Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Чесноков, Александр Сергеевич

Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения
<
Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Чесноков, Александр Сергеевич. Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.03 / Чесноков Александр Сергеевич; [Место защиты: Воронеж. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Воронеж, 2011.- 133 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1122

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние и возможные пути улучшения микроклимата в помещении 12

1.1. Требования к параметрам микроклимата в жилых и производственных помещениях 12

1.2. Пути и средства улучшения температурно-влажностных параметров воздуха 18

1.3. Исследования в области испарительного охлаждения. Современное состояние и перспективы улучшения 26

1.4. Выводы. Постановка цели и задач исследования 43

2. Математическое моделирование работы охладителя 45

2.1. Теплофизические характеристики влажного воздуха и уравнения теплового баланса испарительной насадки 45

2.2. Математическое моделирование работы водоиспарительного охладителя 53

2.3. Сравнение результатов моделирования по осредненной и полной моделям 62

2.4. Основные выводы и результаты к разделу 2 67

3. Экспериментальные исследования 68

3.1. Программа исследования 68

3.2. Объекты исследований и применяемое оборудование 69

3.3. Методика экспериментальных исследований 71

3.3.1. Методика определения «множителя энергетической добавки» 72

3.3.2. Методика определения влияния расхода воздуха на глубину охлаждения и холодопроизводительность 73

3.3.3. Методика проверки адекватности математической модели. 73

3.4. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований 74

3.5. Сравнение теоретических и экспериментальных исследований 75

3.6. Основные выводы и результаты к разделу 3 83

4. Моделирование температурно-влажностных параметров в охлаждаемом помещении и оптимизация геометрических размеров охладителей 84

4.1 Теоретическое определение зависимостей режимов работы охладителей в зависимости от различных факторов 84

4.2. Аэродинамические сопротивления воздуховодов и каналов испарительной насадки 90

4.3. Моделирование охлаждения с учётом аэродинамики испарительных насадок и воздуховодов 92

4.4. Оптимизация геометрических размеров испарительных насадок 101

4.5 Основные выводы и результаты к разделу 4 105

Общие выводы 106

Литература 108

Приложения 121

Введение к работе

Актуальность темы. Производственная деятельность людей в закрытых помещениях и в различных ограниченных объемах осуществляется при определенном комплексе физических параметров внешней среды. Для ряда производств и технологических процессов существуют довольно жесткие требования к соблюдению параметров микроклимата. Невыполнение этих требований может привести к снижению качества выпускаемой продукции, появлению неисправностей в используемом оборудовании. Все более возрастает и роль человеческого фактора, многие виды труда становятся механизированными и автоматизированными, появляются профессии операторского труда, для которого характерны значительное возрастание нервно-эмоционального напряжения и повышение ответственности за выпускаемую продукцию, за конечный результат работы мощных комплексов современного технологического оборудования. В этих условиях успешная деятельность работников во многом зависит от условий труда, в том числе от микроклиматических условий на рабочем месте. Тем-пературно-влажностные режимы являются наиболее важными физическими параметрами микроклимата рабочей зоны и оказывают значительное влияние на терморегуляцию организма, а в конечном итоге на умственную и физическую работоспособность и производительность труда. Поэтому моделирование этих параметров является достаточно актуальной задачей.

Цель работы - моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:

обоснование целесообразности включения в систему вентиляции водоиспарительного охладителя воздуха с целью нормализации температурно-влажностных параметров помещения;

математическое моделирование процессов тепломассопереноса в испарительных теплообменниках;

экспериментальная оценка процесса охлаждения воздуха и подтверждение адекватности разработанной модели;

определение холодопроизводительности и глубины охлаждения водо-испарительных охладителей в зависимости от конструктивных решений и внешних условий среды;

оптимизация геометрических параметров с помощью совместного моделирования аэродинамических сопротивлений и процессов тепломассопереноса охладительного блока.

Методы исследования. В качестве инструментов исследования использовались следующие научные методы: системный анализ, синтез, обобщение, логические методы; методы математического анализа, математической статистики и математической физики.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- построена математическая модель работы водоиспарительного охлади
теля, основанная на системе обыкновенных дифференциальных уравнений теп-

ломассопереноса, отличающаяся осреднением физических параметров по сечению канала и позволяющая получить аналитические формулы для определения температуры и относительной влажности в испарительном теплообменнике;

- определены коэффициенты теплоотдачи для процесса тепломассопере-носа в испарительных охладителях с учетом начального участка;

построены балансовые уравнения энергии, учитывающие испарительные свойства материала пластин теплообменника;

построена совместная модель, включающая расходно-напорные характеристики вентилятора, аэродинамические сопротивления и модель тепломас-сопереноса в испарительных каналах, позволяющая определить режимы работы охладителя;

разработан алгоритм оптимизации геометрических параметров испарительных насадок, основанный на совместном решении уравнений тепломассо-переноса и аэродинамических сопротивлений, позволяющий получить максимальную холодопроизводительность.

Достоверность результатов подтверждается использованием основных физических законов теории тепломассообмена и аэродинамики. Основные допущения, принятые при выводе исходных уравнений модели, используются в работах других авторов. Адекватность модели оценивалась путем сопоставления расчетных данных с результатами экспериментальных исследований.

Практическое значение работы. Результаты работы могут быть применены в виде методики при конструировании водоиспарительных охладителей. Материалы исследований используются в учебном процессе ВГАУ (г. Воронеж), о чем имеется соответствующий акт.

На защиту выносятся следующие основные результаты диссертации:

обоснование применения водоиспарительных охладителей воздуха в производственных и бытовых помещениях;

анализ температурно-влажностного баланса помещений с учетом включения в систему вентиляции охладителя воздуха с целью определения режимов работы охладителей;

экспериментально подтвержденная аналитически реализованная математическая модель процессов тепломассопереноса в испарительных теплообменниках;

определение режимов работы водоиспарительных охладителей в зависимости от их конструкции и внешних условий среды;

обоснование определения рациональных геометрических параметров и режимов работы водоиспарительных охладителей на основе совместного решения уравнений тепломассопереноса и аэродинамических сопротивлений.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах ВГАУ (г. Воронеж, 2008-2011 гг.), на международной научно-практической конференции: «Образование, наука, производство и управление» (г. Старый Оскол, СТИ МИ-СиС, 2008 г.), на Воронежской весенней математической школе «Понтрягин-ские чтения-ХХІ» (г. Воронеж, 2010 г.) и на II Международной молодежной научной конференции «Молодежь и XXI век» (г. Курск, 2010 г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 научных работ общим объемом 39 страниц. Лично автору принадлежит 17 страниц. Три статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК («Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура»; «Известия вузов. Строительство»).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и трех приложений. Общий объем диссертации составляет 133 страниц, она изложена на 120 страницах машинописного текста и включает 37 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 114 источников.

Пути и средства улучшения температурно-влажностных параметров воздуха

В реальных условиях параметры микроклимата не всегда соответствуют требованиям нормативов. Это связано с тем, что микроклимат формируется под воздействием внешних и внутренних факторов. В жаркий период года помещения подвергаются значительному перегреву в результате интенсивного воздействия солнечной радиации и тепловыделений от приборов и механизмов. При этом температура внутреннего воздуха становится выше, чем наружного; нормативные значения температуры не выдерживаются, что влечет за собой снижение работоспособности и ухудшению самочувствия человека. Кроме того, необходимо учитывать температуру и относительную влажность внешней среды, интенсивность солнечной радиации, которые наряду с факторами внутренней среды влияют на тепловлажностный баланс охлаждаемого объекта.

Таким образом, обеспечение микроклимата близкого к оптимальному является комплексной сложной задачей, необходимо учитывать целый комплекс факторов и ограничений. Важными характеристиками в настоящее время является экономичность и экологичность установки. Исследования по созданию средств улучшения осуществляются в двух направлениях: совершенствование вентиляционных систем и создание систем кондиционирования воздуха. Вопросам вентиляции и кондиционировании производственных и жилых помещений посвящены работы Бабаханова Ю.М., Бахарева В.А., Битко-лова Н.З., Бромлея М.Ф. Буянова В.И., Гримитлина A.M., Иваненко В., Кру-ма Д., Левыкина М., Мелькумова В.Н., Позина Г.М., Полосина И.И., Робер-тса Б., Скрыпника А.И, Талиева В.Н., Трояновского В.Н., Шацкого В.П. Вентиляция - это организованный воздухообмен, в процессе которого загрязнённый воздух удаляется из помещения, а взамен его подаётся свежий. Основными задачами вентиляции являются: 1. Поддержание оптимального температурного и влажностного режимов воздуха в соответствии с установленными гигиеническими требованиями. 2. Обеспечение подачи определённого количества воздуха. 3. Удаление вредных газов (углекислоты, аммиака, сероводорода), излишков влаги. 4. Равномерное распределение свежего воздуха по всему помещению, устранение локальных зон застоя воздуха с недопустимым содержанием вредных газов и повышенной влажностью. 5. Повышение долговечности строительных конструкций и эксплуатационной надёжности оборудования. Выбор и расчёт системы вентиляции обуславливаются также строительно-монтажными, архитектурными и эксплуатационными требованиями: эстетическую и механическую увязку их элементов с оборудованием помещения, по возможности, снижение затрат времени на монтаж, наладку и эксплуатацию. Желательна легкость и простота переключения режимов, доступность обслуживания и ремонта. Для улавливания и удаления вредных веществ в помещениях применяется общеобменная система вентиляции. По способу организации воздухообмена различают вентиляцию естественную и механическую. Механическая вентиляция в свою очередь делится на вытяжную (с пониженным давлением), приточную (с повышенным давлением) и приточно-вытяжную (комбинированную). Проще всех остальных и практически не требует эксплуатационных затрат естественная система вентиляции, однако в течение всего года она не может обеспечить заданные параметры микроклимата. Поэтому чаще всего применяют комбинированную систему вентиляции. Конструктивная реализация схемы с избыточным давлением показана нарис. 1.1. Но эта схема имеет ряд недостатков, ограничивающих её применение. К основным из них можно отнести следующие: 1. Возникают вихревые и вторичные кольца циркуляции. Это при водит к чрезмерному повышению концентрации вредных газов в застойной зоне. 2. Вентиляторы создают в помещении высокий уровень шума. Гораздо эффективнее применение вентиляции вакуумного типа (рис. 1.2), т.к. при работе вытяжного вентилятора статическое давление на его входе падает. Вследствие этого происходит движение окружающего воздуха для выравнивания давления. Рисунок 1.2- Принципиальная схема вентиляции вакуумного типа. 1 - осевые вентиляторы; 2 - вентиляционные шахты Если нет никаких препятствий для движения воздуха, то он движется к вентилятору со всех направлений с практически одинаковой скоростью и в равных количествах. В помещениях, находящихся под разряжением за счёт работы вытяжной вентиляции, имеет место инфильтрация воздуха. Проходя сквозь ограждения, воздух частично нагревается за счёт встречного теплового потока, таким образом, происходит небольшая утилизация тепла. Кроме того, инфильтрационный воздух препятствует попаданию внутрь влажного воздуха.

Математическое моделирование работы водоиспарительного охладителя

Реализация полученной математической модели позволяет определить количественные характеристики работы водоиспарительных охладителей.

На рис. 2.5, 2.6, показаны зависимости глубины охлаждения и холодо-производительности при различных температурно-влажностных параметрах входного воздуха. Расчеты проводились при расходе воздуха G=7200 м /час (2 м / с) с сечением каналов h= 0,004 м и длиной пластин L= 0,8 м.

На рис. 2.5, видно, что при возрастании температуры наружного воздуха глубина охлаждения возрастает, но с другой стороны, глубина охлаждения снижается при повышении относительной влажности наружного воздуха. Вместе с тем известно, что относительная влажность воздуха и его температура в случае постоянного влагосодержания находятся в обратно пропорциональной зависимости. Исходя из этого, характер полученных кривых объясняется следующим образом. Относительная влажность воздуха имеющего низкую температуру при постоянном влагосодержании выше, чем у воздуха с более высокой температурой. Поэтому он, попадая в каналы испарительной насадки, менее интенсивно абсорбирует влагу и, как следствие, его температура снижается меньше, чем у воздуха с более высокой температурой. При повышении температуры наружного воздуха, значение относительной влажности снижается. За счет этого интенсифицируется процесс абсорбции влаги охлаждаемым воздухом и, следовательно, глубина охлаждения повышается.

Этим объясняется одно из преимуществ водоиспарительных охладителей - саморегуляция. То есть способность этого типа охладителей поддерживать значения относительной влажности и температуры воздуха на выходе из насадки практически постоянными, за счет естественного изменения глубины охлаждения воздуха.

В условиях нашей климатической зоны, когда в течении суток наблюдаются значительные изменения температурно-влажностных параметров воздуха это преимущество водоиспарительных охладителей является крайне полезным.

На рис. 2.6 представлены зависимости изменения холодопроизводи-тельности водоиспарительных охладителей от различных температурно-влажностных параметров окружающей среды при постоянном расходе воздуха.

Характер представленных здесь точек объясняется, прежде всего, изменением глубины охлаждения воздуха. Вдоль оси абсцисс происходит рост температуры воздуха окружающей среды, что, как было описано выше, приводит к повышению глубины охлаждения этого воздуха внутри каналов испарительной насадки и, как следствие, повышению ее холодопроизводительности. Следует заметить, что большей относительной влажности воздуха соответствует меньшее значение холодопроизводительности, вследствие снижения глубины охлаждения у более влажного воздуха

Как установлено выше, численно осредненная модель согласуется с полной. С помощью экспериментов неоднократно подтверждена адекватность полной модели. Но все эксперименты проводилось на водоиспаритель-ных охладителях, состоящих из пластин мипласта. Для возможности дальнейшего использования осредненной модели необходимо экспериментально проверить ее адекватность в испарительных насадках, изготовленных из других материалов. Для этого нужно экспериментально определить их испарительные свойства материала, а затем с помощью построенной модели тепло-переноса определить закономерности изменения температурно-влажностных параметров для данной насадки. Описанию результатов этих исследований и посвящен следующий раздел. 1. Установлено, что включение водоиспарительных охладителей в существующую систему вентиляции позволит значительно приблизить значения температуры и относительной влажности воздуха внутри помещения к требуемым. 2. Доказана возможность моделирования работы водоиспаритель-ного охладителя с помощью обыкновенных дифференциальных уравнений, дающих возможность получения простых расчетных формул для определения параметров теплообменного блока. 3. Обоснована необходимость экспериментального определения испарительных свойств материала используемых в испарительных насадках и закономерностей изменения температурно-влажностных параметров для данной насадки. 4. Результаты численного моделирования тепломассопереноса в каналах испарительной насадки показали, что использование известного критериального уравнения процессов теплообмена обеспечивает достаточную точность и при наличии испарения. Как было сказано ранее, в расчетных формулах удельная теплота парообразования свободной воды R умножается на некоторый множитель є, названный нами «множителем энергетической добавки», величина которого зависит от свойства материалов применяемых в качестве пластин испарительной насадки. Теоретическое обоснование величины этого коэффициента весьма затруднительно, поэтому для каждого конкретного материала необходимо его экспериментальное обоснование. Этот коэффициент определяется из балансового уравнения (2.14 ). Для его определения нам необходимы четыре величины: tex, 4, срвх, щ. - температуры и относительные влажности на входе в испарительную насадку и на выходе из нее. Кроме того, экспериментальные исследования проводились также с целью подтверждения теоретических выводов и достоверности разработанной математической модели.

Сравнение теоретических и экспериментальных исследований

Из представленных графиков видно, что при повышении расхода воздуха глубина охлаждения снижается. Это происходит за счет того, что при повышении расхода, учитывая неизменной ширину каналов испарительной насадки, скорость движения охлаждаемого воздуха повышается и он не успевает насытится влагой и тем самым снизить свою температуру. В том случае, когда расход воздуха повышается за счет увеличения ширины каналов насадки, глубина охлаждения снижается вследствие снижения интенсивности процессов тепломассопереноса внутри охладителя.

Анализ графиков, представленных на рис. 3.4-3.7 позволяет сделать вывод о том, что при увеличении расхода воздуха в 2 раза, холодопроизводи-тельность увеличивается практически также в 2 раза, тогда как глубина охлаждения уменьшается всего на 1,5 -2 С. Следовательно, при конструировании испарительных насадок нет необходимости стремиться к максимальной глубине охлаждения, так как основное влияние на изменение холодопроиз-водительности оказывает расход воздуха. Очевидно, что для достижения в помещении необходимой температуры воздуха требуется, чтобы его температура на выходе из охладителя была несколько ниже регламентированной. Следовательно, необходимо определить такие геометрические параметры охладителя, которые позволят достичь необходимой глубины охлаждения при минимальном снижении холодопро-изводительности. Этот вопрос рассмотрен в четвертой главе.

В ходе проведения эксперимента были получены эмпирические значения сравниваемых величин. Сравнение проводилось с аналогичными значениями точек, определенных с помощью математической модели (табл. 3.1, табл 3.2). Отклонение теоретических значений глубины охлаждения от экспериментальных составляет 4%. Это обусловлено неточностью математической модели, вследствие отсутствия в ней нелинейного элемента, учитывающего энергию потока пара, поступающего в охлаждаемый воздух от поверхности пластин. Характер распределения эмпирических точек относительно теоретической зависимости объясняется различным значением указанного элемента модели, который при различных температурно-влажностных параметрах воздуха внутри каналов испарительной насадки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на результат, получаемый в ходе решения указанной модели.

Аналогично проводились сравнения и для остальных зависимостей. Из вышеуказанного следует, что максимальное отклонение теоретических значений от экспериментальных данных составляет 5-6%. При этом 2% составляет ошибка проведения эксперимента, в среднем 3% - ошибка, вследствие неточности математической модели и 2% составляют ошибки, возникающие из-за неточности измерений. Так как расчеты, проведенные по модели, имеют среднее отклонение от экспериментальных данных Ъ-4%, то можно сделать вывод о том, что предложенная математическая модель адекватно описывает процессы тепло-массопереноса в каналах охладителя. 1. Выбраны и использованы методы математической статистики, необходимые для обработки результатов экспериментальных исследования и анализа адекватности математической модели. 2. Определен «множитель энергетической добавки» для материала, используемого в пластинах испарительной насадки. 3. Определены и исследованы зависимости эффективности работы охладителя от температурно-влажностных параметров приточного воздуха. 4. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований показывает, что предложенная математическая модель тепломассо-переноса в каналах охладителя адекватно описывает реальные процессы и может использоваться при теоретических исследованиях и опытно-конструкторских разработках. В предыдущей главе была доказана адекватность построенной математической модели тепло-массопереноса в каналах охладителя водоиспари-тельного типа. Проведем теперь моделирование работы испарительной насадки с учетом значения «множителя энергетической добавки» є=1.197, в зависимости от различных факторов, влияющих на эффективность водоиспа-рительного охладителя (приложение 1). Среди них можно выделить параметры окружающего воздуха (температура и влажность), расход воздуха, геометрические параметры охладителя (длина и высота пластин испарительной насадки, ширина канала). Как было показано во второй главе, при постоянной относительной влажности входного воздуха, температура на выходе и холодопроизводи-тельность практически линейно зависят от температуры входящего воздуха. Рассмотрим теперь влияние расхода воздуха и геометрических параметров на эффективность работы испарительной насадки. На рис. 4.1 представлена зависимость изменения холодопроизводи-тельности испарительной насадки от расхода воздуха при постоянных темпе-ратурно-влажностных значениях окружающей среды. На рис. 4.2 представлена зависимость изменения глубины охлаждения воздуха от расхода воздуха при постоянных температурно-влажностных значениях окружающей среды.

Моделирование охлаждения с учётом аэродинамики испарительных насадок и воздуховодов

Рассмотрим процесс расчета по предложенному методу при фиксированной длине насадки на примере помещения оборудованного системой вентиляции, которая включает в себя осевой вентилятор марки SHUFT AXW 500-4Т, который обеспечивает расход воздуха в диапазоне G =4000-9500м /ч (G =1,1-2,63 м /с). Данное помещение имеет размеры дли-нахширинахвысота -20 м х 15м 5м. Общие теплопоступления в жаркий период года примем 15000 Вт.

Задаем начальные значения: параметры наружного воздуха ґвх=30С, Рн=40%; «множитель энергетической добавки» е=1.197; Z=0.6 м.

Подставляя начальные данные в совместную модель, получаем значение расхода воздуха при данной геометрии насадки. Вычисляем температуру и относительную влажность на выходе из кондиционера, холодопроизводи-тельность, температуру и относительную влажность в помещении. Уменьшаем ширину канала на 0.0001 м и полученное значение, а также входные данные подставляем в аэродинамическую модель и получаем расход воздуха при измененной ширине. Используя найденное значение расхода, получаем новые значения температуры и относительной влажности на выходе из кондиционера, холодопроизводительность, температуру и относительную влажность в помещении. Далее меняем в исходных данных значение ширины на уменьшенное и вновь считаем расход воздуха. Расчеты проводим до тех пор, пока выполняется следующее условие Q—Qi-\ 0.

Этим определяется значение ширины канала для достижения максимальной холодопроизводительности при фиксированных габаритах и длине насадки.

Расчеты показали, что при конструировании охладителей с длиной насадки 0,6 м необходимо, чтобы их ширина равнялась 2,8 мм. При этом будет достигаться наибольшая холодопроизводительность )=24,99 кВт, а температура и относительная влажность воздуха внутри помещения будут удовлетворять санитарным нормам /=25,64 С, р=65%. Часто пластины испарительных насадок изготавливаются с ребрами жесткости, фиксирующими сечения каналов. В этом случае появляется необходимость нахождения оптимальной длины испарительной насадки. Она ищется по алгоритму, описанному выше, с той разницей, что фиксируется ширина канала h, а длина подбирается из условий максимальной холодопро-изводительности.

Для этого же помещения проводился расчет при фиксированной ширине канала к=Ъ мм. Общие теплопоступления также примем 15000 Вт. Начальные значения: fH=32C, рн=30%. Расчеты показали, что таких входных данных достигается оптимальная холодопроизводительность =32400 Вт при длине насадки L=0,73 м, температура и относительная влажность в помещении t=25,2 С, tp=62%, расход воздуха 2,15 м3/с. 1. Доказана необходимость решения совместной модели тепломассопе-реноса и аэродинамических сопротивлений при выборе геометрических размеров охладителя, т.к. их изменение ведет к изменению аэродинамических сопротивлений и, как следствие, изменению расхода воздуха. 2. Расчеты, проведенные и использованием совместной модели, показали, что достижение максимальной глубины охлаждения, в ряде случаев приводит к снижению эффективности использования охладителей воздуха, что выражается в снижении их холодопроизводительности. 3. Предложен алгоритм выбора наиболее рациональных геометрических размеров охладителей в зависимости от расходно-напорных характеристик вентиляторных блоков, которыми оборудованы существующие системы вентиляции. 1 Разработана математическая модель работы водоиспарительного охладителя, включающая в себя уравнения движения, теплопроводности в пластинах и тепломассообмена. 2. На основе математической модели предложены аналитические зависимости для определения основных параметров работы теплообменного блока. 3. Результаты численного моделирования тепломассопереноса показали, что использование известного критериального уравнения процессов теплообмена обеспечивает достаточную точность и при наличии испарения. 4. По результатам экспериментальных исследований определен ко эффициент, характеризующий испарительные свойства материала пластин охладителя. 5. Проведены экспериментальные исследования температурно влажных параметров охлаждаемого воздуха, которые подтвердили адекват ность разработанной математической модели. 6. Предложена совместная модель, включающая расхо дно напорные характеристики вентилятора, аэродинамические сопротивления и модель тепломассопереноса в испарительных каналах, позволяющая опреде лить режимы работы охладителя. Выполнены расчеты, дающие возможность определить температурно-влажностные параметры помещения при примене нии водоиспарительного охлаждения. 7. Предложен алгоритм оптимизации геометрических параметров испарительных охладителей в зависимости от расходно-напорных характеристик вентиляторных блоков, позволяющий добиться максимальной холодо-производительности установки. 8. Применение капиллярно-пористых пластин в водоиспарительных теплообменниках более эффективно по сравнению с форсуночными охладителями за счет малых габаритов, значительно большей испарительной поверхности контактирующей с воздухом, а также отсутствии возможности выноса капель в охлаждаемое помещение.

Похожие диссертации на Моделирование температурно-влажностных параметров воздуха в помещении с использованием водоиспарительного охлаждения