Исследования термодинамики воздушно-тепловых завес

Внедрение: 2015 г.

В статье специалистов из Санкт-Петербургского Университета ИТМО [1] рассмотрены малоизученные термодинамические процессы, происходящие при пуске (пусковом режиме) воздушно-тепловых завес (ВТЗ), которые являются важным защитным и энергосберегающим оборудованием для чистых комнат, пищевых цехов, холодильных складов и камер. Представлены новые важные экспериментальные данные и их сравнение с ранее проведенными расчетами на основе разработанной математической модели. 

Для создания необходимых условий в эксперименте было использовано два помещения, разделенных стеной с открытым проемом (дверью), и возможностью регулирования температуры в этих помещениях. Таким образом, реализовано две зоны с разной температурой воздушной среды.

Рисунок 1. Воздушно-тепловая завеса «Классик».

Возможность регулирования установки ВТЗ по высоте обеспечивала специально разработанная конструкция из перфорированного металлического профиля. Потому как тепловой и воздушный потоки не однородны, замеры проведены по всему сечению проема. Для этого был изготовлен специальный координатный держатель с креплениями для датчиков температуры. 

Рисунок 2. Температурные датчики.

Граничные условия, выбранные для расчета, следующие: 

• ВТЗ среднего класса одного из известных отечественных производителей теплового и вентиляционного оборудования (рисунок 1); 
• скорость течения воздуха на выходе из ВТЗ V=7,1 м/с (при температуре 306,5 К); 
• высота проема Н=1,6 м; 
• ширина расчетной области L=1,4 м; 
• температура наружного воздуха меняется по высоте проема от 273,1 К до 273,3 К и в помещении от 293,4 К до 294,8 К. 

Замеры производились измерительным комплексом, в который входят температурные датчики Honeywell, считывающий блок, АЦП L‑Card Е14‑140, компьютерная программа L‑Graph. 

Примечание от L‑Card: Полезные примеры схем измерений на основе модуля E14‑140‑M-D с групповым способом подключения терморезисторных (RTD) датчиков приведены в статье FAQ: Термометры сопротивления – с каким АЦП применять? 

Далее представлены данные полей температур воздуха в проеме и распределения температур в сходных контрольных точках замера, полученных расчетным путем и в результате проведенного эксперимента.

Рисунок 3. а) Поле температур в проеме через 5 сек. после включения ВТЗ; б) сравнение данных на контрольной высоте h=0,8 м.

Рисунок 4. а) Поле температур в проеме через 10 сек. после включения ВТЗ; б) сравнение данных на контрольной высоте h=0,8 м.

Рисунок 5. а) Поле температур в проеме через 15 сек. после включения ВТЗ; б) сравнение данных на контрольной высоте h=0,8 м.

Рисунок 6. а) Поле температур в проеме через 20 сек. после включения ВТЗ; б) сравнение данных на контрольной высоте h=0,8 м.

В статье отмечается, что проведённые исследования представляют немалый интерес с точки зрения совершенствования, как конструкции этих изделий относительно надежности и энергоэффективности, так и систем контролирующей и регулирующей автоматики самого агрегата и систем автоматизации объекта, где установлена завеса.

Источник:
Григорьев А.Ю., Рубцов И.А., Бавеян Х., Воронов Д., Савенко Н., Райков А. Термодинамические особенности в проемах при пуске воздушно-тепловых завес // Научный журнал НИУ ИТМО. – 2015. – № 1. – С. 8‑12.

Разработчик: Григорьев А.Ю., Рубцов И.А., Бавеян Х., Воронов Д., Савенко Н., Райков А. (Университет ИТМО)