ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЛУЖАНСЬКА Ганна Вікторівна

УДК 658.26

ЕНЕРГО- І РЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ У ПРОЦЕСАХ ЛОКАЛІЗАЦІЇ

ТЕПЛоти B ПРОМИСЛОВИХ ОБ'ЄКТАХ

Спеціальність 05.14.06 – Технічна теплофізика та

промислова теплоенергетика

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Одеса – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі “Опалення, вентиляція та охорони

повітряного басейну” Одеській державній академії будівництва та

архітектури міністерства освіти і науки України

Науковий керівник | кандидат технічних наук, доцент

Ісаєв Володимир Федорович,

Одеська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри кондиціювання повітря і механіки рідини

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Денисова Алла Євсіївна,

Одеський національний політехнічний

університет, професор кафедри теплових електричних станцій та енергозберігаючих технологій

кандидат технічних наук,

Новоківський Евген Валерійович,

Національний технічний університет

України “КПІ”, доцент кафедри

відновлювальних джерел енергії

Захист відбудеться “16” жовтня 2007 р. о 14.00. годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.052.04 у Одеському національному політехнічному університеті за адресою:

65044, м. Одеса, проспект Шевченка, 1, ауд. 400.

З дисертацією можна ознайомитись у науковий бібліотеці Одеського національного політехнічного університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 65044, м. Одеса, проспект Шевченка, 1, тел. 288-205.

Автореферат розісланий “14” вересня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.М.Зайцев

д.т.н., професор

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Частка споживання газу в промисловому комплексі України неухильно зростає. 50% енергетичних потреб вирішується за рахунок спалювання природного газу. У світлі енергетичної кризи актуальним є питання щодо ефективного енергоспоживання, розробки та впровадження енергозберігаючих технологій. Одним із рішень зазначеної проблеми, яка стосується теплолокалізуючих пристроїв, є раціональне використання аеродинамічних та теплових параметрів потоків повітря, що дозволяє шляхом керування результуючого поля швидкості при їх взаємодії, досягти енергозберігаючого ефекту при експлуатації систем промислового теплозабезпечення. Використання в теплоенергетиці плоских неізотермічних повітряних потоків вимагає забезпечення стійкості створених структур, особливо, при взаємодії потоків. Однак, створення раціональної повітряно-теплової завіси ускладнюється впливом зовнішніх і внутрішніх факторів. При цьому питання особливостей взаємодії плоских горизонтальних неізотермічних струменів, що витікають з повітрянорозподільного отвору теплової завіси паралельно один одному, недостатньо вивчені, а методика розрахунку запропонованих теплолокалізуючих пристроїв, які відрізняються енергозберігаючим ефектом, з можливістю урахування сумарного поля швидкостей при взаємодії потоків, відсутня.

Дослідження, що спрямовані на удосконалення і розвиток теорії взаємодії плоских горизонтальних рівнобіжних неізотермічних потоків, теоретичне і практичне рішення проблеми керування аеродинамічними та тепловими характеристиками взаємодії повітряних мас при витіканні з насадку повітряно-теплової завіси є актуальними, бо призводять до економії енергії.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами, планами. Напрямок роботи відповідає Закону України “Про пріоритетні напрямки розвитку науки і техніки” за напрямками ”Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі”, ”Збереження навколишнього середовища (довкілля) та сталий розвиток”, плану ДКНТ України, розділ 04.12 “Економічні та технологічні засади енерго- та ресурсозбереження; стратегія розвитку енергетики”, основним задачам державної програми “Енергозбереження”, програм “TASIS” Енергетичного центру ЄС у м. Києві.

Мета і задачі дослідження — підвищення ефективності роботи теплолокалізуючих пристроїв за рахунок раціонального використання закономірностей аеродинамічних та теплових параметрів плоских повітряних потоків.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

-виконати аналіз та узагальнення сучасних способів і технічних засобів теплолокалізації з виявленням шляхів підвищення ефективності їх роботи;

-виконати теоретичні дослідження взаємодіі плоских горизонтальних неізотермічних рівнобіжних струменів повітряного потоку і на підставі отриманих результатів розробити високоефективний спосіб теплолокалізації;

-провести експериментальні дослідження взаємодіі плоских неізотермічних струменів повітряного потоку і порівняти отримані результати з теоретичними даними;

-розробити та дослідити енергозберігаючу конструкцію повітняновипускного отвіру перекритого по вертикалі в перемежованому порядку методом статистичного моделювання для зниження проривів зовнішнього холодного повітря в опалювальне технологічне приміщення через відкритий зовнішній проріз;

-на основі промислових випробувань довести техніко-економічну доцільність запропонованого способу використання теплолокалізуючого пристрою.

Об'єкт дослідження — теплолокализуючі пристрої систем промислового теплозабезпечення.

Предмет дослідження — теплові та аеродинамічні процеси взаємодії плоских неізотермічних горизонтальних повітряних струменів, що витікають з повітрявипускаючого отвіру теплолокалізуючого пристрою.

Методи досліджень:

-математичне моделювання аеродинамічних та теплофізичних характеристик взаємодіючих потоків плоских горизонтальних неізотермічних струменів;

-експериментальні методи досліджень задач повітрообміну;

-застосування методів математичної статистики, кореляційного аналізу і числових методів рішення диференціальних рівнянь.

Вірогідність отриманих наукових положень, висновків і рекомендацій базується на сучасних засадах аеродинаміки та тепломасообміну щодо плоских рівнобіжних горизонтальних неізотермічних струменів, коректному використанні математичного апарату, і підтверджена тим, що отримані результати не суперечать висновкам відомих наукових положень. Висновки і рекомендації, сформульовані в дисертаційній роботі, підтверджені експериментальним дослідженням, шляхом аналізу, узагальненню і систематизації.

Наукова новизна отриманих результатів:

-встановлені причини зниження ефективності теплолокалізуючих пристроїв, встановлених у відкритих зовнішніх прорізах (технологічних приміщень), що працюють в холодній період року;

-отримані розрахунково-теоретичні дані щодо впливу різниці тиску між зовнішнім і внутрішнім середовищем на траєкторію руху плоского струменю;

-виявлено, що злиття плоских повітряних неізотермічних струменів відбувається переважно на початковій ділянці на відносній відстані 2,2, при незмінному напрямку руху потоку;

-запропонований енергозберігаючий спосіб використання теплолокалізуючого пристрою;

- розроблені математичні моделі, що описують аеродинамічні та теплові характеристики потоків, що дозволяє керувати витратою теплоти, та на підставі яких розробити енергозберігаючий спосіб для використання теплолокалізуючих пристороїв для промислових об’єктів;

-отримана залежність сумарного поля швидкості і поля надлишкових температур плоского струменя від ширини щілини і відстані по горизонталі від місця витікання з повітрявипускаючого отвору теплолокалізуючого пристрою.

Практичне значення отриманих результатів:

-розроблені методики визначення поля швидкості при різних способах взаємодії плоских горизонтальних неізотермічних струменів;

-запропонований спосіб керування аеродинамічною взаємодію повітряних потоків у повітророзподільному отворі повітряно-теплової завіси, що полягає у формуванні результуючого поля швидкостей у горизонтальній площині рівнобіжними струменями;

-розроблена методика розрахунку енергозберігаючого теплолокалізуючого пристрою з перемежованими щілинами;

-розроблені методики визначення сумарного поля швидкості і надлишкових температур для запропонованого способу повітряно-теплової завіси

Отримані результати роботи були впроваджені і доведені до практичного застосування в промисловості: рекомендації щодо способів, конструкцій, передані для теплових мережах м. Іллічевська Одеської області (КП “Іллічівськтеплоенерго”) та на НП “Диком Юг”.

Реалізація роботи складається в наступному:

-створен дослідно-промисловий примірник повітряно-теплової завіси;

-розроблені робочі креслення повітрявипускного отвору, що реалізує даний спосіб створення повітряно-теплової завіси;

-запропоновані раціональні засоби теплолокалізації, які підтверджені промисловими випробуваннями, впроваджені на підприємствах Одеського регіону.

Особистий внесок здобувача - постановка задач дослідження, ідея створення теплолокалізуючого пристрою з перемежованими щілинами, теоретичні дослідження, аналіз результатів експериментів, висновки.

Апробація роботи. Матеріали дисертаційної роботи і основних її положень доповідалися й обговорювалися на міжнародних, науково-технічних і науково-практичних конференціях і семінарах: науково-технічних конференціях ОДАБА (Одеса, 2001-2003 рр.), міжнародної науково-практичної конференції “Управління ефективним енерговикористанням” (Одеса, 2003 р.), науково-практичної конференції “Енергозберігаючі технології в будівництві та архітектурі” (Київ, 2004), у навчальному процесі студентів фаху 6.092100 “Теплогазопостачання і вентиляція”.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи викладено в 16 публікаціях, із них: 5 у науково-технічних збірниках, 10 у збірниках наукових праць, 1 патент України (у тому числі 7 публікацій у виданнях, що входять у перелік ВАК України).

Структура і склад дисертації. Дисертаційна робота складається з чотирьох розділів, загальних висновків, списку використовуваних джерел. Загальний обсяг 188 стор., у тому числі — 112 стор. машинописного тексту, 70 малюнків на 27 стор., 9 таблиць на 4 стор., список використаних джерел з 145 найменувань на 14 стор., 3 додатка на 31 стор.

зміст РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, наведено зв'язок роботи з міжнародними та державними програмами, наукова новизна та практична цінність одержаних результатів.

В першому розділі розглянуто сучасний стан теплолокалізуючих пристроїв, встановлених у відкритих зовнішніх прорізах промислових будинків.

Аналіз способів і конструкцій теплолокалізуруючих пристроїв з вертикальними щілинами для запобігання проривів холодного зовнішнього повітря в опалювальні приміщення, дозволило зробити висновок щодо раціонального застосування плоских горизонтальних неізотермічних взаємодіючих потоків стосовно до пристрою повітряновипускних щілин насадку повітряно-теплових завіс, яке призводить до корисного ефекту, що дозволяє знизити необхідну витрату теплоти на теплолокалізуючий пристрій.

Основні концепції в теорії розвитку і вивчення витікання повітряного потоку з щілинного повітряновипускаючого отвіру повітряно-теплової завіси були розроблені Абрамовичем Г.Н., Ельтерманом В.М., Бутаковим В.В., Батуріним С.Е., Шевельовим І.А., Каменевим П.Н. та ін.

Шляхом аналізу ефективності роботи теплолокалізуючих пристрїв, представлених на ринку України, встановлено ряд недоліків у конструктивних характеристиках, які впливають на аеродинамічні та теплові процеси. До 90-х рр випускалися промислові завіси типовіх серій 1.494-2 і 5.904-7, які надто габаритні, вимагають великих витрат повітря та відповідно теплоти і електроенергії, що не відповідає вимогам енергозберегаючих технологій; а частина номенклатури вентиляційного устаткування в теперішний час або знята з виробництва, чи відпрацювала значний ресурс часу . Після 90-хх рр. на ринку України з'явилися завіси закордонного виробництва (Frico, Pyrox, Termoscreens, Olefini (General), що ефективно працюють лише до температури зовнішнього повітря 0ос.

Це обумовлює необхідність розробки раціонального способу використання повітряно-теплової завіси на засадах енергозбереження.

Другий розділ присвячений дослідженню раціональному розподілу полей швидкостей та температур, що призводить до зменшення об’єму подаваного повітря. Особливу увагу зосереджено на аеродинамічних та теплових характеристиках процесу змішання плоских струменів.

Для повітряного потоку вирішувалась задача розподілу поля швидкості і надлишкової температури у взаємодіючих струменях, при витіканні крізь повітряновипускаючий отвір насадків, які розташовані одне над одним, у коробі повітряно-теплової завіси.

На основі виконаних досліджень встановлено, що відносна швидкість повітряного потоку, утвореного в результаті взаємодії плоских неізотермічних струменів, що витікають з повітряновипускаючого отвіру теплолокалізуючого пристрою, визначається за формулою, яка справедлива для максимальній швидкості повітря у межах 25 м/с та температури 70 оС:

(1)

Зміна відносної швидкості взаємодії повітряного потоку при злитті струменів однакової ширини, розташованих на однаковій відстані по вертикалі одне від одного, відбувається за лінійним законом і прямопропорційна відносній температурі потоку, утвореного при злитті струменів.

Траєкторія вісі струменя досліджувалась на максимально-допустимі нормируємі параметри витікання повітряної маси з повітрярозподільного насадку. Встановлено, що змішення відбувається під дією гравітаційних сил не тільки по вертикальній, а й у горизонтальній площині. Також виявлено, що при збільшенні числа Архімеда траєкторія руху струменю більш полога.

В результаті отримано, що траєкторія струменю змінюється незначно у всьому діапазоні роботи повітряно-теплової завіси для климатических умов Україні. Визначальними факторами впливу на ефективність роботи повітряно-теплових завіс виявився комплекс аеродинамічних параметрів: кут розкриття струменю, початковий розподіл швидкостей, результуюча швидкість при злитті струменів.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням аеродинамічних та теплових характеристик при русі повітряного потоку, на підставі чого удосконалено спосіб створення повітряно-теплової завіси, якій дозволяє одержати енергозберігаючий ефект, шляхом раціонального керування злиття струменів, об'єднаних на початковій ділянці, в результаті чого миттєво обмежується проникнення зовнішнього повітря в приміщення.

Аналіз теплових та аеродинамічних процесів, що відбуваються в повітряно-тепловій завісі з розривом плоского струменю, показав, що характер руху єдиного повітряного потоку має складний багатоступінчастий характер. Ця складність визначається в значному числі і різноманітті параметрів, що визначають перебіг процесів, причому зміна одного параметра викликає нелінійну зміну інших (ширина щілини, відстань від місця витікання).

Для визначення оптимальних технологічних і конструктивних параметрів повітряновипускаючого отвіру, за критерієм мінімума теплових витрат, виконаний аналіз процесів, що відбуваються в ньому, з використанням методів математичного та числового моделювання. Експериментальні дослідження проводилися за допомогою планування експерименту з наступною математичною обробкою результатів на розробленому стенді (рис 1,а).

Для складання матриці планування експерименту зроблений вибір основних незалежних факторів (х1-технологічний параметр, х2-конструктивний параметр), що впливають на результуючі поля швидкості і температур.

Для визначення поля швидкостей: ; .

Для визначення поля температур: ; .

В якості “відгуку” прийнята сумарна швидкість і надлишкова температура повітряного потоку, утвореного злиттям плоских струменів. Математична модель є поліном другого порядку.

На підставі результатів і експериментальних досліджень, отримані рівняння залежностей температурних і швидкісних полів від технологічних умов і конструктивних параметрів.

Для швидкості:

у1=24,4+9,73х1+10,16х2+3,2х1х2-1,36х21 . (2)

Для температури:

у2=66,4+30,75х1+15,32х2+8,75х1х2-2,14х21. (3)

Або в натуральному вигляді, відповідно:

, (4)

. (5)

В результаті проведеного експерименту було виявлено, що чим більше початкова швидкість витікання, тим більше швидкість повітряного потоку в поперечному перерізі струменю, що призводить до збільшення далекобійності потоку та в результаті підвищується ефективність роботи завіси. При незначному збільшенні початкової швидкості витікання Vо сумарна швидкість Vх повітряного потоку плавно зменшується, пояснюється тим що, сили тертя незнач-ні. При подальшому збільшенні початкової швидкості Vо відбувається різке падіння Vх, що пояснюється збільшенням сили тертя (рис. 2 і 3).

а). Експериментальна установка теплолокалізуючого пристрою з перемежованими щілинами

б). Візуалізація процесу системи плоских струменів, що витікають з повітрярозподільного насадка

Рис.1. Експериментальні дослідження повітряно-теплової завіси з перемежованими щілинами.

Рис.2. Зміна сумарної швидкості повітряного потоку Vx при збільшенні відстані по горизонталі (х1): -початкова швидкість витікання Vо = 2 м/с;

¦-Vо = 5 м/с; Д - Vо = 10 м/с, ;

х - vо=15 м/с; ж -vо = 17 м/с |

Рис.3. Зміна сумарної швидкості повітряного потоку Vx у залежності від початкової швидкості витікання Vо (х2) при постійній відстані від місця витікання: -х = 0,6 м; ¦-х = 1 м; Д - х = 2 м;х - х = 3 м;

ж -х = 3,5 м

Рис.4. Зміна надлишкової температури повітряного потоку tx при збільшенні відстані по горизонталі (х1): -почат-кова температура витікання tо = 26 oС;

¦-tо = 30 oС; Д- tо = 40 oС; х - tо = 50oС;

ж -tо = 56 oС. | Рис.5. Зміна надлишкової тем-ператури повітряного потоку tx у залежності від початкової температури витікання tо (х2) при постійній відстані від місця витікання: -х = 0,472 м; ¦-х = 0,8 м; Д - х = 1,6 м;

х - х = 2,4 м; ж -х = 2,73 м

а) bo=0,075м

б) bo=0,09м

в) bo=0,1м

Рис.6. Зміна відносної швидкості Votn у залежності від горизонтальної відстані х з постійної щілини bo: -для типового теплолокалізуючого пристрою; ¦-для теплолокалізуючого пристрою з перемежованими щілинами.

При низьких первісних температурах витікання (26...36 оС) сумарна температура повітряного потоку різко змінює своє значення убік зменшення від місця витікання. При більш високих початкових температурах (50...60 оС) зміна температурного поля відбувається більш плавно. Точка злиття – є критичною точкою, коли результуюча температура на визначеній відстані незалежновід сторонніх факторів має постійне значення.

Аналіз результатів дозволяє зробити висновок, що температура витікання повинна коливатися в діапазоні 26...36 оС, бо зі збільшенням температури витікання збільшуються інтенсівніть теплообмінних процесів з навколишнім середовищем (рис. 4 і 5).

Для підтвердження теоретичних і експериментальних досліджень виконана візуалізація потоків системи плоских струменів, що виходять з повітророзподільного насадку (рис. 1,б). Правомірність розповсюджено одержаних висновків з фізичної моделі на натуру базується на тому, що критерії подібності (геометричний, кінематичний, динамічний) мають одне і теж значення.

В четвертому розділі містять результати промислових випробувань і виконана технико-економічна оцінка розроблених засобів теплозахисту обЧєктів промислового теплозабезпечення.

Проведено перевірку отриманих теоретичних і експериментальних даних повітророзподільного отвору насадка повітряної завіси в реальних умовах експлуатації.

Подача повітря здійснювалася за допомогою плоских струменів, що зливаються в єдиний потік у конструкції насадку, витікання в плоскість воріт відбувається єдиним потоком, в результаті зменшується об’єм поданого повітря і, відповідно, зменшення необхідної теплової енергії на його підігрів.

Проведено порівняння поля швидкості при різних розмірах ширини щілини запропонованої конструкції теплолокалізуючого пристрою і типового теплолокалізуючого пристрою, що дозволяє зробити висновок щодо переваг запропонованого способу (рис. 6).

Визначення витрати теплоносія в повітряно-тепловій завісі, з перемежованими щілинами, здійснювалося шляхом задавания коефіцієнту витрати повітря в діапазоні 0,6...1.

(6)

На підставі результатів дослідження одержаний поправочний коефіцієнт k1 для дійсної витрати теплоти , який залежить від співвідношення відносної витрати повітря теплолокалізуючого пристрою 1 і відносної витрати повітря типової завіси ст:

(7)

На підставі виконаних випробувань одержано співвідношення =0,71, яке має постійне значення, для повітряно-теплових завіс промислового призначення.

Для визначення витрати теплоти одержено уточненну формулу:

(8)

Дійсну відносну витрату теплоти визначаємо за формулою:

(9)

Техніко-економічний аналіз, виконаний для об’єкту теплозабезпечення з відкритим зовнішнім прорізом 3,6х3,6 м, у м. Одесі, показав, що для запобігання проривів зовнішнього повітря в технологічне приміщення теплова потужність завіси, що реалізована пропонованим способом, становить 181 кВт. При установці типової завіси теплова потужність зростає до 230 кВт тепла, тобто використання запропонованого способу дозволяє одержати економію енергії більше 20%.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача ефективного теплозабезпечення об’єктів теплопостачення шляхом застосування раціональних теплолокалізуючих пристроїв на вході промислових споруд.

Отримані наукові результати базуються на аналізі розробленої математичної моделі та експериментальних данних аеродинамічних та теплових характеристик взаємодії плоских неізотермічних потоків.

Відповідно до мети роботи були отримані наступні результати:

1. Виконаний аналіз існуючих способів і теплолокалізуючих засобів для запобігання проривів зовнішнього повітря в опалювальне приміщення технологічних виробництв, дозволив встановити, що ефективність роботи завіси досягається шляхом застосування раціональної взаємодії плоских неізотермічних потоків. Аналіз літературних джерел показав, що фізичні процеси, які відбуваються при взаємодії плоских неізотермічних струменів, що витікають з повітрярозподільного отвіру, показує, що використання відомих аналітичних залежностей дозволяє одержати лише якісну характеристику процесу.

2. На підставі результатів теоретичних досліджень запропонований новий спосіб створення повітряно-теплової завіси, що полягає в раціональному використанні взаємодії плоских горизонтальних неізотермічних струменів, дозволяючий одержати злиття на початковій ділянці, для реалізації якого розроблена конструкція повітрявипускаючого отвору.

3. На підставі експериментальних результатів, їх обробки, аналізу та узагальнення отримані регресійні рівняння залежностей швидкісних і температурних полів від технологічних режимів виробництва і геометричних розмірів теплолокалізуючого пристрою.

4. На підставі дослідно-промислових випробувань запропоноване конструктивне-схемне рішення теплолокалізуючого пристрою, яке запобігає проривам зовнішнього повітря в опалювальне приміщення цеху, новизна якого містить в тому, що відбувається раціональне злиття плоских горизонтальних неізотермічних струменів, що витікають з повітрярозподільного отвіру в єдиний повітряний потік на початковій ділянці в конструкції насадка.

5. Виконані промислові випробування розробленого способу теплолокалізації, показали високу ефективність запропонованої повітряно-теплової завіси у виробничих умовах, більш 20% у порівнянні з типовою. Розроблено графоаналітичну методику, що дозволяє визначити необхідну витрату повітря, що витікає з повітророзподільного отвору перекритого в перемежованому порядку повітряно-теплової завіси, шляхом введення поправочного коефіцієнту k1=0,71, і обчислити теплову ефективність даного способу. Технико-економичний аналіз показав, що окупність даного способу створення повітряно-теплової завіси складає 1,5 року при постійній роботі протягом опалювального періоду.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ОПУБЛІКОВАНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ:

Публікації у фахових виданнях:

1. Лужанская А.В. Энергосбережение в процессах локазизации прорывов воздуха в помещения через открытые проемы.//Тр. Одес. политехн. ун-та. – Одесса: ОНПУ. - 2002. – Вып. 2(18).– С. 68-70.

2. Лужанская А.В. Необходимость воздушно-тепловых завес в свете современных требований по энергосбережению. // Вісник ОДАБА. – Одеса: ОДАБА. - 2002. - №7. – С. 93-98.

3. Лужанская А.В. Определение технических параметров отечественного и зарубежного оборудования по созданию нормируемого микроклимата в гражданских зданиях. // Вісник ОДАБА. – Одеса: ОДАБА. - 2002. - №8. – С. 107-111.

4. Лужанская А.В., Лужанская И.И. Теоретическое исследование температурных полей при слиянии плоских неизотермических струй. // Вісник ОДАБА. – Одеса: ОДАБА. - 2003. - №8. – С. 107-111.

5. Исаев В.Ф., Лужанская А.В. Энергосберегающая функция воздушно-тепловых завес. // Вісник ОДАБА. – Одеса: ОДАБА. - 2005. - №17. – С. 97-99.

6. Исаев В.Ф., Лужанская А.В. Ресурсосбережение в процессах теплоснабжения вентиляционно-отопительных систем промышленных зданий. // Холодильна техніка і технологія. – 2003. – № 5(85). – С.51-54.

7. Лужанская А.В. Исследование влияния неизотермичности плоских струй на траекторию воздушного потока. // Науково-технічний збірник “Комунальне господарство міст”. Випуск 53. Серія: технічні науки й архітектура. Харківська Державна Академія міського господарства. - Київ “Техніка”, 2003 – С. 257-261.

8. Лужанская А.В. Энергосбережение в процессах организации теплового режима промышленных зданий. // Збірник наукових праць “Перспективні напрямки проектування житлових та громадських будівель”. Спеціальний випуск. Матеріали науково-практичної конференції “Енергозберігаючі технології в будівництві та архітектурі”. – К.: ЗНДІЕП. - 2004. – С.115-119.

9. Лужанская А.В. Энергосбережение в системах теплозащиты воздушно-тепловых завес. // Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання: Науково-технічний збірник. – К.: КНУБА. - 2005. - №8. - С. 96-98.

10. Патент Украины. UA 64378 A MKI F24F9/00. Способ создания воздушной завесы -/Лужанская А.В., Лужанская И.И. Заявл. 22.05.03; Опубл. 16.02.04, Бюл. №2., 2004 – 2 с.

11. Исаев В.Ф., Лужанская А.В., Рябов А.B. Энергосбережение при использовании воздушно-тепловых завес. // Збірник матеріалів 5-ої Міжнародної науково-практичної конференції “Управління ефективним енерговикористанням”. - Одеса: Головне управл. ЖКГЕЕ. – 2003. - С.71-72.

12. Лужанская А.В. Анализ существующих исследований по использованию воздушных завес для промзданий.// Збірник матеріалів науково-технічної конференції по енергозбереженню в системах опалення, вентиляції і кондиціонування. Серія “Теплопостачання і вентиляція”. - Одеса: ОДАБА. - 2001. – С.62-64.

13. Исаев В.Ф., Лужанская А.В. Рекомендации по снижению теплопотерь производственных помещений.// Збірник матеріалів науково-технічної конференції по енергозбереженню в системах опалення, вентиляції і кондиціонування. Серія “Теплопостачання і вентиляція”. - Одеса: ОДАБА. - 2001. – С.23-24.

14. Исаев В.Ф., Лужансая А.В., Рябов А.В. Сравнительный обзор рынка мировых производителей тепловых завес. // Збірник матеріалів науково-технічної конференції по енергозбереженню в системах опалення, вентиляції і кондиціонування. Серія “Теплопостачання і вентиляція”. - Одеса: ОДАБА. - 2002. – С.68-69.

15. Исаев В.Ф., Лужанская А.В., Ксендзук В.В. Плоскостное взаимодействие неизотермических потоков воздушно-тепловой завесы. // Збірник матеріалів науково-технічної конференції по енергозбереженню в системах опалення, вентиляції і кондиціонування. Серія “Теплопостачання і вентиляція”. - Одеса: ОДАБА. - 2003. – С.4-5.

16. Зайцев О.Н., Любарец А.П., Лужанская А.В. Повышение эффективности работы систем отопления в условиях изменяющейся тепловой нагрузки. // Международный научно-практический семенар “Эффективная энергетика в строительстве”.–Кишинев (Молдова)., Технический университет Молдовы (16-17 ноября 2006) – 2006. - С.36-41.

ОСНОВНІ УМОВНІ ПОЗНАЧКИ

q-відносна витрата повітря завіси; Vo, Vx,-початкова швидкість витікання повітряного потоку і при його злитті, м/с; tо, Дtсум–начальная температура витікання повітряного потоку і при його злитті, оС; S, х -відстань по горизонталі від отвору витікання, м; V, Vo/Vсум, Votn- відносна швидкість повітряного потоку;t, to/tсум, totn - відносна температура повітряного потоку

АНОТАЦІЇ

Лужанська Г.В. Енерго- і ресурсозбереження у процесах локалізації теплоти в промислових об'єктах. — Рукопис.

Дисертація на здобутя наукового ступеня кандидата технічних наук, спеціальність 05.14.06 “Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика”, Одеський національний політехнічний університет, м. Одеса, 2007 р.

Обґрунтовано доцільність застосування взаємодії плоских горизонтальних неізотермічних потоків для запобігання проривів зовнішнього повітря в опалювальні приміщення цехів. Розроблено спосіб створення повітряно-теплової завіси шляхом перекриття вертикального щілинного повітрярозподільного отвіру насадка в порядку, що перемежовує. Проведено теоретичні та експериментальні дослідження розробленного способу, отримані залежності впливу конструктивних і технологічних параметрів на сумарне поле швидкостей та на поле надлишкових температур, утворених при злитті повітряних струменів в єдиний потік. Уточнено методику розрахунку і рекомендації з її застосування. Розроблений засіб теплолокалізації випробувано у виробничих умовах та впроваджено на підприємствах Одеського регіону КП “Іллічівськтеплоенерго” та на НП “Диком Юг”. Техніко-економічний аналіз показав економію теплової енергії більш 20%, окупність впровадженних заходів складає 1,5 р.

Ключові слова: повітряно-теплова завіса, енергозбереження, плоскі неізотермічні струмені, швидкість, температура, теплова енергія.

Лужанская А.В. Энерго- и ресурсосбережение в процессах локализации теплоти в промышленных объектах. — Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, специальность 05.14.06 “Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика”, Одесский национальный политехнический университет, г. Одесса, 2007 г.

Обоснована целесообразность рационального применения теплолокализующих устройств при использовании взаимодействия плоских неизотермических потоков для предотвращения прорывов наружного воздуха в отапливаемые помещения промышленных объектов.

При распределении воздушного потока, истекающего из воздуховыпускных отверстий воздушно-тепловой завесы, для обеспечения условия непрорывания наружного воздуха в помещения, решалась задача распределения полей скорости и избыточной температуры в вертикально взаимодействующих струях, при выпуске воздуха через расположенные друг над другом воздуховыпускные отверстия в воздухораздаточном коробе теплолокализующего усторойства.

Исследование изменения относительной скорости потока, образованного слиянием струй одинаковой ширины, расположенных на одинаковом расстоянии по вертикали друг над другом, выявило их линейную зависимость и прямопропорциональность относительной температуре, образованной при его слиянии.

Исследование траектории движения оси воздушного потока, при увеличении числа Архимеда, выявило, что изменение траектории струи незначительно во всем диапазоне работы воздушно-тепловой завесы на Украине.

На основании теоретических и експериментальных исследований аэродинамических и тепловых характеристик движения воздушного потока, был разработан новый способ создания воздушно-тепловой завесы, позволяющий достичь энергосберегающий эффект, путем перекрытия вертикального щелевого воздухораспределительного отверстия насадка в перемежающем порядке и управления суммарным полем скоростей и избыточых температур.

Экспериментальные исследования проводились с помощью метода планирования эксперимента с последующей математической обработкой результатов на разработанном аэродинамическом стенде.

Полученные результаты позволили выявить зависимость результатирующего поля скорости суммарного потока плоских струй на основном участке от начального профиля скорости и определить границы области слияния струй.

В результате экспериментальных исследований температурного поля определена точка смешения наружного воздуха с тепловой завесой, реализующей предложенный способ. Анализ характера изменения температурного поля позволил определить рациональный диапазон температуры истечения воздуха в тепловой завесе (26...36 оС) для климатических зон Украины.

Для подтверждения результатов теоретических и экспериментальных исследований была проведена визуализация потоков системы плоских струй, истекающих из воздухораспределительных отверстий теплолокализующего устройства.

Разработана графоаналитическая методика, позволяющая определить необходимый расход воздуха, истекающий из воздухораспределительного отверстия воздушно-тепловой завесы, путем введения поправочного коэффициента k1, и вычислить тепловую эффективность данного способа.

Разработанные средства теплолокализации испытаны в производственных условиях и внедрены на предприятиях КП “Илльичевсктеплоэнерго” и ЧП “Диком Юг”. Технико-экономический анализ показал экономию тепловой энергии более 20%. Срок окупаемости при внедрении мероприятий составляет 1,5 года.

Ключевые слова: воздушно-тепловая завеса, энергосбережение, плоские неизотермические струи, скорость, температура, тепловая энергия.

Lyzanskay A.V.Energy and energy saving in processes of localization of heat for industrial power systems. - the Manuscript.

Thesis for a Candidateґs degree of Technical Science, speciality - 05.14.06 “Technical thermo physics and industrial heat power system”, Odessa National Polytechnic University, Odessa, 2007.

Interaction of flat horizontal not isothermal streams for prevention of flow of external air to industrial heat supply object is proved. The way of creation of air-heat veil by overlappinga vertical slot-hole air distributing aperture is developed. Theoretical and experimental researches of processes in air-heat veil are made. Equations which allows to calculate influence of constructive and technological parameters on a total field of speeds and a field of the superfluous temperatures are developed. Procedure and recommendations on itsapplication is specified. Rational ways and means of heat localization in real industrial conditions are proposed.Results of researche are used in energy componies “Illichovskteploenergo” and “Dikom Ug”.The technical and economic analysis showns that economy of heat energy is more than 20%, recoupment of proposition equals 2 years.

Key words: an air - heat veil, energy saving, flat jets, thermal jets, speed, temperature, heat supply systems.