Главная » Просмотр файлов » Автореферат диссертации

Автореферат диссертации (1141521), страница 3

Файл №1141521 Автореферат диссертации (Автоматизация многофакторного перспективного моделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий) 3 страницаАвтореферат диссертации (1141521) страница 32019-05-31СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Анализ работроссийских и зарубежных авторов показал различия в подходах к моделированию ССТ с точкизрения детализации модели.Моделирование работы солнечных коллекторов (СК) различных конструкций наиболееизучено. Как правило, учитывают тепловые потери, угол наклона, ориентацию по сторонамсвета, поглощательную способность селективного покрытия. Подходы к моделированиюработы других элементов системы не столь однозначны и общеприняты. Так, не во всехмоделях учитываются тепловые потери трубопроводов и бака-аккумулятора.

Подробноемоделирование работы теплообменного аппарата,Изменениемвеличиныкоэффициентакак правило, не рассматривается.теплопередачиисуточнойнеравномерностьюпотребления энергии пренебрегают.Существующее программное обеспечение для моделирования работы гелиосистем, в томчисле на основе солнечных коллекторов, представлено двумя программными комплексами:Polysun компании VelaSolaris (Винтертур, Швейцария) и T-SOL компании Valentin SoftwareGmbH (Берлин, Германия).Данныепрограммныепродуктыпредставляютразличнуюстепеньдетализациирезультатов, некоторые из которых излишни с точки зрения бытового потребителя(температура воды в 12 слоях бака-аккумулятора, тепловые потери каждого фасонногоэлемента, значение критерия Рейнольдса и др.).

С другой стороны, моделирование работы ССТпроизводится для часовых интервалов, что может привести к получению недостоверныхрезультатов об обеспеченности потребителя.Значительным достоинством Polysun и T-SOL является подход к моделированиюпоступления солнечней радиации, учитывающий как неравномерность ее поступления втечение суток, так и то, что режимы не одинаковы изо дня в день.12Вовторойглавеописываютсясредствадляавтоматизациимногофакторногоперспективного моделирования проектных решений ССТ гражданских зданий. Исследования,проводимые в настоящей работе относятся к следующим видам обеспечения САПР:информационной, математическое, методическое, программное.Общее описание ССТ и процесса ее работы также содержится во второй главе.

На рисунке2 представлена упрощенная схема солнечного теплоснабжения, включающая в себя: солнечныйколлектор (СК), теплообменник, бак-аккумулятор, циркуляционный насос, трубопроводы,систему теплопотребления. Данная схема содержит минимальный набор элементов и описываетпроцесс функционирования ССТ в общем виде и может дополняться элементами и связями взависимости от ее назначения.Рисунок 2 – Схема системы солнечного теплоснабжения для ГВС с принудительнойциркуляцией теплоносителя.1 – СК; 2 – бак-аккумулятор; 3 – система трубопровода; 4 – теплообменник; 5 –циркуляционный насос.Eрад – поток солнечной радиации, приходящий на поверхность коллектора от Солнца,МДж/м2; Gгв – расход теплоносителя в системе, кг/ч; Q – количество теплоты передаваемое оттеплоносителя воде в баке-аккумуляторе с помощью теплообменника, Дж; Qпот.тр – тепловыепотери через тепловую изоляцию трубопроводов, Дж; Qпот.б – тепловые потери через тепловуюизоляцию бака-аккумулятора, Дж; Qпот.кол – тепловые потери СК, Дж; tгр1 – температуратеплоносителя в подающем трубопроводе, °C; tгр2 – температура теплоносителя в обратномтрубопроводе, °C; tнагр1 – начальная температура воды в баке-аккумуляторе, °C; tнагр2 – конечнаятемпература воды в баке-аккумуляторе, °C; tкол – средняя температура теплоносителя вколлекторе, °C.Преобразование солнечной радиации в тепловую энергию, доступную потребителю,происходит в СК.

Часть радиации Eрад, поглощенная СК, преобразуется в тепловую энергиюQс.к. и поступает в систему через соединительные трубопроводы в виде нагретого до температур13tгр1 теплоносителя. В баке-аккумуляторе теплоноситель в процессе теплообмена передает частьтеплоты воде, находящейся в баке, нагревая ее до температурыtнагр2.

Остывший теплоноситель,продолжая циркулировать в системе, возвращается в СК с температурой tгр2. В бакеаккумуляторе поддерживается постоянный процесс подпитки холодной водой. При движениитеплоноситель теряет часть тепловой энергии за счет тепловых потерь в СК, в подающем иобратном трубопроводах, в баке-аккумуляторе. В связи с чем, температура в различных точкахсистемы в рассматриваемый временной интервал отличается.Математическое моделирование работы ССТ основывается на уравнении тепловогобаланса:где Qс.к.(1)Qс.к . = Qпотр + Qпот.тр + Qпот.б + Qпот.кол– количество солнечной радиации, преобразованной в СК в теплоту, Дж; Qпотр –количество теплоты, поступающей к потребителю, Дж.Для определения значений слагаемых, входящих в уравнение (1),используютсяматематические модели всех элементов системы.Для моделирования работы ССТ, наиболее приближенной к реальности, из имеющиесячасовых значений солнечной радиации и температуры наружного воздуха с помощью методалинейной интерполяции были получены соответствующие значения для каждой минуты часа.Нагретый в СК теплоноситель через систему трубопровода поступает в теплообменникбака-аккумулятора,с помощью которого, часть тепла Q, Дж, передается воде в баке-аккумуляторе.Количество теплоты, отданное теплоносителем в рассматриваемый интервал времени Qгр,Дж, определяется по формуле:Gгр(tгр1 − tгр 2 )t(2)3600где cгр – теплоемкость теплоносителя в теплообменнике, Дж/кг°C; Gгр – массовый расход=Qгр cгртеплоносителя, кг/ч; tгр1 – температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °C; tгр2 –температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °C.Количество теплоты, воспринятое водой в баке в рассматриваемый интервал времениQнагр, Дж, определяется по формуле:=Qнагр cнагр ρ нагр Vнагр (tнагр 2 − tнагр1 )tгде cнагр – теплоемкость воды в баке, Дж/кг°C; ρнагр(3)– плотность воды в баке, кг/м ; Vнагр –3объем бака-аккумулятора, м3; tнагр1 – температура воды в нижней части бака, °C; tнагр2 –температура воды в верхней части бака, °C.Так как агрегатные состояния сред не меняется, уравнение баланса записываетсяследующим образом:14==Q cнагр ρ нагр Vнагр ( tнагр 2 − tнагр1)tGгрcгр ( tгр1 − tгр 2 )t(4)3600Количество теплоты Q, передаваемое от теплоносителя воде в баке-аккумуляторе впроцессе теплообмена определяется по формуле:=Q KF ∆tlnt(5)где K – коэффициент теплопередачи, Вт/м°C; F – площадь боковой поверхности спиралитеплообменника, м2; Δtln– средняя логарифмическая разность температур теплоносителя и водыв баке, °C.Так как значения входных данных являются дискретными с одинаковым интерваломнаблюдений, значения показателей в течение каждого интервала считаются постоянными.Средняя логарифмическая разность температур сред на каждом временном интервалерассчитывается по следующей формуле:( tгр1 − tнагр 2 ) − ( tгр 2 − tнагр1 )∆tln =(6)tгр1 − tнагр 2lntгр 2 − tнагр1Коэффициент теплопередачи теплообменника рассчитывается с помощью уравненияаддитивности термических сопротивлений:K=1(7)нарdТО1+ln+ нарвнвнdТОα гр 2lст dТО dТО α нагр11внгде λст – коэффициент теплопроводности материала стенки теплообменника, Вт/м°C; dТОнар– внутренний диаметр трубки теплообменника, м; dТО– наружный диаметр трубкитеплообменника, м.ккВ уравнении (5) величины K и Δtln являются сложными функциями величин tгр и tнагр(температуры теплоносителя после теплоотдачи и температуры воды после тепловосприятия).Обе эти величины можно выразить друг через друга с помощью уравнения (4) и уменьшитьколичество неизвестных следующим образом:c ρ V (t 2 − tнагр1 )t гр1 − нагр нагр нагр нагр2tгр=cгр Gгрcгр Gгр (t гр1 − tгр 2 )tнагрtнагр1 +=2cнагр ρ нагрVнагрТаким образом, уравнение (4) становится функцией одной переменной Q = f (tгр2 ) .(8)Так как процесс теплообмена осуществляется между двумя разными жидкостями сразными физическими свойствами и режимами течения, функции для вычисления свойств15данных сред и их коэффициентов теплоотдачи (тепловосприятия) также индивидуальны длякаждой из них.Параметры сред (плотность и теплоемкость) зависят от температуры и состава среды иобычно представляются в табличном виде.

Для удобства построения итерационного процессатабличные данные были заменены аппроксимирующими их зависимостями.Распределение нагрузки на горячее водоснабжение в течение суток играет существеннуюроль при подборе аккумулирующей емкости. Характер потребления индивидуален для каждогопотребителя.ВданнойработепримоделированииработыССТучитывалсярежимпотребления,характеристики которого получены в результатеанализа значений потреблениягорячей воды жилых многоквартирных зданий Москвы, фиксирующих объемы потребленияводы с интервалом в один час.В выборке не учитывались квартиры с практически нулевым потреблением в течение дня,а также квартиры с часовыми значениями потребления горячей воды, превышающим 280 л.Данное допущение основывается на максимально адекватном количестве воды, потребляемымодним человеком в течение часа на нужды личной гигиены (душ) и уборку (в том числе мытьепосуды), которое составляет максимум 80 л, а также на нормативном значении среднейзаселенности московских квартир – 3,5 человека.Методика повышения эффективности проектных решений ССТ гражданских зданийзаключается в анализе результатов многофакторного перспективного моделирования работыССТ гражданских зданий.Оцениваются основные показатели безопасной и эффективнойработы системы: температура воды tнагр2, температура теплоносителя в коллекторе tкол,длительность периодов необеспеченности τнеоб.Недопустимым условием эксплуатации системы является достижение теплоносителем иводой температуры кипения.

Температура кипения воды - 100°C, пропиленгликоля - 188°C.Рекомендации по совершенствованию проектных решений ССТ на основе результатовчисленного моделирования описаны ниже:1.При необходимости сократить короткие периоды необеспеченности. Еслирезультат моделирования работы ССТ показал, что обе температуры tнагр2 и tкол неприближаются к недопустимым значениям, рекомендуется увеличить площадь коллекторногополя без увеличения объема бака-аккумулятора. Если температура воды tнагр2 приближается ктемпературе кипения, рекомендуется увеличить не только объем коллекторного поля, но иобъем бака-аккумулятора.2.При необходимости сократить длительные периоды необеспеченности. Исходяиз величины наибольшего периода необеспеченности τнеоб.max, рассчитывается недостающийобъем бака-аккумулятора:16t необ .maxVсут ( 33 − t х.в )(9)∆Vб =24 (75 − t х.в.

)Площадь коллекторов необходимо увеличить пропорционально увеличению объема бака.3.При обнаружении в работе системы перегрева воды/теплоносителя. Если приэтом в работе системы не наблюдается избыточная выработка тепловой энергии в течение всегопериода эксплуатации, рекомендуется увеличить объем бака-аккумулятора.

Характеристики

Список файлов диссертации

Автоматизация многофакторного перспективного моделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий
Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6392
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее