Введение к работе
Актуальность темы. Современные производственные помещения характеризуются большими объемами: высота - более 5 м, площадь - более 100 м . Основную часть в них занимает технологическое оборудование. Местонахождение и время пребывания производственного персонала в этих помещениях носит неравномерный характер.
Конвективные системы отопления для таких помещений, по оценкам специалистов, недостаточно эффективны с точки зрения создания комфортных условий для персонала и по технико-экономическим показателям.
Эти обстоятельства требуют использования новых - более эффективных решений в области радиационно-конвективных систем отопления, на основе газовых инфракрасных излучателей.
Системы радиационно-конвективного отопления позволяют получить в производственном помещении необходимые параметры микроклимата с меньшими затратами энергоресурсов. Их преимущество состоит в передаче большей части тепловой энергии от теплогенератора в зону обогрева электромагнитным излучением.
Задача создания системы радиационно-конвективного отопления, совмещающей требования по обеспечению нормируемых параметров микроклимата в помещении и энергоэффективности, для рассматриваемого типа помещений, окончательно не решена.
Актуальным является разработка новых решений радиационно-конвективных систем отопления, обеспечивающих требуемое качество микроклимата в месте нахождения производственного персонала, технологического оборудования и снижение энергозатрат.
Цель работы - повышение технической эффективности и снижение энергозатрат систем радиационно-конвективного отопления на основе газовых инфракрасных излучателей.
Задачи исследования:
провести анализ существующих систем отопления и обогрева с применением высокоинтенсивных и низкоинтенсивных газовых инфракрасных излучателей для определения направлений их совершенствования;
разработать радиационно-конвективную систему отопления с применением в качестве нагревательных приборов высокоинтенсивных и низкоинтенсивных газовых инфракрасных излучателей;
выполнить уточнение методики расчета систем радиационно-конвективного отопления;
усовершенствовать конструкцию высокоинтенсивного газового инфракрасного излучателя на основе регулируемого элемента рефлектора;
- выполнить технико-экономическую оценку результатов проведенных исследований.
Объектом исследования являются системы радиационно-конвективного отопления
производственных помещений большого объема.
Предметом исследования являются газовые инфракрасные излучатели. Научная новизна:
теоретически обосновано и практически подтверждено влияние источников излучения на эффективность функционирования систем радиационно-конвективного отопления;
разработана методика выбора источников излучения в системах радиационно-конвективного отопления;
получена математическая зависимость для определения температуры воздуха в производственном помещении при установке газовых инфракрасных излучателей с отражательными пластинами.
Практическая значимость и реализация диссертации:
- предложен и апробирован способ рационального применения высокоинтенсивных
газовых инфракрасных излучателей в сочетании с низкоинтенсивными, что повышает
техническую эффективность системы радиационно-конвективного отопления, снижает ее стоимость на 4(Н50 % и уменьшает эксплуатационные затраты на 20-КЗО %;
определены рациональные режимы работы низкоинтенсивных газовых инфракрасных излучателей;
разработана конструкция газового инфракрасного излучателя с энергосберегающим элементом, повышающим качество обогрева и позволяющим регулировать направление инфракрасного излучения, что обеспечивает снижение энергетических затрат на одной установке до 5 %;
разработаны рекомендации для проектирования систем радиационно-конвективного отопления с использованием высокоинтенсивных и низкоинтенсивных газовых инфракрасных излучателей;
результаты работы внедрены на предприятии ЗАО «Магнитогорскгазстрой», г. Магнитогорск, Челябинская область с подтвержденным экономическим эффектом, который за один отопительный сезон составил более 340 тыс. рублей в ценах 2011 г.;
научно-практические результаты работы включены в учебно-методические материалы для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция», а также используются при чтении дисциплин «Отопление», «Теплогазоснабжение и вентиляция» в Магнитогорском государственном техническом университете.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на 65-й научно-технической конференции «Инновации молодых ученых» г. Магнитогорск, МГТУ, 2007 г.,
на Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» г. Пенза, ПТУ АС, 2007 г.,
на XII Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» г. Уфа, УГНТУ, 2008 г.,
на X Уральской научно-практической конференции «Строительство и образование» г. Екатеринбург, УПИ, 2008 г.,
на 10-й Всероссийской научно-практической конференции «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России» г. Магнитогорск, МГТУ, 2009 г.,
на III заключительном туре всероссийского конкурса дипломных проектов и работ, г. Волгоград, ВолгГАСУ, 2009 г.,
International scientific conference "Modern high technologies", Egypt, 2010 г.,
на Всероссийской научно-практической конференции «Теплогазоснабжение: состояние, проблемы, перспективы», г. Оренбург, ОГУ, 2011 г.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 25 научных работ, из них по теме диссертации 15, в том числе 4 статьи в журналах из перечня ВАК и 1 патент Российской Федерации.
Методы исследований: анализ и обобщение опыта использования газовых инфракрасных излучателей в системах радиационно-конвективного отопления, экспериментальные исследования, методы математической статистики.
Достоверность полученных результатов основана на комплексном характере исследований, корректном применении известных фундаментальных законов, и подтверждается использованием сертифицированного поверенного измерительного оборудования, удовлетворительным совпадением результатов полученных расчетных и экспериментальных данных, положительными результатами опытно-промышленной эксплуатации технических разработок автора.
Личный вклад автора заключается в выборе темы диссертации, формулировке цели и основных задач, проведении теоретических и экспериментальных исследований, с последующим анализом полученных результатов. Самостоятельно проведена апробация усовершенствованной системы радиационно-конвективного отопления и осуществлено ее внедрение в производство и в учебный процесс.
На защиту выносятся:
разработанная система радиационно-конвективного отопления с использованием высокоинтенсивных и низкоинтенсивных газовых инфракрасных излучателей;
уточненные уравнения теплового баланса помещений с использованием коэффициента загруженности нагревательных приборов;
усовершенствованная конструкция высокоинтенсивного газового инфракрасного излучателя, повышающая качество обогрева зданий и сооружений, позволяющая регулировать направление отраженного инфракрасного излучения;
-методика выбора источников излучения систем радиационно-конвективного отопления.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка из 111 наименований и 6 приложений. Полный объем диссертации 173 страница, включая 58 рисунков и 16 таблиц.
Похожие диссертации на Совершенствование систем радиационно-конвективного отопления производственных объектов
