Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Математическая модель теплонаносной системы автономного теплоснабжения

В работе описана математическая модель теплонасосной системы автономного теплоснабжения. Приведены расчеты потребной площади теплоприемника воздушного солнечного коллектора, температуры в теплоаккумулирующим устройстве.

Введение

Теплонасосная система автономного теплоснабжения жилых и производственных зданий представляет собой различные теплообменные аппараты, утилизирующие низкопотенциальные теплоты окружающего воздуха, солнечной энергии, воды и грунта поверхностных слоев Земли, включенные в единый с испарителем теплонасосной установки (ТНУ) контур.

Преимуществом таких систем является доступность низкопотенциального источника теплоты (НИТ). Однако использование лишь теплоты окружающего воздуха или солнечной энергии, грунта поверхностных слоев Земли в качестве единственных источников НИТ в комбинации с ТНУ малоэффективно. Это, прежде всего, связано с сезонными и суточными колебаниями температуры наружного воздуха в зависимости от погодных условий и неравномерности прихода солнечной радиации в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий, которая влечет за собой колебания режимов работы теплового насоса, снижающего его эффективность. Так, изменение температуры наружного воздуха с +7оС до минус 10оС приводит к снижение производительности ТНУ в 1,5…2,0 раза.

В силу недостаточной изученности вопроса и отсутствием надежного, согласующегося с опытными данными математического описания, в настоящее время практически отсутствует технологий теплонасосной системы теплоснабжения (ТСТ), удовлетворяющие природно-климатических условий различной зоны Казахстана.

Основная часть

Принимая во внимание результатов НИР [1], а также оценки характеристики метеорологических условий в период отопительного сезона юго-восточной зоны республики, нами предлагается следующая гибридная ТСТ, состоящая из воздушных солнечных коллекторов, грунтового теплообменника и теплоаккумулятора, используемая для предварительного нагрева наружного воздуха, который впоследствии поступает в испаритель теплового насоса. Предлагаемая модель ТСТ представлена на рисунок 1.

В модели предлагаемая технология ТСТ рассматривается как система, включающая теплоутилизирующие, аккумулирующие, генерирующие компоненты и компоненты потребления теплоты.

Параметрами системы являются количественный состав и свойства каждого из ее компонентов. Состояние компонента,- есть некоторая функция времени, зависящая от его параметров. Входными энергетическими потоками системы являются энергия солнца и поверхностных  слоев Земли, утилизирующие соответственно солнечными  коллекторами и  грунтовыми  теплообменниками НИТ.

Энергетические потоки в теплонасосоной системе автономного теплоснабжения.

Рисунок 1 – Энергетические потоки в теплонасосоной системе автономного теплоснабжения.

Сгенерированные потоки тепловой энергии после преобразования направляются в испаритель теплового насоса. Часть энергии накапливается в тепловом аккумуляторе для компенсации, не достающейся теплоты.

Основной показатель работоспособности приведенной теплонасосной системы теплоснабжения – возможность обеспечения стабильной работы и производительности теплового насоса, удовлетворяющих потребителей теплоты не ниже требуемой:

Эффективность ТСТ – целый набор значений показателей, определяющих не только его работоспособность, но и надежность, характеристики экономического плана: стоимость, себестоимость тепловой энергии, срок окупаемости, площадь размещения, удобство обслуживания и многие другие.

Решение задачи проектирования действительно эффективного теплогенерирующего комплекса, как показали результаты анализа состояния данного вопроса, выполненного в [1], может быть осуществлено путем применения методов моделирования и оптимизации.

Вместе с тем, из-за сложности установления ряда теплотехнических параметров получаемого полезного тепла, как от солнечной энергии, так и энергии поверхностных слоев Земли, многомерную модель, изображенную на рис.1, проанализируем в упрощенным виде по отдельности.

Методика теоретического расчета потребной площади теплоприемника воздушного солнечного коллектора для теплонасосной системы теплоснабжения

Для построения математической модели и упрощения анализа процесса конвективного теплообмена в системе НИТ – ТНУ – потребитель теплоты принимаем, что рабочее тело несжимаемо, перенос теплоты осуществляется конвективно,  перенос теплоты за счет теплопроводности незначителен и им можно пренебречь. Исходя изложенного, многомерную модель (рисунок 1), представим в виде простой модели сопряженной гелиосистемы с тепловым насосом, показанной на рисунке 2.

Проектированию любой гелиосистемы предшествует теплотехнический расчет теплоприемника. Потребная площадь теплоприемника обычно определяется экспериментально по количеству теплопотерь в установке, что сопряжено с большими трудностями.

Схема сопряжения гелиосистемы  с тепловым насосом

Рисунок 2- Схема сопряжения гелиосистемы  с тепловым насосом

 

 

 

Таким образом, можно определить температуру в конце условного интервала ∆τ, при условии, что температура была неизменна в течение этого интервала.

Выводы

Предложена методика построения математической модели теплонасосной системы автономного теплоснабжения, составлены уравнения теплового баланса, проведены расчеты потребной площади теплоприемника воздушного солнечного коллектора, средней температуры теплоаккумулирующего устройства.

 

Литература 

  1. Отчет о научно-исследовательской работе: «Разработка энергосберегающей системы отопления жилых домов и зданий на базе использования тепловых насосов «воздух-вода» с дистанционным контролем и управлением». Алматы, 2013 г. – 131 с.
  2. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения.- М.: Энергоиздат, 1982.-80 с.
  3. Амерханов Р.А., Долинский А.А., Морозюк Т.В. Аккумулирование теплоты в системах теплоснабжения сельского хозяйства //Пром.теплотехника. – 2002.-Т.24.- №1. С.106-108.
  4. Solar engineering of thermal processes/John A. Duffie, William A. Beckman. – 2nd Wiley, John&Sons, Incorporated, 1991.-918 p.

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.