1. Задание на дипломную работу.

Цель: произвести расчет теплоснабжения модельного объекта за счет использования радиационного источника тепла зональным методом.

Для решения были поставлены следующие задачи:

1. Разобраться в зональном методе;

2. Вывести основную систему уравнений;

3. Оптимизировать систему решения радиационного теплообмена;

4. Решить задачу с простейшим объектом;

5. Сопоставить полученные результаты с графиком комфорта построить графики распределения температур поверхностных и объемных зон;

3. Введение.

Для лучистой теплопередачи не требуется посредник, то есть лучистая энергия также может передаваться в вакууме, что не свойственно традиционной системе отопления, которая использует конвективное движение воздушных масс.

3.2. Оценка эффективности инфракрасного отопления

В классических системах теплоснабжения помещений температура воздуха используется, как основной параметр оценки эффективности работы системы. Но, если использовать инфракрасные излучающие панели, то ключевым фактором будет являться распределение температур по всем поверхностям и объему воздушных масс, а также описание одновременного действия лучистого и конвективного режимов теплообмена, что позволит сделать объективную оценку теплового комфорта. Одним из способов оценки качества отопления помещений, основанный на расчете интенсивности излучения. Данный способ расчета дает хорошие показания комфорта и делает систему безопасной для эксплуатации, но он не является оптимальным. Оптимальный расчет может быть основан на систему, которая способна описать качество внутренней среды и оценить тепловой комфорт как функцию (результирующей) рабочей температуры. Решение основано на балансе математической модели с максимальным приближением к реальным значениям входных (описание граничных условий) и выходных данных.

Температура на рабочем месте, согласно существующими стандартами, достигается без потоотделения человека, с оптимальным распределением температур в пространстве и времени. Температурный баланс рабочей зоны, по существу, зависит от окружающих температур поверхностей и воздуха, на рисунке 1 представлено распределение температур по поверхностям при инфракрасном обогреве. Температуры этих зон, по расчетам, в конечном итоге приводят к одному значению – мощность нагревателя и как следствие его результирующую температуру. Для достижения термического комфорта необходим баланс тепла, получаемый человеком от воздуха (конвекция) и от излучения (излучение между человеком и окружающими поверхностями), у основной массы классических систем отопления эти параметры равны, то есть их отношение равняется единице. Это же соотношение в лучистой системе отопления имеет дисбаланс. Таким образом, для систем радиационного отопления нужно решать не только температурный баланс, но и отношение составляющих потока. В итоге, когда система отопления проектируется, она основывается на требованиях к физическим величинам большинства пользователей в зоне теплового комфорта.

5. Расчет системы радиационного теплообмена

5.1. Цель и задачи расчета радиационного теплообмена

Расчет радиационного теплообмена в системе твердых тел и газовых объемов имеет важное значение для многих промышленных и научных отраслей. Основной целью является определение температур и потоков излучения поверхностных и объемных зон. Благодаря этому можно осуществлять дальнейшее проектирование и оптимизацию системы.

Задачи теплообмена подразделяются на прямые, обратные и смешанные. Прямые задачи используют заданные входные параметры для расчета тепловыделений и тепловых потоков в системе. Обратные задачи решаются при наличии измеренных тепловых потоков и температур в системе для определения исходных параметров. Смешанные задачи объединяют в себе и прямые, и обратные задачи для расчета переменных параметров.

Обратные задачи радиационного теплообмена и смешанные задачи – это два различных подхода к моделированию процессов теплообмена. В первом случае мы имеем дело с задачами, в которых исходные данные о теплообмене неизвестны, а мы ставим перед собой цель их определения на основе измерений или расчетов. Второй тип задач связан с заданием входных параметров (температуры, тепловых потоков и тепловыделений), а затем рассмотрением влияния этих параметров на процессы в системе.

Надо учитывать, что смешанные задачи предполагают грубое приближение при задании исходных параметров, что снижает точность моделирования. В обратных задачах, напротив, нам нужно разработать сложные алгоритмы, чтобы извлечь необходимые данные из физической системы. Оба подхода имеют свои достоинства и недостатки, и выбор между ними зависит от конкретной задачи и требований к точности моделирования.