Введение к работе
Актуальность проблемы. Гемпературно-влажностные параметры воз-;а рабочей зоны оказывают преимущественное влияние на терморегуля-о организма человека, а в результате, на умственную и физическую ра-госпособность. Благоприятные, комфортные метеорологические условия производстве являются важным условием высокопроизводительного да. Кроме того, для нормального функционирования различного сндл эрудования и техники необходимо применение воздухоохладителей, ПОД-эживатощих регламентируемые температурно-влажностные параметры.
Большую часть времени в году эти параметры воздуха весьма далеки комфортных, а, следовательно, привлечение средств нормализации мик-климата является необходимым. В холодное время для нормализации па-метров применяют различные отопительные и вентиляционные системы, жаркое время года возникает необходимость в искусственном понижении мпературы. С этой целью применяются охладители, работающие на раз-[чных принципах производства холода (термоэлектрические, компресси-шые, воздушные, испарительные н др.). Из общего ряда охладительных ггановок выделяются воздухоохладители водоиспарительного типа: они эосты по конструкции и в эксплуатации, дешевы, экологически безвредны, неют низкую потребляемую мощность и характеризуются высоким коэф-ициентом использования энергии. Одной из эффективных модификаций эдоиспарительного охлаждения являются установки двухступенчатого риіщипа действия. Однако, широкое их внедрение в производство требует остаточной технической и теоретической проработки их холодопроизво-ящен деятельности.
Вопросу применения испарительных охладителей как одного из эле-іентов системы нормализации микроклимата положили начало фувдамен-альные исследования Баркалова Б.В., Гоголина В.А., Нестеренко А.В., Бо-ословского В.Н., Кокорина О.Я. и др.
Кроме того этим вопросам посвящены работы Михайлова В.А., Ми-;айлова М.В., Майсоценко B.C., Шацкого В.П.,Журавца И.Б. и др.
Теоретические исследования работы воздухоохладителей водоиспари-
тельного типа осуществлялись в большинстве случаев на основе уравнен баланса тепла с привлечением расчета состояния влажного воздуха по і диаграмме. Этот подход позволяет оценить эффективность работы охла,і телей по холодопроизводительности и глубине охлаждения, но не отражг динамику изменения температуры и влажности по длине испарительной і садки, что, в свою очередь, не дает возможности назначить область раш нальных геометрических параметров в зависимости от расходных харак-, ристик воздухоохладителей. В связи с этим, проблема повышения эфф тивности работы водоиспарительных охладителей является чрезвычай актуальной.
Изложенное выше позволяет определить цель работы: повышение > фективности работы водоиспарительных охладителей.
Средством достижения поставленной цели является математическ моделирование теплофизических процессов с учетом аэродинамики испар темных насадок. И на основе математической модели установить облас выоора рациональных геометрических параметров теплообменных насаде охладителей.
Для достижения поставленной цели в работе предусматривается реш ние следующих основных задач исследования:
-
выбор предпочтительного принципа охлаждения воздуха в оіраш ченных объемах;
-
построение и численная реализация математической модели теплофі знческих и аэродинамических процессов с целью определения эффективност работы двухступенчатых охладителей;
-
экспериментальное подтверждение адекватности построенной маті матнческой модели; ,. (
-
выбор рациональных геометрических параметров теплообменных на садок и расходных характеристик работы конкретных водоиспарительны охладителей.
Данная работа выполнялась в соответствии с планом научных рабо Воронежского государственного аграрного университета по разделу "Математическое моделирование режимов, рабочих органов, узлов и уст
ойств сельхозмашин" темы 18 "Построение и числеішая реализация новых іатематических моделей технологических и производственных процессов в ОЖ" (Гос. рег.№01.96.0051704).
Научная пошана работы состоит в разработке математической моде-и, описывающей геллофшические процессы, протекающие в испаритель-1ых блоках двухступенчатых охладителей, с учетом аэродинамики воздухо-(одиого тракта охладителя, и на ее основе алгоритма выбора рациональных ~еометрических параметров двухступенчатой теплообменной насадки. На защиту выкосятся:
математическая модель тепломассопереноса в каналах теплообмен-пых насадок водоиспарнтельных охладителей двухступенчатого принципа действия;
результаты численного исследования влияния различных факторов на эффективность работы воздухоохладителей данного принципа действия;
результаты экспериментальных исследований опытного образца двухступенчатого охладителя;
алгоритм оптимизации геометрических параметров теплообменной насадки на основе математической модели двухступеїгчатого охлаждения с учетом аэродинамики воздуховодного тракта.
Практическая значимость работы состоит в количественной оценке характеристик воздухоохладителя двухступенчатого принципа действия. Полученные результаты дают возможность:
-
производить численный анализ эффективности работы конкретных охладителей в зависимости от воздействия различных факторов;
-
создавать установки, использующие полный потенциал холодопроизво-дительности, посредством оптимизации их основных параметров.
Разработанный алгоритм инженерного расчета может применяться в целях промышленного использования при проектировании конструкций охладителей двухступенчатого принципа действия.
Результаты практической реализации и внедрения состоят в использовании расчетных зависимостей при разработке конструкций охладительных комплексов кабин специализированного сельскохозяйственного самолета
Ту-54 на АНТК имени А.Н. Туполева (Конструкторское бюро, г. Воронеж).
Апробация результатов, выполненных по теме диссертации, проводилась на V международной конференции "Математика, компьютеры, образование" (г. Москва, 1997); на межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Направления стабилизации развития и выхода из кризиса АПК в современных условиях" (г. Воронеж, 1999); на Воронежской весенней математической школе "Понтрягинские чтения VIII": "Современные методы в теории краевых задач" (г. Воронеж, 1997); на математической школе "Современные проблемы механики и прикладной математики" (г. Воронеж, 1998); на международной конференции "Математические модели физических процессов и их свойства" (г. Таганрог, 1997); на VII международной конференции "Математика. Экономика. Экология. Образование" (Ростов-на-Дону, 1999); на научной конференции студентов и аспирантов "Проблемы и перспективы развития АПК в условиях рыночных отошений (г. Мичуринск, 1998); в КБ АНТК им. А.Н. Туполева; в Воронежском государственном аграрном университете на ежегодных научных конференциях (1998, 1999).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, приложений. Объем диссертации: 180 страниц машинописного текста, включающих 2 фотографии, 34 рисунка, список литературы из 146 наименований.
