В отличие от других факторов, влияющих на температурный режим зданий, среднесуточные внутренние тепловыделения можно рассматривать как постоянную величину, действующую в течение всего отопительного периода.
Повышение температуры воздуха в помещениях от внутренних тепловыделений определяют по формуле &C=aJgo, (1.29) где Отв — удельные тепловыделения в помещении, Вт/м ; g0 — удельные теплопотери помещения, Вт-(м3-С).
В среднем за сутки количество бытовой теплоты на одного человека при его пребывании в помещении в течение 50-70% суток составляет около 60 Вт [106]. При норме жилой площади 9 м на человека и кубатурном коэф-фициенте зданий новой застройки 5,5 м /м повышение внутренней температуры AtTBB составит около 3С. Удельные теплопотери помещения при этом приняты равными 0,4 Вт/(м -С). Внутренние тепловыделения составляют значительную величину в тепловом балансе зданий, в том числе и в зимние месяцы отопительного сезона, при этом их доля существенно возрастает в переходные периоды отопительного сезона. Необходимо отметить, что в настоящее время при проектировании долю внутренних тепловыделений учитывают при определении расчетных теплопотерь помещений в соответствии с формулой [106] a.e=21-F„, (1.30) где Fn — площадь пола помещений, для которых предусматривается установка нагревательных приборов, м2. На эту величину должны уменьшаться расчетные теплопотери помещений. В работе [30] предлагается величину внутренних тепловыделений, QTB, Вт, определять по формуле Qme = (150 + 22.Fj-1,16, (1.31) где ж — жилая площадь квартиры из расчета 9м на человека.
Тепловая производительность отопительных установок зданий может регулироваться несколькими методами: а) изменением температуры сетевой воды, поступающей в установку при сохранении постоянного расхода; б) изменением расхода воды, циркулирующей в отопительной установке при постоянной температуре на входе в установку; в) одновременным изменением температуры и расхода воды; г) изменением поверхности нагрева приборов отопительной установки [89].
При автоматическом регулировании расхода теплоты в групповой или местной тепловой подстанции в общем случае могут применяться первые три метода. При этом необходимо отметить, что возможности регулирования тепловой производительности отопительных систем путем изменения расхода теплоносителя ограничены, поскольку при значительном изменении расхода может возникнуть существенная тепловая разрегулировка системы.
Для расчета режимов регулирования отопительных установок нужно знать функциональную зависимость всех параметров, определяющих тепловую производительность установок при известных теплопотерях отапливаемых зданий. Расчет переменных режимов работы отопительных установок удобно выполнять с помощью уравнения безразмерной удельной тепловой производительности, предложенного проф. Е.Я.Соколовым [88]
Уравнение баланса массы фаз в контрольных объемах
Уравнение баланса массы (п.2.1) (в каждом фиксированном контрольном объеме Vy для промежутка времени (t(n), t(n+1)=t(n)+At)): - для водяного пара л, vg=- YuPnijk Kjk ijk +1 in Vij (2.3) для воздуха л(»+1) _ ,(") А=4(6) т: уц- Ъ Peij Уф bvk (2.4) для воды р{п+Х) _ (я) Л=4(б) At для льда -»»=- Z Л Д5Т„ + Л, + Is, У, (2.5) ы\ (IH-1) _ («) д ку /s ку (2.6)
В уравнениях (2.3)-(2.6) правые части вычисляются как средние для промежутка (t(n), t(n+1)), т.е. в момент времени t(n)+eAt, где 0 є 1. В применяемом нами методе «предиктор-N раз корректор» применяется итерационная на каждом шаге или на М шагах схема, как правило, с е 0,5. Нижние и верхние индексы к= 1,2,3,4 при решении двумерных задач и к=1,2,...,6 для пространственных задач соответствуют W,E,S,N (Н,0) граням контрольных объемов. РІнтенсивность фазовых переходов в поровом пространстве контрольных объемов Vy характеризуется величинами: Ііп, кг/м с — интенсивность испаре-ния влаги (п.2.6); Іпі, кг/м С - интенсивностью конденсации водяного пара (п.2.6); Isi, кг/м с - интенсивностью плавления льда (п.2.7); lis, кг/м с — интенсивностью замерзания воды. Вычисление расходов паровой и воздушной компонент газовой смеси через грани контрольных объемов =4(6) =4(6) YjPmjk v% ASyk и ІіиРф ijk рассмотрено в п.2.5 данной работы, =1 =1 =4(6) а расходы влаги / vfjk ASiJk в п.2.4. к=\ Следует отметить, что в уравнение баланса массы (2.3)-(2.6) содержат ЇЇІ ти т ся приведенные плотности пара рп = —-, воздуха рв = —, воды pi = - -, льда ps = —-, которые выражаются через истинные плотности р,(0) = —- и объемные доли а, = — отдельных составляющих рп = р 0) -а„, рд = рав, р, = р\0) a,, ps = р 0) as. Газовая фаза, состоящая из водяного пара и воздуха, занимает объем Vg в пределах контрольного объема V. Так, что объемная до ля газовой фазы ag = —, в расчетах используются также приведенные плотности пара и воздуха, отнесенные к объему Vg: p s) = — , p g) = — -. Вводится g g в рассмотрение объемная доля сухого материала в контрольном объеме V V-V acu = - - = l-m, где m = — -- пористость, а также приведенная плотность сухого материала ра1 = — = p J aat. Плотность смеси вычисляется как сумма приведенных плотностей компонентов: Р = Pn+P.+Pi+Ps+Рсм (2.7)
Из уравнений (2.3)-(2.6) можно выразить приведенные плотности пара рш воздуха рв, воды pi и льда ps в контрольных объемах Vy в момент времени t=t(n+i) ЧЄрЄЗ известные плотности в момент времени t=t(n), а также потоки массы через грани контрольного объем и интенсивности фазовых переходов (п.2.4-п.2.7).
Для плотности пара из (2.3) получим / Й+1) = Рщ + Pnk + Pi n, (2.8) где Ар„к =- j [Pnjk Kuk) — At изменения приведенной плотности пара к=\ Kj в контрольном объеме Vy за время At, вследствие переноса пара через грани контрольного объема под действием градиента парциальных давлений пара (п.2.5); Apl_yn = Iln -At - изменение приведенной плотности пара в контрольном объеме Vjj вследствие испарения влаги в порах (п.2.6). Приведенная к объему Vg плотность пара будет равна p ,+lWg) = p +1)/as Для приведенной плотности воздуха из (2.4): =р%+АРвк, (2.9) где Арвк =- 2J \pejk veyk) ——-At - изменение приведенной плотности воз У м К духа в контрольном объеме Vy за время At, вследствие переноса массы воздуха через грани контрольного объема под действием градиента парциального давления воздуха в паровоздушной смеси (п.2.5). Приведенная к объему Vg плотность воздуха p%+lWs) = /с+1)/ag
Для приведенной плотности воды из (2.5) следует: /#+1) = Р{ш + ЛА + АЛ / + Ps- ,, (2.10) где Ар1к = 2_, [Pijk Kjkj — to изменение приведенной плотности влаги вследствие переноса влаги через грани контрольного объема под действием градиента потенциала влажности (п.2.4); Арп_ , - изменение приведенной плотности воды за счет конденсации пара в поровом пространстве; Aps_ , изменение приведенной плотности воды за счет плавления льда в поровом пространстве (п.2.7). Приведенная плотность льда в момент времени t(n+1) определяется из уравнения (2.6): РІЇ Р +АР, , (2.11) где Ap,_ s = J is" to - изменение приведенной плотности льда за счет замерзания воды в порах (п.2.7).
Экспериментальное исследование теплопередачи при нестационарном течении в трубопроводе
Целью данного раздела работы являлось экспериментальное изучение тепловых потоков при нестационарном течении жидкости в трубопроводе и обоснование возможности определения температур теплоносителя и тепловых потоков в нестандартных условиях эксплуатации систем отопления.
Для данной цели решены следующие задачи:
1. Получены экспериментальные данные по теплопередаче в горизонтальных трубах при переходных режимах течения.
2. Проведены исследования по изучению вклада отдельных составляющих теплового потока при изучаемом переходном тепловом процессе.
3. Исследованы балансы тепла и экспериментально обоснована методика расчета температуры теплоносителя по времени и длине на переходных процессах в трубопроводах и в трубчатых отопительных приборах.
Описание экспериментальной установки и системы измерений.
При участии автора создан универсальный автоматизированный стенд для изучения тепловых и гидродинамических параметров при течении жидкости в трубах. Стенд состоит из двух трубопроводов: теплового и гидродинамического контура.
Горячая вода или другой теплоноситель прокачивается по замкнутому контуру центробежным насосом фирмы WILO (Германия), обеспечивающим три уровня по числам оборотов ротора Пь п2 п3 об/мин. Из насоса вода поступает в регулируемый электронагреватель ЭНВ-2 мощностью до 2 кВт с площадью нагрева до 30 м . На входе в трубопровод установлен расходомер СГВ-15 турбинного типа, принцип действия которого состоит в измерении числа оборотов крыльчатки, вращающейся под действием протекающего теплоносителя.
Количество оборотов крыльчатки пропорционально объему протекающей воды.
Вращение крыльчатки передается на счетный механизм, обеспечивающий за счет понижающего редуктора возможность снятия показаний объема (м3) перекачанной воды за определенный промежуток времени.
Далее вода проходит в трубопровод, состоящий из стальной водогазопро-водной трубы (ГОСТ 3262-75 ), длиной 20 м с условным проходом ё=20мм, расширительный бак и вновь поступает в насос. На поверхности трубы расположены 4 датчика температуры Т2, ТЗ, Т4 и Т5. Два датчика температуры ТІ и Т6 установлены внутри трубы и предназначены для измерения температуры теплоносителя внутри во входном сечении 1 (датчик ТІ) и в выходном 2 (датчик Т6). Датчики температуры — кремниевые р-п-р транзисторы (коллектор соединяется с базой) типа КТ 326Б в металлостеклянном корпусе. Методика обработки результатов измерений.
Разработанная нами методика обработки результатов измерений основана на использовании уравнений, приведенных в п.3.1.1 данной работы и заключается в последовательности следующих вычислений.
1. По величине расхода G определяется скорость движения теплоносителя на ка ждом режиме
На нестандартных режимах работы системы отопления в теплоносителе возможно кратковременное поступление воздуха, так называемое «завоздушива ние». При этом в трубопроводах движется газожидкостный поток. Эти режимы могут возникать при ремонте и запуске систем отопления и устраняются выпус ком воздуха из системы отопления [10-12]. Режимы течения двухфазных газо ______ _ жидкостных потоков по характеру распределения жидкости и газа по сечению трубопровода [64 и др.] схематично показаны на рис. 3.4, а также приведены ниже:
Режима течения даух фазних хазожздтссвях готоиэв.
1. Расслоенный — раздельное течение жидкости и газа при неполном смачивании поверхности трубы каждой из фаз и плоской поверхности раздела фаз. 2. Расслоенный волновой — то же, при наличии волн на поверхности раздела фаз. 3. Расслоенный волновой с перемычками — при достижении гребнями волн полного заполнения сечения трубы. 4. Снарядный — при попеременном следовании жидкости и газа отдельными порциями. 5. Пузырьковый — течение жидкости с пузырьками газа или пара. Эмульсионный — течение в вида эмульсии или пены. 6. Кольцевой — течение жидкости в виде пленки по стенкам трубы и газа в ядре потока. 7. Дисперсно-кольцевой — течение жидкости в виде капель в ядре потока и пленки по стенкам трубы.
Характерное изменение по времени температуры теплоносителя при входе в трубопровод (Ті) и при выходе (Тб)представлено на рис.3.6 и на рис.3.7. Полученные результаты измерений обрабатывались в соответствии с методикой приведенной в п.3.2.3. Далее приводится характерный пример (основные резуль таты) обработки результатов измерений (для интервала времени 2 t 3, где безразмерный параметр времени).