Про застосування імпульсного підведення тепла в системах теплопостачання
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2018.45.05Ключові слова:
джерело тепла, теплоносій, система теплопостачання, імпульс, коефіцієнт заповнення циклуАнотація
Розглядаються питання, пов'язані з впливом імпульсного нагріву теплоносія на ефективність роботи і параметри систем теплопостачання. При реалізації такого методу в системах опалення приватних житлових приміщень (будинків) «водогрійний котел - теплообмінники - житлові приміщення», де робочим тілом (теплоносієм) є вода, необхідно, поряд з підтриманням комфортних умов всередині приміщень, створити ефективний режим експлуатації з мінімізацією споживання палива, що можливо може бути взаємовиключними факторами впливу. Крім того, в технічній літературі теоретичне обґрунтування ефективності використання імпульсного нагріву теплоносія в системах опалення житлових будинків вкрай обмежена, що послужило формулюванню мети даної роботи. Для її досягнення розроблена математична модель теплової роботи індивідуальної системи опалення будівлі з імпульсним нагріванням теплоносія. На основі аналізу рівняння динаміки нагріву теплоносія визначені основні параметри імпульсного опалення системи теплопостачання, раціональні значення тривалості підведення тепла і паузи між імпульсами, а також сквапності імпульсів, в залежності від величин поверхні нагріву опалювальних приладів в будинках, теплових втрат в навколишнє середовище, ємності системи. Показано суттєвий вплив зазначених функціональних параметрів на характеристики імпульсного підведення тепла і інтенсивність нагріву теплоносія. З ростом сквапності імпульсів або зі зменшенням коефіцієнта заповнення циклу знижується величина потужності, що підводиться до системи теплопостачання. Визначено діапазони зміни частоти імпульсів, в межах яких може бути більш ефективний імпульсний режим підведення тепла в системах теплопостачання. Введено поняття, за аналогією з регулярним режимом нагріву (охолодження), темпу нагріву (охолодження) теплоносія - швидкості зміни його температури. Отримані результати розробки інженерної методики для розрахунку функціональних параметрів імпульсного підведення тепла до систем теплопостачання дозволяє здійснювати вибір ефективніших параметричних і конструктивних їх характеристик при проектуванні систем теплопостачання і способів експлуатації, в т.ч. теплогенераторів на відповідну теплову потужність.
Посилання
Al-Qahtani, H., Yilbas, B. S. Temperature and stress fields for short pulse heating of solids. J. Thermophysics and Heat Transfer, 2011, 25 (1), 173-176, doi: 10.2514/1.49949.
Raushenbakh, B. V. Vibratsionnoye goreniye [Vibration combustion]. Moscow, State Publishing House of Physical and Mathematical Literature Publ., 1961, 498 p.
Knorre, G. F., Aref'ev, K. M., Blokh, A. G. Teoriya topochnykh protsessov [The theory of furnace processes]. Moscow-Leningrad, Energia Publ., 1966, 491 p.
Katsnel'son, B. D. Szhiganiye topliva v pul'siruyushchem potoke [Combustion of fuel in pulsating flow]. Teoriya i praktika pul'satsionnogo goreniya: Tr. TSKTI - Theory and practice of pulsating combustion: Works of CKTI, 1965, iss. 64, 3-7.
Wallace, D. C., Sidles, P. H., Danielson, G. C. Specific heat of high purity iron by a pulse heating method. J. of Applied Physics, 1960, 31 (1), 168-176, doi:10.1063/1.1735393.
Hong, Y. N., Ashgriz, J. Andrews. Experimental Study of Bubble Dynamics on a Micro Heater Induced by Pulse Heating. J. Heat Transferю, 2004, 126, 2, 259-271, doi:10.1115/1.1650388.
Wire, M. S., Fisk, Z., Webb, G. W. High-temperature specific heat by a pulse-heating method. Rev. Sci. lnstrum., 1985, 56, 6, 1223-1228, doi:/10.1063/1.1137980.
Mingcheng, Zong, Zhang, Jianxin, Zhao, Yan. Pulse-heating infrared thermography nondestructive testing technique. Proc. SPIE 2899, Automated Optical Inspection for Industry, 1996, doi: 10.1117/12.253033.
Hu, L., Lv, Yana, Tang, Kai, Richards, Gwynfor. An Improved Methodology for Pulse Combustion with Programmable Timing Sequence Used in Reheating Furnaces. ISIJ International, 2017, 57, 12, 2266-2268, doi: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2017-020.
Druzhinin, G. M., Samoylovich, Yu. A., Popov, Ev. V. Solution to Problem of Heating of Metal in the Furnace Taking into Account Pulse Nature of Heating. Applied Mechanics and Materials, 2015, 698, 609-614, doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.698.609.
Glinkov, M. A., Kaganov, V. Yu., Enekesh, Sh., Gabor, B., Sarka, T. Issledovaniye teplovogo rezhima nagrevatel'nogo kolodtsa s odnoy verkhney gorelkoy pri impul'snom otoplenii [Investigation of the thermal conditions of a heating well with a single top burner under pulsed heating]. Stal' [Steel], 1973, 2, 171-173.
Kapustin, Ye. A., Shalamov, Yu. N., Kulakov, A. M., Krivenko, P. T., Kiselev, A. I. Rabota nagrevatel'nykh kolodtsev s verkhney gorelkoy pri pul'siruyushchem fakele [Work of heating wells with an upper burner with a pulsating flame]. Stal' [Steel], 1980, 2, 1105-1107.
Revun, M. P., Grankovskiy, V. I., Baybuz, A. N. Intensifikatsiya raboty nagrevatel'nykh pechey [Intensification of the operation of heating furnaces]. Kiev, Equipment Publ, 1987, 136 p.
Revun, M. P., Barishenko, Ye. N., Cheprasov, A. I. Novyye skhemy impul'snogo otopleniya nagrevatel'nykh i termicheskikh pechey [New schemes of pulse heating of heating and thermal furnaces]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and mining industry], 2005, 3, 97-100.
Pribytkov, I. A. O raspredelenii teplovoy nagruzki pri impul'sno-skorostnom nagreve metalla [On the distribution of thermal load during pulse-speed heating of metal]. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya [News of high schools. Ferrous metallurgy], 1997, 7, 66-69.
Izotov, B. V., Shalamov, Yu. N., Bezcherev, A. S. Matematicheskoye modelirovaniye teplovoy raboty metodicheskoy pechi s impul'snym otopleniyem [Mathematical modeling of thermal work of a methodical furnace with impulse heating]. Vísnik Priazovs'kogo derzhavnogo tekhníchnogo uníversitetu [Reporter of the Priazovskyi State Technical University], 2009, 19, 222-226.
Andreyev, S. A., Zaginaylov, V. I., Ivanova, T. V., Flegontov, Ye. A. Impul'snyy rezhim podklyucheniya gruntovykh teploobmennikov v teplonasosnykh otopitel'nykh sistemakh [Pulsed mode of connection of ground heat exchangers in heat pump heating systems]. Vestnik Federal'nogo Gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya «Moskovskiy gosudarstvennyy agroinzhenernyy universitet im. V.P. Goryachkina» [Vestnik of Federal State Educational Establishment of Higher Professional Education “Moscow State Agroengineering University named after V.P. Goryachkin”], 2015, 6 (70), 39-44.
Taymarov, M. A., Sharipov, M. R. Kotol pul'siruyushchego goreniya prirodnykh i piroliznykh gazov [Boiler of pulsating combustion of natural and pyrolysis gases]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University], 2013, 16, 21, 133-135.
Sinitsyn, A. A. Issledovaniye osobennostey raboty kotla, osnovannogo na pul'siruyushchem gorenii gazoobraznogo topliva [Investigation of the peculiarities of the operation of the boiler based on the pulsating combustion of gaseous fuels]. Neftegazovoye delo [Oil and Gas Business], 2006, 2, 1-13.
Degtyar', A. B., Panferov, V. I. Postroyeniye algoritma impul'snogo otopleniya zdaniy i issledovaniye rezhimov yego raboty [Construction of an algorithm for pulsed heating of buildings and study of its operating modes]. Vestnik Iuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Komp'yuternyye tekhnologii, upravleniye, radioelektronika» [Bulletin of the South Ural State University. Series: Computer Technologies, Automatic Control & Radioelectronics], 2008, 8, 17(117), 41-44.
Nagornaya, A. N., Panferov, V. I., Pashnina, Ye. Yu. Modelirovanie i upravlenie teplovym rezhimom zdaniia. Materialy Mezhd. nauch.-tekh. konf. «Teoreticheskiye osnovy teplogazosnabzheniya i ventilyatsii» [Modeling and control of the thermal regime of the building. Proceedings of the Int. Sci.-Tech. Conf. "Theoretical Foundations of Heat and Gas Supply and Ventilation"]. Moscow, MGSU, 2005, 94-98.
Panferov, V. I., Degtyar', A. B., Denisenko, Yu. N. Pogreshnost' opredeleniia srednego znacheniia temperaturnogo napora otopitel'nogo pribora. Materialy 5-i Ross. nauch.-tekh. konf. «Energosberezheniye v gorodskom khozyaystve, energetike, promyshlennosti» [The error in determining the average value of the temperature head of the heater. Proceedings of the 5th Russ. sci-tech. conf. "Energy saving in the city economy, energy, industry"]. Ul'yanovsk, UlGTU, 2006, 1, 190-194.
Sokolov, Ye. Ya. Teplofikatsiya i teplovyye seti: uchebnik dlya vuzov [Heating and heating networks: a textbook for universities]. Moscow, Publishing house of the Moscow Power Engineering Institute Publ., 1999. 472 p.
Kondrat'yev, G. M. Regulyarnyy teplovoy rezhim [Regular thermal conditions]. Moscow, Gostekhteoretizdat Publ., 1954, 408 p.
Cherpakov, P. V. Teoriya regulyarnogo teploobmena [Theory of regular heat exchange]. Moscow, Energy Publ., 1975, 225 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
