Системи вентиляції зі струминними елементами регулювання

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

СИСТЕМИ ВЕНТИЛЯЦІЇ ЗІ СТРУМИННИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ РЕГУЛЮВАННЯ

05.23.03 - вентиляція, освітлення і теплогазопостачання

Андрійчук Костянтин Миколайович

Макіївка - 2007

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано на кафедрі “Теплотехніка, теплогазопостачання і вентиляція” Донбаської національної академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: Доктор технічних наук, професор Губар

Валентин Федорович, Донбаська національна

академія будівництва і архітектури, завідувач

кафедри “Теплотехніка, теплогазопостачання і вентиляція”.

Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, професор Шушляков Олександр Васильович, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, професор кафедри теплогазо- постачання, вентиляції і використання теплових вторинних ресурсів.

Кандидат технічних наук, доцент Возняк Орест Тарасович, Національний університет “Львівська політехніка”, завідувач кафедри теплогазопостачання і вентиляції.

Провідна установа: Харківська національна академія міського господарства Міністерства освіти і науки України, кафедра “Експлуатація газових і теплових мереж”.

Захист відбудеться “15 ” лютого 2007 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д12.085.01 при Донбаській національній академії будівництва і архітектури за адресою: 86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2, навчальний корпус №1, зала засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донбаської національної академії будівництва і архітектури (86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2).

Автореферат розісланий: “10 ” січня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук, доцент Зайченко М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

аеродинамічний вентиляція струминний технічний

Актуальність теми. Системи вентиляції є невід'ємною частиною інженерно-технічних споруд і забезпечують необхідні санітарно-технічні норми в приміщеннях і безпеку роботи в них. В умовах жорсткої економічної політики гостро стають питання скорочення термінів проектування, зменшення кошторисної вартості, експлуатаційних витрат вентиляційних систем, які в ряді випадків досягають 15 % вартості споруд. Розробка способів підвищення техніко-економічних характеристик систем вентиляції, оптимізація їх конструктивних й аеродинамічних характеристик дозволить досягти позитивного ефекту в економічному, соціальному й екологічному аспектах.

Створення нових систем вентиляції і реконструкція існуючих вимагають науково обґрунтованих методик розрахунку й оптимізації техніко-економічних характеристик вентиляційних процесів, використання оригінальних і надійних елементів керування витратою, роль яких можуть грати струминні дефлекторі елементи. Широкому впровадженню цих елементів у системах вентиляції перешкоджає недостатня вивченість робочих процесів, відсутність методів розрахунку аеродинамічних характеристик великогабаритних елементів для систем вентиляції. Існуючі моделі й методики розрахунку базуються, в основному, на результатах численних, часто не пов'язаних між собою, експериментів.

Виходячи з вищевикладеного, актуальними є розробка нових елементів регулювання продуктивності вентиляційних систем на основі струминних елементів, що не мають рухливих механічних частин, удосконалення існуючих методів і способів підвищення ефективності систем вентиляції. Рішення цих задач можливе тільки на основі теоретичних і експериментальних досліджень аеродинамічних і економічних характеристик вентиляційних систем, розробки адекватних математичних моделей, що достовірно відображають їх зв'язок, використання надійних і довговічних елементів керування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційна робота виконана в межах пріоритетних науково-технічних напрямків науки і техніки України “Екологічно чиста енергетика й енергозберігаючі технології”, “Програми науково-технічного розвитку Донецької області на період до 2020 року”, а також відповідно до держбюджетних тем: Міністерства освіти і науки України К3-08-01 “Розробка й удосконалення екологічних процесів утилізації теплоти й використання нетрадиційних джерел енергії” (№0102U 002850), ГН-01-04 “Теорія і методи побудови систем радіаційного захисту довкілля при експлуатації енергоблоків АЕС” (№0104U000098).

Метою роботи є підвищення техніко-економічних характеристик систем вентиляції за рахунок розробки й застосування струминних елементів регулювання їх продуктивності, оригінальних схем вентиляційних установок зі струминними регулюючими органами, комплексного критерію оптимізації аеродинамічних й економічних параметрів.

Задачі досліджень:

обґрунтувати й експериментально довести економічну доцільність застосування нового типу регулюючих органів - струминних дефлекторних елементів, що не мають рухливих механічних частин, розробити оригінальні схеми вентиляційних установок з використанням в якості регулюючих органів струминних пристроїв;

розробити математичну модель аеродинамічних характеристик струминних елементів для систем вентиляції, узагальнену математичну модель аеродинамічних процесів у довільній вентиляційній системі, що враховує характеристики регулюючих органів, мережі, вентиляторів, їх спільної роботи, зміну ККД залежно від режимів роботи, алгоритм й програму розрахунку аеродинамічних характеристик струминних регулюючих органів і довільної вентиляційної системи в цілому;

на основі ортогонального планування експериментів розробити апроксимаційну модель розрахунку аеродинамічних характеристик струминних регулювальних органів вентиляційних систем, оптимізувати їхні геометричні параметри;

визначити критерій оптимізації техніко-економічних характеристик складних вентиляційних систем, що враховує вартість виготовлення, витрати на експлуатацію з одного боку, й ефективність використання струминних регулюючих елементів з іншого;

визначити способи й методи вдосконалення техніко-економічних характеристик складних вентиляційних систем на основі запропонованого критерію й використання струминних елементів регулювання, оригінальних схем і пристроїв керування, показати доцільність й ефективність їх застосування при проектуванні і модернізації промислових систем вентиляції, у системах подачі повітря й видалення продуктів згоряння теплогенеруючих установок;

впровадити результати дослідження на промислових підприємствах й об'єктах житлового комунального господарства.

Об'єкт дослідження - складні вентиляційні системи з використанням струминних елементів регулювання.

Предмет дослідження - аеродинамічні процеси в струминних регулюючих органах і складних вентиляційних системах промислової вентиляції.

Методи дослідження. Методологічну основу проведених автором досліджень становить системний підхід до моделювання й оптимізації техніко-економічних характеристик вентиляційних систем. В основі математичних моделей лежать класичні рівняння аеродинаміки (рівняння нерозривності й енергії середовища). У ряді випадків використані емпіричні залежності, що є цілком припустимим при моделюванні таких складних процесів, якими є процеси вентиляції. При проведені експериментальних досліджень використані статистичні методи планування й обробки дослідних даних.

Обґрунтованість і достовірність отриманих у дисертаційній роботі результатів підтверджується коректним використанням математичного апарата, а також експериментальними дослідженнями й досвідом експлуатації. Адекватність математичних моделей доведена експериментально, перевірка адекватності математичної моделі здійснювалося за критерієм Фішера при довірчій імовірності 0,95.

Наукова новизна одержаних результатів:

Розроблено математичні моделі аеродинамічних характеристик струминних регулюючих органів й узагальненої вентиляційної системи, що враховують характеристики нагнітачів, характеристики мережі, спільну роботу, зміну ККД залежно від режимів роботи.

На основі статистичного аналізу економічних характеристик вентиляційних систем й аеродинамічних характеристик струминних регулюючих пристроїв і систем вентиляції в цілому запропонований критерій оптимізації техніко-економічних характеристик складних вентиляційних систем.

Запропоновано методику одно- й багатопараметричної оптимізації техніко-економічних характеристик складної системи вентиляції.

Визначено сфери застосування різних способів регулювання продуктивності вентиляційних установок зі струминними регулюючими органами з погляду їх економічності, а також область економічного байпасного способу регулювання.

Практичне значення одержаних результатів:

Розроблено інженерну методику оптимізації конструктивних характеристик струминних регулюючих органів і техніко-економічних характеристик узагальненої вентиляційної системи, яка дозволяє на базі адекватної математичної моделі аеродинамічних характеристик й апроксимаційної моделі економічних параметрів визначити оптимальні геометричні параметри системи вентиляції.

Розроблено прикладну програму розрахунку параметрів потоку газу в колекторах “VENT-OPTIMA”, яка використовується при розрахунку й оптимізації техніко-економічних характеристик узагальненої вентиляційної системи.

Запропоновано конструкції точного потужного повторювача для системи дистанційного виміру аеродинамічних параметрів системи вентиляції (патенти України 7919, 7920 від 15.07.05, бюл. № 7), що дозволяють зменшити похибку виміру витрати й тиску у вентиляційній системі в 1,8-2 рази.

Запропоновані й апробовані оригінальні вентиляційні установки із використанням елементів струминної техніки для керування витратою повітря, що захищені патентами України, визначена економічність різних схем регулювання й область доцільного застосування байпасного способу, ежекційних пристроїв на вході у вентилятор.

Основні результати теоретичних й експериментальних досліджень використовуються при виконанні курсових і дипломних проектів, а також при читанні спецкурсів “Вентиляція, теплогазопостачання” для спеціальності “Теплогазопостачання й вентиляція” Луганського інституту післядипломної освіти Донбаської національної академії будівництва і архітектури, використані й впроваджені в Луганському ДКП “Теплокомуненерго”, у Головному інституті проблем реконструкції, експлуатації й інженерного захисту промислових, житлових і цивільних об'єктів Академії будівництва України, які підтверджуються відповідними актами впровадження. Розроблені методики розглянуті й схвалені Донбаським державним науково-дослідним і проектно-технологічним інститутом будівельного виробництва і знайшли реалізацію і впровадженнях в його розробках. Сумарний економічний ефект склав понад 100 000 грн.

Особистий внесок здобувача. Основні результати, що наведені в дисертаційній роботі, отримані здобувачем самостійно. Автором розроблена математична модель аеродинамічних характеристик узагальненої вентиляційної системи, алгоритм і програма реалізації, виконано експериментальні дослідження з метою визначення її адекватності, запропонована апроксимаційна формула розрахунку вартісних показників системи вентиляції, методика оптимізації техніко-економічних характеристик системи вентиляції, за участю автора розроблені оригінальні конструкції точного потужного повторювача для дистанційного виміру аеродинамічних параметрів з поліпшеними характеристиками, оригінальні схемні рішення із використання елементів струминної техніки у вентиляційних установках, захищені патентами України.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи викладені на: Всеукраїнській конференції молодих вчених “Інформаційні технології в науці і освіті” (Черкаси, 2003 р.); науково-практичній конференції “Економіко-математичне моделювання й інформаційні технології в ринковій економіці” (Луганськ, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, 2004 р.); Х міжнародній науково-практичній конференції “Університет і регіон” (Луганськ, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, 2004 р., 2005 р.); науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу Донбаської національної академії будівництва і архітектури, і Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля та отримали їх схвалення.

Публікації. За результатами проведених досліджень опубліковано 16 робіт, у тому числі 6 монографій, 4 статті у наукових журналах, отримано 6 патентів України на корисну модель.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг роботи: 156 сторінок, 36 рисунків, 9 таблиць у тексті, 4 додатки на 9 сторінках, список використаних джерел зі 146 найменувань на 12 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі подано загальну характеристику, показано актуальність і новизну дисертаційної роботи, обґрунтовано вибір об'єкта й предмета дослідження, окреслено коло питань, що вирішуються, сформульовані мета й завдання дослідження.

У першому розділі розглянуто сучасний стан розрахунку і проектування систем вентиляції, математичного моделювання аеродинамічних характеристик потоків газу в узагальненій системі вентиляції, методів розрахунку геометричних параметрів, конструкцій і характеристик регулюючих органів.

Ця проблематика широко представлена в роботах учених як в галузі гідроаеродинаміки (О.В. Голубєва, І.Є. Ідельчик, Л.Г. Лойцянський, А.О. Коваленко, Ф.В. Недопьокін., І.Л. Повх, Рауз Х., М.Я. Фабрикант), так і в галузі проектування й розрахунку систем вентиляції (Ф.А. Абрамов, М.І. Алексєєв, В.І. Бабусін, В.М. Васильєв, О.Т. Возняк, В.Ф. Губар, Ф.М. Іванов, В.П. Корбут, Б.Ф. Лямаєв, Н.Н. Лапшев, А.Ф. Редько, І.С. Старцев, В.І. Соколов, В.Н. Талієв, В.М. Ужов).

Розглянуто й проаналізовано математичні моделі розрахунку аеродинамічних характеристик систем вентиляції різного призначення, методики їх розрахунку. Відзначається, що існуючі моделі й методики базуються в основному на результатах численних експериментів і представляють собою емпіричні залежності. Це ускладнює узагальнення результатів, визначення способів удосконалення техніко-економічних параметрів окремих елементів і процесу вентиляції в цілому, аналіз методів підвищення надійності й економічності окремих пристроїв.

При аналізі теоретичних досліджень вентиляційних процесів показано, що в переважній більшості робіт використовуються спрощені методики розрахунку, засновані на експериментальних даних і низці припущень, правомірність яких для складних інженерних споруд багатоцільового призначення, що являють собою системи вентиляції, не підтверджена, а тому в ряді випадків розрахункові й дослідні характеристики значно різняться.

Виконано детальний огляд й аналіз характеристики регулюючих пристроїв і способів регулювання продуктивності вентиляційних установок. Показано широке застосування струминних пристроїв у різних галузях промисловості, їх переваги у порівнянні з традиційними. Практично єдиною сферою, де струминні елементи застосовуються досить рідко, є системи вентиляції, причини цього проаналізовані у дисертації.

На підставі зробленого огляду теоретичних і експериментальних робіт, що висвітлюють питання аеродинамічних характеристик елементів регулювання, техніко-економічних характеристик вентиляційних систем у цілому й математичного моделювання аеродинамічних процесів, що проходять у них, сформульовано програму теоретичних й експериментальних досліджень.

Другий розділ присвячений розробці математичних моделей окремих елементів і систем вентиляції в цілому. Основна увага приділена математичному моделюванню аеродинамічних характеристик керованого струминного опору, принцип дії якого обґрунтований тим, що за відсутності сигналу керування втрати тиску між перетинами 1-1 й 3-3 невеликі й, в основному, обумовлені тертям об стінки.

Подача сигналу керування (відкриття дроселя ДР і поява витрати ) призводить до появи витрати , спрямованої назустріч основного потоку, причому його величина тим більше, чим більше . Втрати енергії відбуваються як при поділі потоку, так і при наступному зіткненні. Таким чином, з'являється можливість керування гідравлічним опором за рахунок зміни прохідного перетину дроселя ДР (витрати ).

Основними параметрами, що визначають втрати тиску в струминному елементі, є кут між осями прямого й бічного каналу в області зіткнення струменів, відношення ширин каналів (їх діаметрів при циліндричній формі) і масових витрат й .

Математична модель, що описує залежність коефіцієнта гідравлічного опору від цих параметрів, включає:

Для складання узагальненої математичної моделі складної вентиляційної системи здійснено її членування на розрахункові елементи, тобто проведено її статичну декомпозицію.

За конструктивними і технологічними ознаками у кожній вентиляційній системі виділені наступні елементи:

джерела напору, або нагнітачі (вентилятори, повітродувки, димососи, компресори тощо);

конструктивні ділянки магістралей, по яких здійснюється рух газового середовища;

напірно-регулюючі пристрої (засувки, струминні елементи регулювання витрат, місцеві опори й т.д.);

технологічні пристрої, що здійснюють викид або відбір робочого середовища з системи (наприклад, канал викиду в атмосферу).

Для кожної групи елементів складені рівняння енергії й нерозривності для потоку газу, при цьому характеристики нагнітачів у зоні робочих режимів описувалися параболою, коефіцієнти якої визначалися за результатами паспортних даних або стендових випробувань.

Як розрахункову модель ділянки магістралі використано залежність втрат тиску на тертя і місцевих гідравлічних опорів на розглядаємій ділянці від витрати з урахуванням, у загальному випадку, режиму плину рідини, що характеризується числом Рейнольдса.

Для характеристики струминних регулюючих пристроїв використана математична модель (1-5). Таким чином, отримана система рівнянь, що представляє собою математичну модель стаціонарного режиму роботи складної вентиляційної системи.

У результаті розрахунку можна одержати:

загальна витрата приточної або витяжної частин вентиляційної системи;

витрати на лінійних ділянках;

повний тиск у кожній точці вентиляційної системи.

Для визначення ряду коефіцієнтів математичної моделі і її адекватності здійснені експериментальні дослідження, що наведені нижче.

У третьому розділі наведено результати експериментальних досліджень аеродинамічних характеристик струминних регулюючих органів і вентиляційної системи. Характеристики струминних елементів визначалися на спеціально виготовленому стенді, що дозволяє змінювати їхню геометрію й вимірювати витрати газу як в основному каналі, так і каналах виходу й керування. Ці дані дозволили визначити залежність гідравлічного опору струминного елемента від визначальних факторів.

Експерименти проводилися на спеціально спроектованій і виготовленій установці. Контрольно-вимірювальна апаратура дозволяла вимірювати аеродинамічні параметри (тиски й витрати у відповідних каналах) з похибкою не більше 3%. Матриця планування експериментів і його результати наведені в таблиці 2.

Апріорний аналіз розподілу помилок виміру й спеціально поставлені експерименти показали, що розподіл є близьким до нормального, тому для ідентифікації функції відгуку у вигляді поліному другого порядку використао метод найменших квадратів

На підставі проведених експериментів визначені також дослідні коефіцієнти, які входять до моделі (1-5): , що забезпечують її адекватність в цілому.

Таким чином, отримана адекватна модель розрахунку статичних характеристик струминного керованого опору, який може бути використаний у системі регулювання продуктивності вентиляційної установки й інших установок, що вимагають зміни витрати текучого середовища.

Експерименти з визначення адекватності математичної моделі характеристик вентиляційної системи в цілому проводилися на натурній вентиляційній системі приточної вентиляції ковальського цеху. Такий вибір мав низку переваг, тому що не були потрібні спеціальні заходи для тотожності критеріїв моделювання (геометричної, кінематичної й динамічної подібності).

Розроблені й використані в процесі експериментів оригінальні пневматичні пристрої для дистанційного виміру аеродинамічних параметрів системи вентиляції з поліпшеними метрологічними характеристиками, які захищені патентами України.

Проведено перевірку адекватності математичної моделі розрахунку витрат газу по каналах складної приточної системи вентиляції. Математична модель перевірялася порівнянням експериментальних і теоретичних даних витрат (значення критерію Фішера - 0,8). Табличне значення критерію Фішера для умов проведення експерименту й довірчої ймовірності ( б = 0,95) становить величину 1,8.

Таким чином, отримана математична модель адекватна і була використана в подальших дослідженнях.

У четвертому розділі розглянуто прогнозування техніко-економічних характеристик вентиляційних систем.

Аналіз цін повітропроводів, виконаний на основі даних, наведених у Збірнику офіційних документів і роз'яснень № 3, березень 2004-2005 (, Київ, “Інжпроект”), показав, що вартість погонного метра повітропроводу залежить від матеріалу, діаметра D, товщини стінок д і може бути представлена виразом

З іншого боку, річні експлуатаційні витрати містять у собі: витрати на обслуговування й поточний ремонт повітропроводів системи вентиляції Е_{т. р.}; витрати на амортизацію повітропроводів Е_ам; витрати на заробітну плату персоналу, що обслуговує вентиляційну мережу Е_з. _п.; витрати на електроенергію Е_эл; витрати з транспортування повітря вентиляторами С_н; витрати на обслуговування й поточний ремонт вентиляційних установок (окремих агрегатів) Е_{т р.}; витрати на амортизацію вентиляційних установок (агрегатів) Е_ам; невраховані витрати Е_н.р

Отриманий вираз разом з математичною моделлю аеродинамічних характеристик системи вентиляції було покладено в основу оптимізації її техніко-економічних параметрів.

У п'ятому розділі виконано аналіз методів оптимізації техніко-економічних характеристик вентиляційних систем, обрано критерій оптимізації, обґрунтовано застосування методу Хука-Дживса для рішення задачі багатопараметричної оптимізації, показано застосування розроблених методик до проектування системи приточної вентиляції.

Відзначимо, що отримані оптимальні діаметри повітропроводів забезпечують роботу вентилятора при максимальному ККД, заданий режим повітрообміну, мають менший ефективний діаметр й, отже, меншу вартість.

Крім того, показано економічну доцільність використання струминних регулюючих органів і способів регулювання продуктивності вентиляційної установки з їхньою допомогою. Зокрема, розглянуті схеми з установкою струминного регулюючого пристрою перед, за й паралельно вентилятору (у системі надувального повітря й димососів теплогенеруючої установки). Вони містять вентилятор 1, струминний регулюючий орган 2, установлений за або перед вентилятором і керований потоком повітря, що регулюється дроселем. Для регулювання витрати повітря на виході вентилятора змінюється прохідний перетин дроселя 3 й, тим самим, потік у каналі керування струминного регулюючого органа. Потік керування, взаємодіючи з основним потоком, формує результуючий потік, що частково попадає в обвідний канал, потім назустріч основному потоку, збільшуючи гідравлічний опір на виході вентилятора й зменшення витрати повітря відповідно до характеристики вентилятора.

У цьому ж розділі отримано критерій для визначення ефективності застосування байпасного способу регулювання витрати вентиляційної установки, що також використовує струминні елементи регулювання, схеми з ежекційним пристроєм на вході у вентилятор.

У порядку реалізації результатів дослідження здійснено впровадження струминних регулюючих органів у системах подачі повітря й видалення продуктів згоряння теплогенеруючих установок.

У додатках наведено акти впровадження результатів роботи.

ВИСНОВКИ

Теоретично обґрунтовано й експериментально доведено, що для підвищення ефективності систем вентиляції доцільно застосовувати новий тип регулювальних органів - струминні дефлекторні пристрої, що не мають рухливих механічних деталей, які забезпечують при зміні параметрів підвищену точність регулювання.

Режим роботи систем вентиляції з використанням струминних елементів регулювання, представлений запропонованою математичною моделлю, створеною на базі статичної декомпозиції, дозволяє враховувати характеристики струминних регулюючих органів, мереж й вентиляторів при їхній спільній роботі й зміні ККД залежно від умов експлуатації.

Адекватність математичної моделі струминних регулюючих органів і систем вентиляції з використанням останніх реальним умовам експлуатації отримана в результаті експериментальних досліджень, здійснених на основі ортогонального планування експерименту, з довірчою ймовірністю 0,95, дає можливість використати моделі для оптимізації характеристик вентиляційних процесів.

Статистичний аналіз економічних показників роботи вентиляційних систем і отримані апроксимаційні залежності вартісних показників забезпечили визначення критерія оптимізації техніко-економічних характеристик складних вентиляційних систем, що враховує характеристики струминних регулюючих органів, вартість виготовлення, витрати на експлуатацію й ефективність роботи системи.

Використання створеної прикладної програми багатопараметричної оптимізації (“VENT-OPTYMA”) дозволяє забезпечити необхідний повітрообмін при роботі вентилятора в оптимальному режимі й мінімізувати експлуатаційні витрати. Використання розроблених струминних регулюючих органів вентиляційних установок і способів регулювання в системах подачі повітря й видалення продуктів згоряння теплогенераторів (включаючи байпасний спосіб і застосування ежекційних пристроїв на вході у вентилятор) забезпечило зниження їх споживання електричної потужності на 4-5%.

Запропонована методика оптимізації вентиляційних систем з використанням струминних елементів регулювання розглянута й схвалена Донбаським державним науково-дослідним і проектно-технологічним інститутом будівельного виробництва і впроваджені в Луганському ДКП “Теплокомуненерго”, у Головному інституті проблем реконструкції, експлуатації й інженерного захисту промислових, житлових і цивільних об'єктів Академії будівництва України. Сумарний економічний ефект склав понад 100 000 грн.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ

Андрийчук К.Н. Обобщенная математическая модель аэродинамических характеристик приточно-вытяжной вентиляционной системы / Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. - Луганськ, 2005, №49 (82). - с.106 - 110.

Андрийчук К.Н., Андрийчук Н.Д. Математическое моделирование аэродинамических характеристик элементов и систем вентиляции. - Луганск: Издательство ВНУ им. В Даля, 2005. - 88 с.

Здобувачем запропоновані моделі окремих елементів системи вентиляції, які увійшли до загальної моделі аеродинамічних характеристик.

Андрийчук К.Н., Соколов В.И., Коваленко А.А. Моделирование аэродинамических характеристик охлаждающих устройств тепловозов // Залізничний транспорт України. - К., 2005. - №3/1. - С.150-153.

Здобувачеві належить визначення окремих коефіцієнтів математичної моделі

Губарь В.Ф., Андрийчук К.Н., Гусенцова Я.А. Системы вентиляции с использованием струйных элементов. - Луганск: Издательство ВНУ им. В Даля, 2006. - 28 с.

Здобувачем експериментально визначені аеродинамічні характеристики струминних елементів.

Гусенцова Я.А., Андрийчук К.Н. Математическая модель стационарных режимов работы сложной приточно-вытяжной вентиляционной системы //Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 60. - К.: Техніка, 2004. - С. 191-195.

Здобувачем розглянуто питання вибору оптимальних діаметрів повітропроводів вентиляційної системи.

Гусенцова Я.А., Андрийчук К.Н., Андрийчук Н.Д. Оптимизация технико-экономических характеристик вентиляционных систем. - Луганск: Издательство ВНУ им. В Даля, 2005. - 52 с.

Здобувачем запропонован метод оптимізації і розроблена програма для ЄОМ.

Гусенцова Я.А., Андрийчук К.Н., Коваленко А.А., Соколов В.И. Системы вентиляции: моделирование, оптимизация. - Луганск: Издательство ВНУ им. В. Даля, 2005. - 206 с.

Здобувачем запропоновані схеми використання струминних елементів регулювання продуктивності систем вентиляції.

Гусенцова Я.А., Андрийчук К.Н., Шпарбер М.Е. Системы вентиляции (технико-экономические характеристики). - Луганск: Издательство ВНУ им. В Даля, 2005. - 32 с.

Здобувачем розглянуто питання залежності вартості повітропроводів від матеріалу, форми і діаметру.

Гусенцова Я.А., Иващенко Е.А., Андрийчук К.Н. Оценка эффективности байпасного регулирования // Сборник научных работ ЛНАУ, № 48, 2006. - с. 88-90.

Здобувачеві належить формула визначення області ефективного використання байпасного способу регулювання.

Гусенцова Я.А., Шпарбер М.Е., Андрийчук К.Н. Технико-экономические характеристики систем вентиляции// Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. Вісник ДонНАБА, № 2(58) . - Макеевка, 2005- с. 69-72.

Здобувачем розглянуто питання залежності техніко-економічних характеристик від геометричних параметрів повітропроводів.

Жалюзійний апарат. Патент України № 9821 на корисну модель. Коваленко А.О., Соколов В.І., Андрійчук К.М., Монахов Р.Ф., Найш Н.М. Опубл. 17.10.05. Бюл. № 10.

Здобувачем запропонована конструкція жалюзійного апарату.

Пневматичний повторювач. Патент України на корисну модель: № 7919. Андрійчук К.М., Коваленко А.О., Подлєсна С.В., Баранич Ю.В., Гусенцова Я.А., Шворнікова Г.М., Бавін В.П. Опубл. 15.07.05. Бюл. № 7.

Здобувачем виконано пошук прототипу, експерименти по визначенню похибки повторювача.

Пневматичний повторювач. Патент України на корисну модель: № 7920. Андрійчук К.М., Коваленко А.О., Подлєсна С.В., Баранич Ю.В., Гусенцова Я.А., Шворнікова Г.М., Бавін В.П. Опубл. 15.07.05. Бюл. № 7.

Здобувачем запропонована конструкція пневматичного повторювача.

Вентиляційна установка. Патент України на корисну модель № 17423. Губар В.Ф., Гусєнцова Я.А., Андрійчук К.М., Іващенко Є.А., Єпіфанова О.В., Васькевіч В.Г., Гусєнцова Є.С. Опубл. 15.09.2006. Бюл. №9.

Здобувачеві належить формула винаходу, схемні рішення.

Вентиляційна установка. Патент України на корисну модель № 17754. Губар В.Ф., Гусєнцова Я.А., Андрійчук К.М., Іващенко Є.А., Коваленко А.О., Єпіфанова О.В., Соколов В.І., Гусєнцова Є.С., Васькевич В.Г. Опубл. 16.10.2006. Бюл. № 10.

Здобувачем запропоновано оригінальні схемні рішення.

Вентиляційна установка. Патент України на корисну модель № 17975. Губар В.Ф., Гусєнцова Я.А., Андрійчук К.М., Іващенко Є.А., Коваленко А.О., Єпіфанова О.В., Соколов В.І., Гусєнцова Є.С., Васькевич В.Г. Опубл. 16.10.2006. Бюл. № 10.

Здобувачеві належить формула винаходу, схемні рішення.

АНОТАЦІЯ

Андрійчук К.М. Системи вентиляції зі струминними елементами регулювання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 - вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. - Донбаська національна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Макіївка, 2007 р.

Дисертаційна робота присвячена розробці засобів удосконалення аеродинамічних характеристик складних вентиляційних систем. Розроблені оригінальні схеми вентиляційних установок, що захищені патентами України, з використанням в якості регулюючих органів струминних дефлекторних елементів.

Розроблено й апробовано адекватну математичну модель розрахунку аеродинамічних характеристик струминних елементів. З використанням методу статичної декомпозиції отримано узагальнену математичну модель аеродинамічних характеристик складної вентиляційної системи. Розроблено прикладну програму ("VENT-OPTIMA") для визначення оптимальних параметрів вентиляційної системи. На основі ортогонального планування експериментів визначено зв'язок між коефіцієнтом гідравлічного опору струминного регулюючого елемента і його геометричними параметрами.

Розглянуто різноманітні способи регулювання продуктивності вентиляційних установок, визначено область ефективного використання байпасного способу регулювання. Розглянуто питання використання ежекційних пристроїв з метою поліпшення економічних характеристик вентиляційних систем.

Запропоновано критерій оптимізації економічних характеристик складних систем вентиляції, який враховує як аеродинамічні, так і вартісні характеристики системи. Основні результати і рекомендації, отримані в дисертаційній роботі, знайшли застосування при проектуванні і модернізації промислових систем вентиляції, систем подачі повітря й видалення продуктів згоряння теплогенеруючих установок.

Ключові слова: вентиляція, декомпозиція, техніко-економічні характеристики, оптимізація.

АННОТАЦИЯ

Андрийчук К.Н. Системы вентиляции со струйными элементами регулирования.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.03 - Вентиляция, освещение и теплогазоснабжение - Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Макеевка, 2007 г.

Диссертационная работа посвящена разработке и внедрению способов и методов совершенствования технико-экономических характеристик вентиляционных систем.

Предложены оригинальные технологические схемы вентиляционных установок, защищенные патентами Украины, с использованием в качестве регулирующих органов струйные дефлекторные элементы. Разработана математическая модель аэродинамических процессов в струйном элементе, учитывающая как характеристики рабочей среды, так и геометрические параметры элемента. На основе ортогонального планирования экспериментов выполнена проверка адекватности модели и получена зависимость для расчета коэффициента гидравлического сопротивления струйного элемента от его конструктивных параметров.

Разработана обобщенная модель аэродинамических характеристик сложной приточно-вытяжной системы вентиляции, учитывающая характеристики вентиляторов, воздуховодов, регулирующих органов.

Адаптирована математическая модель расчета характеристик эжекционного устройства для условий работы системы вентиляции. Рассмотрено использование эжекционных устройств на входе в вентилятор с целью повышения эффективности его работы. Выполнен анализ различных способов регулирования производительности вентиляционной установки с использованием струйных регулирующих органов, предложен критерий, определяющий эффективность использования байпасного способа.

На основе статистической обработки стоимостных показателей элементов вентиляционной системы получены аппроксимационные зависимости.

На базе обобщенной математической модели аэродинамических характеристик вентиляционной системы и с учетом экономических характеристик разработана методика оптимизации конструктивных параметров вентиляционной системы в целом, обеспечивающая оптимальную геометрию системы и работу вентилятора в оптимальном режиме. Методика реализована в виде прикладной программы “VENT-OPTYMA”.

В порядке реализации результатов исследования выполнена модернизация приточно-вытяжной вентиляционной системы кузнечного цеха, системы регулирования приточного воздуха и удаления продуктов сгорания дымососами в теплогенерирующих объектах. Основные результаты и рекомендации, полученные в диссертационной работе, внедрены при проектировании и модернизации вентиляционных систем промышленных предприятий, разработке систем подачи воздуха и удаления продуктов сгорания теплогенерирующих установок.

Ключевые слова: вентиляция, декомпозиция, технико-экономические характеристики, оптимизация.

SUMMARY

Konstantin N. Andriychuk. Systems of Ventilation with Control Jet Elements.- Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a specialty 05.23.03 - Ventilating, lighting and heat and gas supply. - Donbass National Academy of Civil Engineering and Architecture of Ministry of Education and Science of Ukraine, Makeevka, 2007.

Thesis is devoted to development and introduction of ways and methods of perfecting of technical and economic performances of ventilation systems. On the basis of static decomposition mathematical models of separate elements of ventilation system and generalized ventilation system are developed. Algorithms of the solution are offered based on a finite difference method and the program of an integration of the equations realized in the program ("VENT-OPTYMA").

The experimental instillation is defined, the instrumentation and places of its accommodation is selected, the technique of experiment, handling of experience data is developed, the analysis of errors is executed and adequacy of mathematical models is defined.

The analysis of cost performances of ventilation system is carried out; their approximating dependences, which together with mathematical model of aerodynamic performances are put in a basis of optimization of ventilation system, are obtained. Original designs of jet pneumatic elements for control flow and those, which have been used for remote measurement of aerodynamic parameters of system of ventilation, are developed.

The basic results have found application at the industrial enterprises of Ukraine.

Key words: ventilation, decomposition, technical and economic performances, optimization.

Размещено на Allbest.ru

...