CC BY
22
.......................СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА-----------------
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙПРОДУКЦИИ FACILITY FOR STORAGE AND PRODUCTION OF AGRICULTURAL PRODUCTS
УДК 621.472
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ДВИЖЕНИИ ВОЗДУХА В ПОДЗЕМНОМ ВЕНТИЛЯЦИОННОМ ТРАКТЕ
Мансуров А.А., СадыковЖ.Д., Холмирзаев Н.С., Азимова Ш.Г.
Каршинскийгосударственныйуниверситет, Карши, Узбекистан
STUDY OF THE PROCESS HEAT TRANSFER WHEN MOVING THE AIR IN UNDERGROUND VENTILATION TRACT
Mansurov A.A., SadykovZh.D., Holmirzaev N.S., Azimova Sh.G.
Karshistateuniversity, Karshi, Uzbekistan
В статье рассматриваются вопросы математического моделирования теплообменных процессов при движении воздуха по подземному вентиляционному каналу. Получены наиболее достоверные результаты по исследуемому процессу и построены графики зависимости
= f (Fo). tx = f [t]
Ключевые слова: охлаждение, кондиционирование воздуха, аккумуляция, теплообмен, вентиляционный канал, теплоотдача, теплопроводность, математическая модель.
In article are considered questions of mathematical modeling heat transfer processes when moving the air on underground ventilation channel. The most reliable results are received on under investigation process and is built graphs to dependencies.
Key words: cooling, air conditioning, cumulation, heat transfer, ventilation channel, heat return, conductivity, mathematical model.
Перед человечеством всегда стоял вопрос хранения выращиваемой ими сельскохозяйственной продукции до следующего урожая. Для длительного хранения сельскохозяйственной продукции в хранилищах обычного типа необходимо поддержание определенного температурно - влажностного режима. С разработкой теории охлаждения и кондиционирования воздуха, с изобретением холодильных установок появилась возможность решить этот вопрос. Но, применение этого способа хранения требует больших затрат и это отражается на стоимости охраняемого сельскохозяйственного продукта. Что и ставит задачу, разработать оптимальные варианты хранилищ. К таким относится вариант подземного хранилища, относящийся к так называемым «безмашинным холодильникам», т.е. отсутствует холодильная установка. Охлаждение хранилища осуществляется способом аккумуляции холода в грунтовом массиве окружающего хранилища.
Аккумуляция холода в грунтовом массиве осуществляется двумя способами:
1. Аккумуляция холода сквозным проветриванием хранилища ("пассивный" метод аккумуляции);
2. Аккумуляция холода с применением грунтовых теплообменников ("активный" метод аккумуляции).
Эти два метода аккумуляции холода можно произвести в отдельности или одновременно одним или двумя центробежными вентиляторами.
Задачей об изменении параметров воздуха при движении в одиночных подземных вентиляционных каналах, т.е. в грунтовых теплообменниках, занимались П.Н.Смухин, К.Ван-Хеерден, Е.В. Стефанов [2, 3, 4] наиболее важный вклад в решение задач, характеризующих изменение параметров воздуха при движении в одиночных подземных вентиляционных каналах, был сделан Е.В.Стефановым [4, 5] Им было получено аналитическое решение задачи, когда температура приточного воздуха в начальном сечении канала постоянна или меняется во времени по закону периодической функции, а проведённые экспериментальные исследования позволили получить зависимости, удобные для практической оценки изменения температуры воздуха при движении в одиночных подземных вентиляционных каналах [5] и величине относительного
- Z 100
расстояния d от начального сечения канала до рассматриваемого.
При поступлении в канал воздуха с постоянной во времени температурой (стационарный процесс) эта зависимость имеет вид:
KF
t -в--x
x,t гр _ g J c S
t -в
t0 гр (1)
t
где xt - температура воздуха в канале на расстоянии х (м) от начального сечения канала, 0 С;
в
гр - температура окружающего канал массива грунта, 0 С;
t
0 - температура воздуха в начальном сечении канала, 0 С;
S-периметр канала, м;
F-площадь поперечного сечения канала, м2;
g, с- физические константы воздуха, принимаемые для средней температуры воздуха в канале;
х - расстояние от начального сечения канала до рассматриваемого, м;
J - скорость движения воздуха в канале, м/с;
K = ya- коэффициент нестационарного теплообмена между движущимся воздухом и массивом грунта при to = const;
a - коэффициент теплоотдачи от движущегося воздуха внутренней поверхности канала и для процесса аккумуляции холода зимой при средних значениях:
416 ,0,8 d - 0,2 Г x i- ,
a_416 J d fcj м2 0С
/ \—0,054
a_ 3,58 ■ J0'8 d-0'2
или
2 0 м ч С
x
d
и для процесса использование аккумулированного холода весной и летом:
Вт ккал
тсс <Д8 ,— 0,2 2"0 ' ™ о лг „п0,8 ,— 0,2 2 0
a = 3,55 J' ■ d м2 -С или a = 3,05 J • d м 2 . ч.0 с
y - функция граничных условий, теплофизических и временных характеристик процесса или коэффициент распространения тепла для условий теплообмена воздуха,
x
— < 100
поступающего в подземный канал при const,который для d характеризуется следующим значением:
(2)
\-0,4
. , „ - 0,25 „.- 0,8 I х у = 4,1 ■ Го ■ В1 ■ I
где б - диаметр канала, м;
х
й - относительное расстояние от начального сечения до рассматриваемого;
а-г
ы = —0
1 - критерий подобия граничных условий;
а-т
Го=7
о - критерий Фурье; а - коэффициент температуропроводности грунта, м2/ч;
0 - радиус канала, м;т - время, ч.
Проведенный анализ позволил область действия зависимостей для учёта степени охлаж дения (использование аккумулированного холода) и нагревания (аккумуляции холода) приточного воздуха при движении в одиночных подземных вентиляционных каналах, что необходимо для выбора расчётных наружных температур при величине
х
-< 100 й .
С целью облегчения практического использования зависимости (1) были рассмотрены возможные пределы изменения входящих величин, и, зная значения коэффициента распространения тепла в окружающем массиве уи коэффициента теплоотдачи а, основное
выражение (1) было представлено в окончательной форме. Тогда для случая аккумуляции холода зимой, т.е. нагревания приточного наружного воздуха при движении в
х
— < 100
подземном канале при й выразится зависимостью вида:
/ ч 0,566
-0,25 -0,8 -0,2 0,65
в - Т - 0,4566-Го Е1 -Яе Рг
ГР - Х = е —
вгр Т 0 (3)
а процесс использование аккумулированного холода весной и летом, т.е. охлаждения
приточного наружного воздуха при движении в одиночном подземном канале при
, \ 0,6
х
-< 100 в ■
т -в
х гр -— = е
- 0,25 - 0,8 - 0,2 - 0,374- ¥о -Ы -Яе ■
7
-в
0 ГР (4)
Так как правая часть в (3) и (4) является функцией произведения критериев, то для оценки пределов её изменения необходимо оценить возможные пределы изменения данных критериев.
Выделим в (4) критериальное произведение и обозначим его через I, тогда
ч0,6
„ „ - 0,25 „.-0,8 с -0,2 I х 2 = ¥о - Б1 ■ Яе
' 7
(5)
„-0,25 0,8 у = F ■ Ы
где обозначим: 1 0 (6)
/ Л 0,6 и - 0,2 | х I
у2 = "е {71 (7)
2 = у -у .
2 (8)
Рассмотрим пределы изменения у
Л- 0,25
у =
Л- 0,8
т * Р I
2 1 J (9)
г
Здесь а, 0,а ^-величины заданные, а переменным является?, т.е. время от начала процесса теплообмена воздуха с окружающим грунтом (ч). Коэффициент температуропроводности а и другие характеристики окружающего канал массива даны в СНиП и справочной литературе. С учётом того, что в реальных условиях почвы и грунты увлажнены, примем среднее значение а =0,0033 м2/ч. Тогда величины критериев будут находиться в пределах:
Fo=(0 - 90); Б1=(0 * 60); У1=(0 -10);
Пределы изменения I равны соответственно (0 - 23). Однако, как показывают расчёты, значение I,равное 10 и более, рассматривать не имеет смысла, так как при I = 10
- 0,374-1 0 =пт,.7
величина г = 0>023/
~ , - 0,374 0,1 ,,
Нижным пределом значения I = 0,1, так как при этом 1величина г = 0>63,
что говорит об изменении температуры приточного воздуха на 0,2 - 0,5 0С.
Характерноевремя т (ч) заложено в критерии Fо. Все остальные величины, входящие в показатель степени числа е,представляют собой комплекс теплофизических
характеристик взаимодействующих сред - грунта и воздуха. Поэтому для каждого конкретного случая
необходимо знать е = ?(Го).
Использования возможностей математического, компьютерного моделирования является более актуальным для практического изучения данного процесса и даёт наиболее точные результаты [6].
На основе компьютерной программы - модели для случая аккумуляции холода зимой, т.е. нагревания приточного наружного воздуха получены кривые
I -в
^='<Го) Гх = г (т) .
зависимости
tn —q
0 гр
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Зависимость
-n-z
= f (Fo)
Зависимость x
tx = f W)
q -t
гр x
q -tn
гр 0
= f (Fo)
tx = f W)
Получены кривые зависимости гр 0 ; х ^ ' ; с помощью математической
модели для случая использования аккумулированного холода весной и летом т.е. охлаждения приточного наружного воздуха.
-n- z
Зависимость
■Z = f (Fo)
Зависимость x
tx = f (w)
где относительно оптимальной кривой является кривая 2, которая описывает более эффективное использование аккумулированного холода при температуре наружного
J
воздуха to = 150 C; и грунта гр = 1 0С; Х2= 12 м.
График даёт наглядную картинку изменения температуры приточного воздуха при движении в одиночном подземном вентиляционном канале во времени. Он может служить пособием для корректировки параметров наружного воздуха, поступающего в хранилище после прохождения по подземному вентиляционному каналу при условии, что в начальном сечени канала to= const.Подобные графики могут строиться на объектах с
e
e
конкретными характеристиками наружного воздуха, окружающего канал массива грунта при данных размерах подземного вентиляционного канала.
Программа модель, как научный экспериментальный исследуемый объект или средство дает конкретные результаты для различных параметров исследуемого процесса. При необходимости программу - модель можно усовершенствовать.
Общие выводы:
1. Процесс теплообмена приточного воздуха, движущегося в подземных вентиляционных каналах, имеет место на протяжении определенного периода изменения температуры наружного воздуха и эксплуатации СВ.
2. Оценены пределы изменения параметров характеризующих процесс теплообмена движущегося в подземном канале воздуха окружающим канал массивом
- < 100
грунта при d , to = consk зависимости (5).
3. Составлена математическая модель (компьютерная программа) которая описывает процессы подогрева и охлаждения грунтового массива и дает возможность в зависимости от входных параметров наружного воздуха получить требуемые научные результаты.
4. Составленную математическую модель можно усовершенствовать с применением новых научных разработок в области математического моделирования и теплофизики, что на базе систем элементов автоматики дает возможность оптимального использования аккумулированного холода в исследуемом объекте.
Библиографический список
1. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха.
2. Смухин, П.Н., Казанцев, Б.А. Курс отопления и вентиляции //ВИА им. Куйбышева. -1961.
3. Ван-Хеерден, К. «Задача о нестационарном тепловом потоке в связи с воздушным охлаждением угольных пластов». Сборник «Вопросы теплообмена». Госэнергоиздат, 1959 г.
4. Стефанов, Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. -Л.: ЛВВИСКУ, 1982.
5. Стефанов, Е.В. Результаты исследования неизотермического течения несжимаемой жидкости в подземных каналах и трубах. Инженерно-физический журнал XI-4-1966.
6. Шойкулов, А., Мансуров, А., Пирова, Р. Математическое моделирование теплообменных процессов при движении воздуха в одиночных подземных вентиляционных каналах. // Проблемы информатики и энергетики РУз, №2-3, 2006.
7. Мансуров, А.А., Садыков, Ж.Д. Температура грунта при кондуктивном теплообмене //Вестник КарГУ, № 3, 2012.
Bibliograficheskiy spisok
1. SNiP 2.04.05-91*. Otoplenie, ventilyatsiya, konditsionirovanie vozduxa.
2. Smuxin, P.N., Kazantsev, B.A. Kurs otopleniya i ventilyatsii //VIA im. Kuybysheva. -1961.
3. Van-Xeerden, K.«Zadacha o nestatsionarnom teplovom potoke v svyazi s vozdushnym oxlajdeniem ugolnyx plastov». Sbornik «Voprosy teploobmena». Gosenergoizdat, 1959 g.
4. Stefanov, E.V. Ventilyatsiya i konditsionirovanie vozduxa. -L.: LVVISKU, 1982.
5. Stefanov, E.V. Rezultaty issledovaniya neizotermicheskogo techeniya nesjimaemoy jidkosti v podzemnbix kanalax i trubax. Injenerno-fizicheskiy jurnal XI-4-1966.
6. Shoykulov, A., Mansurov, A., Pirova, R. Matematicheskoe modelirovanie teploobmennyx protsessov pri dvijenii vozduxa v odinochnyx podzemnyx ventilyatsionnyx kanalax. Jurnal problembi informatiki i energetiki RUz, №2-3, 2006.
7. Mansurov, A.A., Sadykov, Zh.D. Temperatura grunta pri konduktivnom teploobmene
// Vestnik KarGU, № 3, 2012.
Мансуров Асрор Азимович -старший преподаватель кафедры
«Профессиональное образование», Каршинский государственный университету. Карши,
Узбекистан, E-mail: [email protected]
Садыков Жамал Джаббарович -старший преподаватель кафедры«Профессиональное образование», Каршинский государственный университет/. Карши, Узбекистан, E-mail: [email protected]
Холмирзаев Нодир Сулаймонович-кандидат технических наук, доцент кафедры «Физика и методика преподавания физики», Каршинский государственный университет/. Карши, Узбекистан, E-mail: [email protected]
Азимова Шоира Гафуровна-старший преподаватель кафедры «Профессиональное образование», Каршинский государственный университет/. Карши, Узбекистан, E-mail: [email protected]
Mansurov Asror - a senior teacher (associate professor) of the pulpit "Professional education", Karshi state university, Karshi, Uzbekistan, E-mail: [email protected]
Sadykov Zhamal - a senior teacher(associate professor) of the pulpit "Professional education", Karshi state university, Karshi, Uzbekistan, E-mail: [email protected]
Holmirzaev Nodir - candidate of the technical sciences, assistant professor of the pulpit "Physic and methods of the teaching physicists", Karshi state university, Karshi, Uzbekistan, Email: [email protected]
Azimova Shoira - a senior teacher (associate professor) of the pulpit "Professional education", Karshi state university, Karshi, Uzbekistan, E-mail: [email protected]
УДК 662.997
О ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕЛИОТЕПЛИЦ
Халимов Г.Г., Хайриддинов Б.Э., Ураков К.Х., Дамаев Н.К.
Каршинский государственный университет, Карши, Узбекистан
ABOUTINCREASINGOFEFFICIENCYSOLARHOTHOUSE
Halimov G.G., Hayriddinov B.E., UrakovK.H., DamatvN.K.
Karshistateuniversity, Karshi, Uzbekistan
Рассмотрены вопросы эффективного сопряжение показателей коэффициентов ограждения и теплового аккумулирования гелиотеплицы, как функции геометрических параметров и поступления солнечной радиации.
Ключевые слова: гелиотеплица, солнечная радиация, аккумуляция, теплоотдача, теплопроводность.
The Considered questions efficient interfacing the factors factor fence and heat cumulation solar hothouse, as functions geometric parameter and arrivals to solar radiation.
Key words: solar hothouse, solar radiation, cumulation, heat return, conductivity.
Теплицы являются наиболее энергозатратными сооружениями. С повышением цен на углеводородные энергоносители, возрастает актуальность повышения их тепло-технологических показателей. Эффективность конструкции гелиотеплицы определяется её способностью аккумулировать тепло энергии солнечного излучения.
Определяющими энергетическими характеристиками солнечных теплиц являются следующие характеристики:
1) максимальное поступление солнечной радиации в теплицу,
