ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ВОЗДУХООБМЕНЕ В ПТИЧНИКАХ

Татьяна ЛОХВИНСКАЯ
Приднестровcкий Государственный Университет им.Т.Г. Шевченко, Республика Молдова

Abstract.

This work considers the regularities of the heat transfer process at air exchange in poultry houses with detailed boundary conditions and proposes a physico-mathematical model of heat and moisture processes with the parameters of “air and bird” subsystem. It also establishes the characteristics determining the stability of the thermodynamic system: the indicator of the indoor convective heat exchange and the density of the convective heat flux.
Key words: Poultry houses; Heat transfer; Сonvective heat flux; Radiant heat flux; Model.

Реферат.

Рассматриваются закономерности процесса теплопередачи при воздухообмене в птичниках с детализацией граничных условий и предложена физико-математическая модель тепловлажностных про- цессов с параметрами подсистемы ”воздух и птица”. Установлены характеристики, определяющие устой-
чивость термодинамической системы: показатель конвективного теплообмена помещения, плотность кон-вективного теплового потока.
Ключевые слова: Птичники; Теплообмен; Конвективный тепловой поток; Лучистый тепловой поток;Модель.

ВВЕДЕНИЕ

Решение тепломассообменных задач основывается на использовании приближенной математической модели тепловоздушных процессов в помещениях. Началом создания указанных моделей были работы Л.H. Ануфриева, Г.М. Позина (1974) и А.М. Гримитлина (2002). Авторы использовали метод математического моделирования для решения различных задач строительной теплофизики сельскохозяйственных зданий. В полученных решениях внутренний объем помещений рассматривался как однородный. Необходимо отметить работы В.Н. Богословского, составившего систему уравнений, которая описывает теплофизические процессы в помещении применительно к общественным зданиям. Известные математические модели, разработанные Малявиной Е.Г. (1977) и Табунщиковым Ю.А. (1986), исходят из постановки задачи теплообмена в помещении, которая базируется на общих закономерностях теплопередачи с детализацией граничных условий и исходных данных.

 

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Модель с сосредоточенными параметрами подсистемы «воздух и птица» имеет ряд допущений в постановке задачи: поверхности в помещении рассматриваются как изотермические без источников и стоков тепла; температура воздуха характеризуется равномерным распределением
по всему объему помещения; источники и стоки тепла в помещении являются сосредоточенными, диффузными. Допущения позволяют считать суммарный тепловой поток, поступивший в помещение, распределенным по поверхностям ограждений пропорционально их площади. В систему
уравнений входят: - уравнение баланса конвективного тепла в воздух

Источниками лучистого тепла являются поверхности внутреннего оборудования и поглощен- ное тепло солнечной радиации, поступающее в помещение через ограждение. В зависимости от направления потоков лучистого тепла, можно рассматривать несколько принципиальных схем
теплообмена для установившегося теплового режима (рис.1). Для холодного периода года (t н.о.≤ t в.о) схема обмена тепла представляет собой следу-ющую картину (рис.1а) [12]: сток лучистого тепла осуществляется на поверхности на-ружных огражде- ний. В теплое время (t н.о.≥ t в.о) сток теплоты осуществляется конвек-цией в воздух помещения (рис. 1б). В переходный период года (tв.о.≥ t в.≥ tн.о) сток теп-лоты осуществляется как на наруж- ной поверхности, так и в воздух помещения (рис.1в)). В зависимости от температуры приточный воздух может быть наряду с наружной поверхностью стоком теплоты. Предложенная схема теплообмена справедлива при рассмотрении конвективных тепловых по-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

Обобщая уравнение баланса конвективного тепла в воздух (1), показатель конвективного тепло- обмена помещения (10) и формулу для члена Qk дифференциального уравнения баланса конвектив-ного тепла (11), можно представить обобщенное выражение температуры воздуха для времени τ:I II III

 

 

Полученная графическая зависимость температуры поверхностей tв (радиационной тем пературы поверхностей) (рис.3) выявляет явный характер конвективной составляющей при формировании температурных колебаний в помещении птичника.

ВЫВОДЫ

1. Систематизированы схемы теплообмена для конвективных и лучистых тепловых потоков при установившемся тепловом режиме и разработана физико-математическая модель тепловлажностных процессов, а так же выявлены закономерности процесса теплопередачи сдетализацией граничных условий.

2. Установлены характеристики, определяющие устойчивость термодинамической системы: показатель конвективного теплообмена помещения, плотность конвективного теплового потока.

3. Определены функциональные зависимости, позволяющие определить относительный показатель теплоусвоения помещения (формула 12) и коэффициент прерывистости для температуры воздуха (формула 17).

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. АНУФРИЕВ, Л.Н., КОЖИНОВ, И.А., ПОЗИН, Г.М. (1974). Теплофизические расчеты сельскохозяйственных и производственных зданий. Москва: Стройиздат. 214 с.

2. БОГОСЛОВСКИЙ, В.Н. (1982). Строительная теплофизика. Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Москва: Высшая школа. 368 с.

3. БОГОСЛОВСКИЙ, В.Н. (1982). Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Уч. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Высшая школа. 415 с.

4. БОГОСЛОВСКИЙ, В.Н. (1979). Тепловой режим здания. Москва: Стройиздат. 248 с.

5. БОГОСЛОВСКИЙ, В.Н. (1970). Строительная теплофизика. Москва: Высшая школа. 286 с.

6. ГРИМИТЛИН, А.М. (2002). Энергосбережение в системах промышленной вентиляции: Дис. канд. техн. наук. 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение. Санкт-Петербург: «ЭКОЮ-РУС-ВЕНТО». 375 с.

7. КУВШИНОВ, Ю.Я. (2010). Энергосбережение в системе обеспечения микроклимата зданий. Москва: Из-во Ассоциации строительных вузов. 320 с.

8. ЛОХВИНСКАЯ, Т.И. (2011). Количественная оценка параметров микроклимата помещений. В: Вестник Приднестровского государственного университета. Серия: физико-математические и технические науки. Тирасполь, №3 (39), с. 114-116.

9. ЛОХВИНСКАЯ, Т.И. (2011). Некоторые аспекты формирования воздушной среды обитания. В: Сборник работ «Экологическое образование и охрана окружающей среды. Технические университеты в формировании единого научно-технологического и образовательного пространства СНГ», МГТУ им.Н.Э. Баумана, г. Москва, с. 61-66.

10. МАЛЯВИНА, Е.Г. (1977). Нестационарный тепловой режим вентилируемых и кондиционируемых помещений в летний период года: Автореф. дис. канд. техн. наук. Москва. 20 с.

11. СЕРГЕЕВ, В.А. (1977). Выращивание и содержание племенной птицы. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Колос. 320 с.

12. ТАБУНЩИКОВ, Ю.А., ХРОМЕЦ, Д.Ю., МАТРОСОВ, Ю.А. (1986). Тепловая защита ограждающих конструкций. Москва: Стройиздат. с. 235.

13. КУВШИНОВ, Ю.Я. (2010). Энергосбережение в системе обеспечения микроклимата зданий. М.: Из-воАссоциации строительных вузов. 320 с.

 

Data prezentării articolului: 02.10.2017

Data acceptării articolului: 11.11.2017