Περιοχή εφαρμογήςΚατασκευή πεδίων ογκομετρικής θερμοκρασίας στη γεωμηχανική, τη γεωτεχνική, τη γεωθερμία και την εξόρυξη με βάση δεδομένα από θερμομετρικά δίκτυα στη ζώνη του μόνιμου παγετού. Η γνώση της κατάστασης θερμοκρασίας των πετρωμάτων και των εδαφών των θεμελίων των τεχνικών κατασκευών στη ζώνη του μόνιμου παγετού - υδάτινα έργα, κατασκευές ορυχείων υπόγειων ορυχείων, κτίρια σε λειτουργία, θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χτισμένοι σε μόνιμο πάγο - είναι το κλειδί για την ασφαλή λειτουργία τους. Το πεδίο εφαρμογής του προγράμματος καθορίζεται επίσης από το γεγονός ότι περισσότερο από το 60% της επικράτειας της Ρωσικής Ομοσπονδίας βρίσκεται γεωγραφικά στη ζώνη μόνιμου παγετού της Γης.
Περιγραφή του αλγορίθμουΟ αλγόριθμος είναι μια αριθμητική υλοποίηση του σχήματος του συγγραφέα (εφεξής καλούμενο "σχήμα") στο πλαίσιο ενός κλασικού αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου με απευθείας συνδέσεις και συνδέσεις ανάδρασης. Σχεδιασμένο για την επεξεργασία χωρικά κατανεμημένων θερμοκρασιακών δεδομένων τύπου «σκορπισμένου» στη μέθοδο αλλαγής στατικών καταστάσεων κατά την επίλυση γεωθερμοφυσικών προβλημάτων για αργές διεργασίες που προκύπτουν παντού στη γεωμηχανική (ειδικά στις ανεπτυγμένες περιοχές του Βορρά και της Αρκτικής).
Γενικά στοιχεία του αλγορίθμουκαι ορισμένα αποτελέσματα του προγράμματος δίνονται στο άρθρο.
V.V. Neklyudov, S.A. Velikin, A.V. Malyshev, Έλεγχος της κατάστασης θερμοκρασίας των θεμελίων ορυχείων στη ζώνη μόνιμου παγετού με χρήση αυτοματοποιημένης παρακολούθησης, Cryosphere of the Earth, 2014, Αρ. 4.
Για να διασφαλιστεί η γεωκρυολογική ασφάλεια κατά τη λειτουργία των μηχανολογικών εγκαταστάσεων στη ζώνη του μόνιμου παγετού, το «σχήμα» χρησιμοποιεί αποδεδειγμένους και αξιόπιστους αλγόριθμους για 2D ή 3D παρεμβολή «σκορπισμένων» δεδομένων. Τα δεδομένα αρχικής θερμοκρασίας χωρίζονται σε δύο μπλοκ:
- παράμετροι θερμοκρασίας των ογκομετρικών οιονεί σταθερών πηγών θερμότητας του αντικειμένου: ένας άξονας ορυχείου, ένα σύνολο ογκομετρικών αγωγών εξαερισμού, ένα σύστημα στηλών κατάψυξης και θερμοσίφωνων.
- θερμοκρασία του δικτύου φρεατίων μέτρησης: κάθετα θερμομετρικά φρεάτια και οριζόντια φρεάτια, καθώς και μεμονωμένοι αισθητήρες θερμοκρασίας στην είσοδο και την έξοδο του συστήματος κατάψυξης.
Το "Σχήμα" παρέχει ανάγνωση της γεωμετρίας του αντικειμένου και της γεωμετρίας των θερμομετρικών δικτύων γεωτρήσεων, καθώς και στοιχείων κατασκευαστικών σχεδίων, σύμφωνα με τα οποία σχηματίζεται ένα ογκομετρικό πλέγμα με δεδομένα θερμοκρασίας. Μετά από 2D ή 3D παρεμβολή (προαιρετικό), το "σχήμα" σας επιτρέπει να εμφανίσετε την προκύπτουσα θερμοκρασία παραλληλεπίπεδο σε μορφή κατάλληλη για ανάγνωση από άλλα (κατόπιν αιτήματος του Πελάτη) επαγγελματικά συστήματα γραφικών.
Η αρχική γεωμετρία του αντικειμένου για το «σχήμα» διαμορφώνεται σύμφωνα με κατασκευαστικά σχέδια στο γνωστό πρόγραμμα «Surfer».
Το "Σχέδιο" σάς επιτρέπει:
- να εργαστείτε με μια βάση δεδομένων μακροπρόθεσμων (αυτοματοποιημένων) παρατηρήσεων και να δημιουργήσετε τόσο γεωκρυολογικά τμήματα θερμοκρασίας όσο και γεωκρυολογικά τμήματα ρυθμών κατάψυξης-απόψυξης, τόσο σε 2D όσο και σε τρισδιάστατη μορφή.
- να αξιολογήσει αριθμητικά ορισμένα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά (συντελεστής θερμικής διάχυσης κ.λπ.) των εδαφών και των πετρωμάτων θεμελίωσης ενός αντικειμένου απευθείας στο πεδίο ως λύση στο πρόβλημα του συντελεστή της απλούστερης εξίσωσης μεταφοράς θερμότητας.
- κατασκευή ογκομετρικών ισοθερμικών επιφανειών εντός του όγκου της θεμελίωσης (υπόγειο ορυχείο), συμπ. και στη δυναμική, που καθιστά δυνατή την αξιολόγηση της χωρικής κατανομής των περιοχών μετάβασης φάσης και την κατασκευή των θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών των εδαφών θεμελίωσης.
Το "Σχήμα" παρέχει τη δυνατότητα αλληλεπίδρασης διαδραστικά με τον κατασκευασμένο κύβο πεδίου θερμοκρασίας:
- μετακινηθείτε ανάμεσα σε βαθιές και κάθετες φέτες με ένα κλικ.
- με ένα κλικ, καθορίστε πρόσθετα σημεία σε μια τομή βάθους, υποδεικνύοντας τη νέα θερμοκρασία σε αυτήν και υπολογίζοντας εκ νέου την παρεμβολή σε αυτήν την τομή βάθους.
- διενεργήστε διόρθωση μικρών φρεατίων στο διάστημα παρέκτασης.
Η χρήση της επιλογής του συγγραφέα για «παρέκταση» κοντών φρεατίων στα βάθη μεγάλων γεωτρήσεων διευρύνει σημαντικά τις δυνατότητες ογκομετρικών κατασκευών στη γεωτεχνική βιομηχανία. Είναι δυνατή η χρήση άλλων επιλογών κατόπιν αιτήματος του Πελάτη
Το "σχήμα" παρέχει τη δυνατότητα "online παρακολούθησης" στην οθόνη του υπολογιστή παραγωγής (βάσει του υπάρχοντος ιστορικού μακροχρόνιων μετρήσεων θερμοκρασίας) δυναμικής θερμοκρασίας για όλα τα θερμομετρικά φρεάτια της θεμελίωσης του υπερυψωμένου ορυχείου κατασκευές του υπόγειου ορυχείου. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει στον χειριστή ενός σταθμού κατάψυξης να καταγράφει απευθείας οπτικά την εμφάνιση μη φυσιολογικών τάσεων θερμοκρασίας στην τρέχουσα δυναμική και να ανταποκρίνεται σε μη τυπικές καταστάσεις, θέτοντας πρόσθετες παραμέτρους στον βρόχο ανάδρασης στο "θερμομετρικό σύστημα - μόνιμο πρόγραμμα - σύστημα κατάψυξης" ACS ".
Το "σχήμα" υλοποιείται για την έκδοση "CPU-calculation", αλλά μπορεί να μεταφερθεί στην περίπτωση "GPU-calculation".
ΛειτουργικότηταΟ τυπικός όγκος επεξεργασμένων δεδομένων είναι έως και 8 GB μνήμης RAM για τα μεγαλύτερα υπόγεια ορυχεία στη ζώνη μόνιμου παγετού της Ρωσικής Ομοσπονδίας για ένα τυπικό υπόγειο ορυχείο.
ΛεπτομέρειαΟι κατασκευές θερμοκρασίας από τον αλγόριθμο του προγράμματος Thermik παρέχονται αναλυτικά μέχρι να ληφθούν διαβαθμίσεις θερμοκρασίας στη διατομή του σωρού, με ακρίβεια στο σχήμα του - στρογγυλό ή τετράγωνο. Ακρίβειαπράγματι Οι κατασκευές θερμοκρασίας διασφαλίζονται από την ακρίβεια των αισθητήρων θερμοκρασίας που χρησιμοποιούνται - κατά κανόνα, έως και εκατοστά του βαθμού Κελσίου. Λάθοςκαθορίζεται επίσης από το στοιχείο υλικού. Τέτοιες δυνατότητες που παρέχει ο αλγόριθμος του προγράμματος Thermik, οι οποίες επί του παρόντος απουσιάζουν σε άλλα γνωστά γεωτεχνικά συστήματα, επιτρέπουν στους χειριστές να αξιολογούν το λεγόμενο. καταπονήσεις θερμοκρασιακής παραμόρφωσης σε πασσάλους και άλλα στοιχεία (σωλήνες κ.λπ.) προκειμένου να ελεγχθεί η καταστροφή τους.
Εργαλείαυλοποίηση του αλγορίθμου είναι η οικογένεια C++, στην περιγραφόμενη έκδοση 64bit - περιβάλλοντα προγραμματισμού λογισμικού. Παρέχεται στον χρήστη με τη μορφή εκτελέσιμου αρχείου.
UDC 678.065.028.001.24
V. A. ISHCHENKO, M. V. SHAPTALA (DIIT)
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΕΔΙΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ
ΚΑΤΑ ΤΟ ΒΟΥΛΚΑΝΙΣΜΟ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΕΛΑΣΤΟΜΕΡΟΥ
Αναπτύχθηκε η τεχνική της αποκάλυψης του τετριμμένου πεδίου θερμοκρασίας με τη μέθοδο των συγχρονισμένων στοιχείων για την ανάπτυξη του χρόνου βουλκανισμού των ελαστομερών δονήσεων, που κρεμούν την επιφάνεια αναδίπλωσης στην επιφάνεια. Ο πισινός είναι υπερμεγέθης! Αποδεικνύεται ότι ρυθμίζοντας την τετριμμένη κατανομή θερμοκρασιών στην επένδυση i3 με τη μέθοδο της επίπεδης δέσμης, η οποία χρησιμοποιείται αμέσως στη βιομηχανία, η ώρα βουλκανισμού μπορεί να αλλάξει κατά 6...8%. Tse dae suttevu ekonomsh thermal! ενέργεια στο μυαλό της μαζικής παραγωγής.
Έχει αναπτυχθεί μια τεχνική για τον υπολογισμό ενός τρισδιάστατου πεδίου θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων για τον προσδιορισμό του χρόνου βουλκανισμού ελαστομερών προϊόντων με γεωμετρικά πολύπλοκες επιφάνειες θέρμανσης. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός ελαστικού μεγάλου μεγέθους, αποδεικνύεται ότι λαμβάνοντας υπόψη την τρισδιάστατη κατανομή της θερμοκρασίας σε σύγκριση με την τεχνική της επίπεδης διατομής, που χρησιμοποιείται σήμερα στη βιομηχανία, καθιστά δυνατή τη μείωση του χρόνου βουλκανισμού κατά 6,8 %, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική εξοικονόμηση θερμικής ενέργειας σε συνθήκες μαζικής παραγωγής.
Έχει αναπτυχθεί μια διαδικασία υπολογισμού ενός τρισδιάστατου πεδίου θερμοκρασίας με εφαρμογή FEM για τον προσδιορισμό του χρόνου βουλκανισμού ελαστομερών προϊόντων με γεωμετρικά πολύπλοκες επιφάνειες θέρμανσης. Στο παράδειγμα του ελαστικού βαρέως τύπου, έχει αποδειχθεί ότι ο λογαριασμός της τρισδιάστατης φύσης της κατανομής θερμοκρασίας επιτρέπει τη μείωση του χρόνου βουλκανισμού κατά 6-8% σε σύγκριση με τη διαδικασία τομής επιπέδου, η οποία χρησιμοποιείται σήμερα στη βιομηχανία, η οποία έχει ως αποτέλεσμα σημαντική εξοικονόμηση θερμικής ενέργειας σε συνθήκες εμπορικής παραγωγής.
Η τεχνολογία κατασκευής ελαστομερών προϊόντων περιλαμβάνει βουλκανισμό, κατά την οποία το ακατέργαστο τεμάχιο, λόγω έκθεσης σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση στα καλούπια, αποκτά την επιθυμητή γεωμετρία και το ελαστομερές υλικό αποκτά τις απαραίτητες ιδιότητες. Οι συνθήκες θερμικού βουλκανισμού είναι ατομικές για κάθε προϊόν. Μια εσφαλμένα επιλεγμένη θερμική λειτουργία είτε θα οδηγήσει σε υπερβολική κατανάλωση ακριβής θερμικής ενέργειας είτε δεν θα παρέχει στο προϊόν την απαιτούμενη ποιότητα. Επομένως, η επιλογή ενός ορθολογικού τρόπου βουλκανισμού του καουτσούκ και των προϊόντων από καουτσούκ, και ιδιαίτερα των πολυστρωματικών προϊόντων σύνθετων γεωμετρικών σχημάτων, για παράδειγμα, των πνευματικών ελαστικών, είναι επείγον καθήκον.
Για να αναπτυχθεί ένας ορθολογικός τρόπος βουλκανισμού ενός ελαστομερούς προϊόντος, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τα πεδία θερμοκρασίας του προκειμένου να προσδιοριστεί ο χρόνος για να επιτευχθεί ο απαιτούμενος βαθμός βουλκανισμού στο λεγόμενο ψυχρό σημείο της δομής, δηλαδή στο σημείο στο οποίο η θερμοκρασία είναι ελάχιστη. Το πεδίο θερμοκρασίας ενός ελαστικού καθορίζεται από τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά των υλικών, τα οποία είναι οι συναρτήσεις της θερμοκρασίας, η σύνθετη γεωμετρία των επιφανειών θέρμανσης, οι εσωτερικές πηγές θερμότητας που προκαλούνται από την απελευθέρωση θερμότητας κατά τις αντιδράσεις χημικού βουλκανισμού και οι χρονικά μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες στις εξωτερικές και εσωτερικές επιφάνειες του το ελαστικό.
Ανεξάρτητα από τον τύπο του εξοπλισμού βουλκανισμού, τα ελαστικά θερμαίνονται σε α
μεταλλικά καλούπια που θερμαίνονται με ατμό. Η εσωτερική θέρμανση και συμπίεση πραγματοποιείται με την τοποθέτηση ελαστικών θαλάμων μαγειρέματος ή διαφραγμάτων στο εσωτερικό των ελαστικών. Ο τύπος και οι παράμετροι των ψυκτικών από την πλευρά του καλουπιού και του διαφράγματος δεν είναι ίδιες (Εικ. 1).
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1(0 120
Χρόνος.min
Ρύζι. 1. Γράφημα μεταβολών των συνοριακών συνθηκών
Ένα θερμικό πρόβλημα αυτού του είδους δεν μπορεί να λυθεί με αναλυτικές μεθόδους. Συνιστάται η χρήση του τελευταίου μόνο για προκαταρκτικές ενδεικτικές εκτιμήσεις. Έτσι, αντί για ένα πολύπλοκο σύνθετο σώμα, ως πρώτη προσέγγιση, μπορεί να θεωρηθεί μια ομοιογενής απεριόριστη πλάκα, για την οποία υπάρχει μια λύση - η κατανομή στο πάχος και η αλλαγή της θερμοκρασίας με την πάροδο του χρόνου.
Επί του παρόντος, για την κατασκευή τρόπων βουλκανισμού για πνευματικά ελαστικά, είτε η μέθοδος μειωμένης πλάκας, στην οποία υπολογίζεται ένα μονοδιάστατο πεδίο θερμοκρασίας, είτε η μέθοδος επίπεδης διατομής, το σχήμα της οποίας λαμβάνει υπόψη τα χαρακτηριστικά του πέλματος του ελαστικού για το οποίο ο υπολογισμός υπολογίζεται, χρησιμοποιείται.
δισδιάστατο πεδίο θερμοκρασίας. Στην πρώτη περίπτωση, είναι απαραίτητο να ορίσετε ένα πάχος πλάκας που θα λαμβάνει υπόψη τον κορεσμό του σχεδίου του πέλματος και ορισμένους άλλους παράγοντες. Στη δεύτερη περίπτωση, επιλέγεται το τμήμα που είναι πιο δύσκολο να ζεσταθεί στο ελαστικό, η επιλογή του οποίου βασίζεται στην εμπειρία και τη διαίσθηση του ερευνητή.
Κατά τη διεξαγωγή αυτού του είδους υπολογισμών, η καμπυλότητα του προφίλ του ελαστικού, ο μη παραλληλισμός των στρωμάτων, οι διαφορετικές αρχικές θερμοκρασίες του καλουπιού, του ελαστικού και του θαλάμου, η εξάρτηση των θερμοφυσικών χαρακτηριστικών από τη θερμοκρασία, με την αντικατάσταση των τρισδιάστατων (σε το σχέδιο του πέλματος) ρέει θερμότητα και η απελευθέρωση θερμότητας της αντίδρασης βουλκανισμού παραμελείται.
Προκειμένου να ληφθούν υπόψη όλα τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του ελαστικού, τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά των υλικών και οι εσωτερικές πηγές θερμότητας, έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος υπολογισμού ενός τρισδιάστατου πεδίου θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων.
Εξίσωση θερμικής αγωγιμότητας σε κυλινδρικές συντεταγμένες για τον υπολογισμό των πεδίων θερμοκρασίας σε τρισδιάστατη μορφή με εσωτερικές πηγές θερμότητας που προκαλούνται από την απελευθέρωση θερμότητας κατά την αντίδραση χημικού βουλκανισμού:
dt 2 - = aV 2t-d t
πού είναι ο συντελεστής θερμικής διάχυσης
X, er, p - θερμική αγωγιμότητα, θερμοχωρητικότητα και
πυκνότητα ανάλογα? - εσωτερικές πηγές θερμότητας. Χειριστής Laplace (για ένα κυλινδρικό σύστημα συντεταγμένων)
w2 d2 1 d 1 d2 V2 =-
επιφάνειες του καλουπιού και του διαφράγματος που αντιστοιχούν σε θερμοκρασίες ψυκτικού. Η θερμοκρασία στις εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες του προϊόντος είναι συνάρτηση του χρόνου, δηλ. προσδιορίζονται οριακές συνθήκες του 1ου είδους (βλ. Εικ. 1).
Το γεωμετρικό μοντέλο ενός μεγάλου ελαστικού με πλέγμα πεπερασμένων στοιχείων φαίνεται στο Σχ. 2 που δείχνει όλα τα χαρακτηριστικά του σχεδίου του πέλματος και του σχεδίου στο σύνολό του, καθώς και υποδεικνύει τους τύπους των υλικών. Λόγω συμμετρίας, εμφανίζεται ένα βήμα ελαστικού.
dg2 g dg G2 df2 dz
Την αρχική χρονική στιγμή, η θερμοκρασία του προϊόντος σε όλες τις στρώσεις είναι η ίδια και αντιστοιχεί στην καθορισμένη
Στον υπολογισμό, υποτέθηκε η ισότητα των θερμοκρασιών
Ρύζι. 2. Υπολογιστικό μοντέλο
Τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά των υλικών είναι συναρτήσεις της θερμοκρασίας.
Το μέγεθος των εσωτερικών πηγών θερμότητας καθορίζεται από τη θερμική επίδραση της αντίδρασης βουλκανισμού, η οποία εξαρτάται από τη χημική σύνθεση του καουτσούκ.
Πραγματοποιήθηκαν συγκριτικοί υπολογισμοί πεδίων θερμοκρασίας διαφόρων επιλογών χρησιμοποιώντας το πακέτο πεπερασμένων στοιχείων MSC Marc. Η πρώτη επιλογή υπολογισμού αντιστοιχούσε στη μέθοδο μειωμένης πλάκας, το πάχος της οποίας επιλέχθηκε σύμφωνα με . Στη δεύτερη επιλογή, υπολογίστηκε ένα επίπεδο τμήμα, το οποίο αντιστοιχούσε στη γωνιακή ζώνη όπου το πάχος του ελαστικού είναι μέγιστο. Η τρίτη επιλογή αντιστοιχούσε στον πραγματικό σχεδιασμό (βλ. Εικ. 2). Τα κύρια αποτελέσματα υπολογισμού παρουσιάζονται στον πίνακα.
Διάγραμμα σύγκρισης χρόνου βουλκανισμού
Παράμετροι Μονοδιάστατο πρόβλημα Δισδιάστατο πρόβλημα Τρισδιάστατο πρόβλημα
Χωρίς εξ. πηγές Γ εσωτ. πηγές
Ώρα να φτάσετε στο 90% της τιμής του συντελεστή
μετατόπιση, σε %, σε σχέση με ένα μονοδιάστατο πρόβλημα 100 91,4 88 85,2
Εξοικονόμηση θερμότητας σε σύγκριση
με μονοδιάστατο υπολογισμό, % 8,6 12 14,8
Έτσι, για ένα μεγάλο ελαστικό με σχετικά απλό σχέδιο πέλματος, λαμβάνοντας υπόψη την τρισδιάστατη δομή και τις εσωτερικές πηγές θερμότητας επιτρέπει 6,2% μείωση του χρόνου βουλκανισμού, ωστόσο, αυτό το πλεονέκτημα δεν πρέπει να επεκταθεί σε άλλους τύπους ελαστικών , λόγω της σημαντικής επιρροής του τύπου του σχεδίου του πέλματος, των συνοριακών συνθηκών και άλλων δεδομένων πηγής.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΟΣ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ
1. Lykov A.V. Θεωρία θερμικής αγωγιμότητας. - Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1967. -599 σελ.
2. Aranovich F. D. Υπολογισμός της διάρκειας βουλκανισμού ελαστικών γεωργικών και μεγάλων αυτοκινήτων με τη μέθοδο μειωμένης πλάκας, / F. D. Aranovich, V. A. Ishchenko, L. B. Nikitina, M. I. Sverdel // Rubber and Rubber. 1976 - Αρ. 6. - Σ. 28-32.
3. Sverdel M.I. Σχεδιασμός λογισμικού τρόπων λειτουργίας και ορισμένες πτυχές αύξησης της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας βουλκανισμού πνευματικών ελαστικών /M. I. Sverdel, A. V. Zimin, E. A. Dzyura και άλλοι // Ερωτήσεις χημείας και χημικών τεχνολογιών. 2002. - Νο. 4.
Παράρτημα Δ
Μεθοδολογία για τον προσδιορισμό της αντίστασης μεταφοράς θερμότητας των εσωκλειόμενων κατασκευών με βάση τον υπολογισμό των πεδίων θερμοκρασίας
Δ.1. Η δομή του περιβλήματος χωρίζεται σε υπολογισμένα (δισδιάστατα ή τρισδιάστατα σε σχέση με την κατανομή θερμοκρασίας) τμήματα.
Δ 2. Κατά τον προσδιορισμό της μειωμένης αντίστασης μεταφοράς θερμότητας , σύμφωνα με υπολογισμούς σε προσωπικό υπολογιστή (PC) ενός σταθερού δισδιάστατου πεδίου θερμοκρασίας, διακρίνονται δύο περιπτώσεις:
α) η υπό μελέτη περιοχή, που διατίθεται για τον υπολογισμό του πεδίου θερμοκρασίας, είναι ένα τμήμα της δομής του περιβλήματος για το οποίο πρέπει να καθοριστεί η τιμή·
β) η υπό μελέτη επιφάνεια, για την οποία υπολογίζεται το πεδίο θερμοκρασίας, είναι μικρότερη σε μέγεθος από το αναλυόμενο θραύσμα της δομής που περικλείει.
Στην πρώτη περίπτωση, η επιθυμητή τιμή υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο
πού είναι το άθροισμα των ροών θερμότητας που διασχίζουν την περιοχή μελέτης, που προσδιορίζεται ως αποτέλεσμα του υπολογισμού του πεδίου θερμοκρασίας·
Και - αντίστοιχα, η θερμοκρασία του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα, ° C.
L - μήκος της περιοχής μελέτης, m.
Στη δεύτερη περίπτωση, καθορίζεται από τον τύπο
πού είναι το μήκος, m, του ομοιογενούς τμήματος του θραύσματος της περίκλειστης δομής, αποκομμένο από την υπό μελέτη περιοχή κατά την προετοιμασία των δεδομένων για τον υπολογισμό του πεδίου θερμοκρασίας·
Αντοχή στη μεταφορά θερμότητας ομοιογενούς δομής εγκλεισμού, .
Δ.3. Κατά τον υπολογισμό ενός δισδιάστατου πεδίου θερμοκρασίας, η επιλεγμένη περιοχή σχεδιάζεται σε μια συγκεκριμένη κλίμακα και, με βάση το σχέδιο, συντάσσεται ένα σχήμα υπολογισμού, απλοποιώντας το για την ευκολία της διαίρεσης σε τμήματα και μπλοκ. Εν:
α) να αντικαταστήσετε σύνθετες διαμορφώσεις τμημάτων, για παράδειγμα, καμπύλες, με απλούστερες, εάν αυτή η διαμόρφωση έχει μικρό αντίκτυπο όσον αφορά τη θερμική μηχανική·
β) σχεδιάστε στο σχέδιο τα όρια της περιοχής μελέτης και τους άξονες συντεταγμένων (x, y ή r, z). Εντοπίζονται περιοχές με διαφορετική θερμική αγωγιμότητα και υποδεικνύονται οι συνθήκες ανταλλαγής θερμότητας στα όρια. Παρέχετε όλες τις απαιτούμενες διαστάσεις.
γ) χωρίστε την περιοχή μελέτης σε βασικά μπλοκ, επισημαίνοντας χωριστά περιοχές με διαφορετικούς συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα της διαίρεσης της περιοχής μελέτης σε μια κλίμακα και υποδείξτε τις διαστάσεις όλων των μπλοκ.
δ) σχεδιάστε την περιοχή μελέτης σε ένα συμβατικό σύστημα συντεταγμένων x", y", όταν όλα τα μπλοκ έχουν το ίδιο μέγεθος. Υποδεικνύονται οι συντεταγμένες των κορυφών των πολυγώνων που δέσμευαν περιοχές της περιοχής με διαφορετική θερμική αγωγιμότητα και οι συντεταγμένες των κορυφών των πολυγώνων που σχηματίζουν τα όρια της περιοχής υπό μελέτη. Οι τομές και τα όρια της υπό μελέτη περιοχής αριθμούνται και επισημαίνονται οι κορυφές των περιοχών θερμικής αγωγιμότητας, θερμοκρασιών (ή ροών θερμότητας) στα όρια ή του περιβάλλοντος συντελεστές μεταφοράς αέρα και θερμότητας.
ε) χρησιμοποιώντας δύο σχέδια, κατασκευασμένα σύμφωνα με το "c" και "d" και καθοδηγούμενα από την τυπική (συνήθη) ακολουθία διάταξης, συνθέστε ένα σύνολο αριθμητικών τιμών των αρχικών δεδομένων για εισαγωγή στον υπολογιστή.
Υπολογισμός παράδειγμα 1
Απαιτείται ο προσδιορισμός της μειωμένης αντίστασης μεταφοράς θερμότητας ενός μεταλλικού πάνελ τοίχου τριών στρωμάτων από φύλλα λαμαρίνας.
Α. Αρχικά στοιχεία
1. Η σχεδίαση του πίνακα φαίνεται στο Σχήμα Δ.1. Αποτελείται από δύο φύλλα χάλυβα με προφίλ με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 58, μεταξύ των οποίων τοποθετούνται σανίδες ορυκτοβάμβακα με πυκνότητα 200, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 0,05. Τα φύλλα συνδέονται μεταξύ τους με χαλύβδινα προφίλ μέσω φλάντζας ψημένου κόντρα πλακέ πάχους 8 mm με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 0,81.
2. Στον υπολογισμό έγιναν δεκτοί οι παρακάτω όροι στις πλευρές του φράχτη:
έξω - και ;
μέσα - και .
Β. Διαδικασία υπολογισμού
Η διαδικασία μεταφοράς θερμότητας στην υπό εξέταση κατασκευή επηρεάζεται σημαντικά από χαλύβδινα προφίλ που συνδέουν τα φύλλα επένδυσης με προφίλ μεταξύ τους και σχηματίζουν τις λεγόμενες ψυχρές γέφυρες. Για να σπάσουν αυτές οι κρύες γέφυρες, τα προφίλ συνδέονται στα φύλλα μέσω αποστατών από κόντρα πλακέ. Ένα τμήμα της κατασκευής με ένα νεύρο στη μέση μπορεί να απομονωθεί για τον υπολογισμό του πεδίου θερμοκρασίας.
Το πεδίο θερμοκρασίας της τομής που εξετάζουμε είναι δισδιάστατο, αφού η κατανομή θερμοκρασίας σε όλα τα επίπεδα παράλληλα προς το επίπεδο διατομής της κατασκευής είναι ίδια. Τα προφίλ στο κύριο μέρος βρίσκονται σε απόσταση 2 m το ένα από το άλλο, επομένως κατά τον υπολογισμό, μπορείτε να λάβετε υπόψη τον άξονα συμμετρίας στο μέσο αυτής της απόστασης.
Η υπό μελέτη περιοχή (Εικόνα Ε.1) έχει σχήμα ορθογωνίου, οι δύο πλευρές του οποίου είναι τα φυσικά όρια της περίκλειστης κατασκευής, πάνω στο οποίο τίθενται οι συνθήκες ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον, και οι υπόλοιπες δύο είναι άξονες συμμετρία, πάνω στην οποία μπορούν να τεθούν οι συνθήκες πλήρους θερμομόνωσης, δηλ. ροή θερμότητας προς την κατεύθυνση του άξονα OX, ίση με μηδέν.
Η περιοχή μελέτης για τον υπολογισμό κατά Δ.Ζ αυτής της εφαρμογής χωρίστηκε σε 1215 στοιχειώδη τετράγωνα με άνισα διαστήματα.
Ως αποτέλεσμα του υπολογισμού ενός δισδιάστατου πεδίου θερμοκρασίας σε έναν υπολογιστή, λήφθηκε μια μέση ροή θερμότητας που διέρχεται από το υπολογισμένο τμήμα της δομής που περικλείει ίση με Q = 32,66 W. Το εμβαδόν της υπολογιζόμενης περιοχής είναι Α = 2.
Μειωμένη αντίσταση μεταφοράς θερμότητας του υπολογιζόμενου θραύσματος σύμφωνα με τον τύπο (Ε.1)
Για σύγκριση, η αντίσταση μεταφοράς θερμότητας έξω από το συμπερίληψη της θερμοαγώγιμης, που καθορίζεται από τον τύπο, είναι ίση με:
Η θερμοκρασία της εσωτερικής επιφάνειας στη ζώνη του θερμοαγώγιμου εγκλεισμού, υπολογισμένη σε υπολογιστή, είναι 9,85°C. Ας ελέγξουμε για την κατάσταση της συμπύκνωσης στο και . Σύμφωνα με το Παράρτημα L, η θερμοκρασία του σημείου δρόσου είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία της επιφάνειας κατά μήκος της θερμοαγώγιμης σύνδεσης, επομένως, σε θερμοκρασία σχεδιασμού εξωτερικού αέρα -30°C, θα προκύψει συμπύκνωση και ο σχεδιασμός πρέπει να βελτιωθεί.
Η θερμοκρασία σχεδιασμού του εξωτερικού αέρα στον οποίο δεν θα υπάρχει συμπύκνωση θα πρέπει να προσδιορίζεται από τον τύπο
Δ.4. Κατά την προετοιμασία για την επίλυση προβλημάτων σχετικά με ένα σταθερό τρισδιάστατο πεδίο θερμοκρασίας, εκτελείται ο ακόλουθος αλγόριθμος:
α) επιλέξτε το τμήμα της δομής εγκλεισμού που απαιτείται για τον υπολογισμό, το οποίο είναι τρισδιάστατο ως προς την κατανομή της θερμοκρασίας. Τρεις προεξοχές της δομής που περικλείει σχεδιάζονται σε κλίμακα και υποδεικνύονται όλες οι διαστάσεις.
β) να συντάξετε ένα υπολογιστικό διάγραμμα (Εικόνα Ε.2), σχεδιάζοντας σε μια αξονομετρική προβολή και μια συγκεκριμένη κλίμακα το τμήμα της δομής του περιβλήματος που μελετάται. Στην περίπτωση αυτή, οι σύνθετες διαμορφώσεις τμημάτων αντικαθίστανται με απλούστερες, που αποτελούνται από παραλληλεπίπεδα. Με μια τέτοια αντικατάσταση, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι σχεδιαστικές λεπτομέρειες που επηρεάζουν τη θερμική μηχανική. Τα όρια της περιοχής μελέτης και οι άξονες συντεταγμένων σχεδιάζονται στο σχέδιο, οι περιοχές με διαφορετική θερμική αγωγιμότητα προσδιορίζονται με τη μορφή παραλληλεπίπεδων, υποδεικνύονται οι συνθήκες ανταλλαγής θερμότητας στα όρια και υποδεικνύονται όλες οι διαστάσεις.
1 - σανίδα ορυκτοβάμβακα, 2 - προφίλ χάλυβα, 3 - προφίλ χάλυβα. 4 - παρέμβυσμα από κόντρα πλακέ
Εικόνα Δ.1 - Κατασκευή πάνελ τριών στρώσεων από λαμαρίνα
και ένα σχέδιο της περιοχής μελέτης
γ) διαιρέστε την περιοχή μελέτης σε στοιχειώδη παραλληλεπίπεδα με επίπεδα παράλληλα στα επίπεδα συντεταγμένων XOY, ZOY, YOZ (Εικόνα E.2), επισημαίνοντας χωριστά περιοχές με διαφορετική θερμική αγωγιμότητα, σχεδιάστε ένα διάγραμμα κλίμακας της διαίρεσης της περιοχής μελέτης σε στοιχειώδη παραλληλεπίπεδα και βάλε κάτω τις διαστάσεις?
δ) σχεδιάστε τρεις προεξοχές της περιοχής μελέτης σε επίπεδα συντεταγμένων στο συμβατικό σύστημα συντεταγμένων x", y", z", χρησιμοποιώντας διαγράμματα σύμφωνα με τα "b" και "c". Όταν όλα τα στοιχειώδη παραλληλεπίπεδα θεωρούνται ότι έχουν το ίδιο μέγεθος , υποδεικνύουν τις συντεταγμένες των κορυφών προβολών παραλληλεπίπεδων που περιορίζουν περιοχές της περιοχής με διαφορετική θερμική αγωγιμότητα και τις προβολές επιπέδων που σχηματίζουν τα όρια της υπό μελέτη περιοχής. Οι τιμές των θερμικών αγωγιμοτήτων, η θερμοκρασία στα όρια της ο αέρας που τα περιβάλλει και οι συντελεστές μεταφοράς θερμότητας υπογράφονται.
ε) συντάσσουν ένα σύνολο αρχικών δεδομένων χρησιμοποιώντας τα διαγράμματα "b", "c", "d" για εισαγωγή στον υπολογιστή.
Παράδειγμα υπολογισμού 2
Προσδιορίστε τη μειωμένη αντίσταση μεταφοράς θερμότητας ενός συνδυασμένου πάνελ οροφής από ραβδωτό οπλισμένο σκυρόδεμα.
Σχήμα Δ.2 - Σχεδιασμός συνδυασμένου πάνελ οροφής (α) και διάγραμμα υπολογισμού για τον σχεδιασμό συνδυασμένου πάνελ οροφής (β)
Α. Αρχικά στοιχεία
1. Ο σχεδιασμός του συνδυασμένου πάνελ οροφής (Εικόνα Δ.2) με διαστάσεις 3180x3480x270 mm είναι ένα κέλυφος τριών στρώσεων σε διατομή. Εξωτερικές και εσωτερικές στρώσεις πάχους 50 και 60 mm από οπλισμένο σκυρόδεμα με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 2,04. Η μεσαία θερμομονωτική στρώση είναι κατασκευασμένη από πλάκες αφρού πολυστυρενίου με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 0,05. Καθένα από τα κελύφη έχει νευρώσεις πάχους 60 και 40 mm παράλληλες μεταξύ τους σε απόσταση 700 mm, φτάνοντας στο μέσο του θερμομονωτικού στρώματος. Οι άκρες των κελυφών είναι αμοιβαία κάθετες και έτσι κάθε άκρη του ενός κελύφους είναι δίπλα στην άκρη του άλλου κελύφους σε μια περιοχή 60x40 mm.
Με την έναρξη ισχύος του SP 50.13330.2013 στην ενότητα Ενεργειακή Απόδοση, θα είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η μειωμένη αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας με βάση τα αποτελέσματα του υπολογισμού των πεδίων θερμοκρασίας. Ορισμένοι ειδικοί απαιτούν ήδη αυτούς τους υπολογισμούς, αν και οι ίδιοι οι ειδικοί δεν καταλαβαίνουν τίποτα σχετικά με αυτό.
Ο υπολογισμός του TP φαίνεται να είναι δυνατός σε διαφορετικά προγράμματα (αυτό συζητήθηκε στο φόρουμ). Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά τα προγράμματα είναι πολύ δύσκολο να τα κατακτήσουν οι απλοί αρχιτέκτονες και μηχανικοί. Οι απαιτήσεις για ένα τέτοιο πρόγραμμα μπορούν να διατυπωθούν:
1. Θα πρέπει να κάνει ό,τι απαιτείται για να υπολογίσει τη μειωμένη αντίσταση σύμφωνα με το SP 50 και, αν είναι δυνατόν, να μην κάνει τίποτα περιττό.
2. Το πρόγραμμα θα πρέπει να είναι προσπελάσιμο από έναν απλό μηχανικό ή αρχιτέκτονα που δεν έχει χρόνο να περάσει τη μισή του ζωή μελετώντας κάποιο τέρας λογισμικού όπως το ANSYS.
3. Το πρόγραμμα πρέπει να έχει διεπαφή στη ρωσική γλώσσα.
4. Το πρόγραμμα πρέπει να είναι καλά τεκμηριωμένο και να διαθέτει σύστημα βοήθειας.
5. Το πρόγραμμα μπορεί να ληφθεί τουλάχιστον για δοκιμή πριν από την αγορά.
Δεν φαίνεται να υπάρχει τίποτα ιδιαίτερο σε αυτές τις απαιτήσεις; Αλλά η εκπλήρωσή τους δεν είναι τόσο εύκολη. Φαίνεται ότι θα έπρεπε να υπάρχουν πολλά τέτοια προγράμματα. Και φαίνεται ότι υπάρχουν πολλά από αυτά, αλλά δεν υπάρχει τίποτα να διαλέξετε. Μπορείτε να ψάξετε μόνοι σας στο Διαδίκτυο και να το δοκιμάσετε.
Ωστόσο, θα δώσουμε ένα παράδειγμα ενός τέτοιου προγράμματος. Αυτό είναι το ELCUT. Ικανοποιεί τις περισσότερες (αλλά όχι όλες) από τις προϋποθέσεις μας.
1. Το ELCUT είναι αρκετά ικανό να υπολογίζει πεδία θερμοκρασίας, αν και κάνει πολλά άλλα χρήσιμα πράγματα που δεν χρειαζόμαστε.
2. Το ELCUT μαθαίνεται εύκολα. Την πρώτη φορά, όταν συναντηθείτε, μπορείτε να περάσετε μισή μέρα στον υπολογισμό και στη συνέχεια - το πολύ μισή ώρα.
3. Το ELCUT διαθέτει διεπαφή στη ρωσική γλώσσα.
4. Το ELCUT είναι εξοπλισμένο με ένα εξαιρετικό σύστημα βοήθειας και πρόσθετα εκπαιδευτικά βίντεο.
5. Το ELCUT διαθέτει μια δωρεάν «φοιτητική» έκδοση, η οποία είναι αρκετά αρκετή για να λύσει τα προβλήματά μας. Στην έκδοση "φοιτητής", ο αριθμός των κόμβων του υπολογιστικού πλέγματος είναι περιορισμένος, αλλά για προβλήματα όπως το δικό μας αυτό είναι αρκετά - απλά πρέπει να ρυθμίσετε την απόσταση των κόμβων με σύνεση.
Έχοντας ασχοληθεί με αυτό το πρόγραμμα, έγραψα μια σύντομη τεκμηρίωση με μια ανάλυση ενός συγκεκριμένου παραδείγματος υπολογισμού. Και επίσης πώς να χρησιμοποιήσετε τα αποτελέσματα αυτού του υπολογισμού στην επεξηγηματική σημείωση της ενότητας 10.1, έτσι ώστε κανένας ειδικός να μην σκεφτεί καν να "προκύψει".
Σχόλια
Σχόλια 1-4 από 4
Υπολογισμός για χάρη ενός κρότωνα κατά τον έλεγχο. Φόβος και φρίκη...
Ευχαριστώ
Σας ευχαριστούμε για τη δουλειά σας!
Παραθέτω, αναφορά:
Μήνυμα #2 από φιλοσόφ
Σας ευχαριστούμε για τη δουλειά σας!
Για τον εαυτό μου, αφού έλυσα πολλά απλά παραδείγματα, συνειδητοποίησα ότι το ELCUT υπερεκτιμά την απώλεια θερμότητας κατά 2 φορές. Είναι σφάλμα ή χαρακτηριστικό - δεν έχω ούτε τον χρόνο ούτε την επιθυμία να το μάθω.
Στο παράδειγμά σας, η απόκλιση είναι επίσης περίπου διπλή.
Δεν υπολογίζω - περισσότερο ή λιγότερο. Η ποσότητα της ροής θερμότητας που εμφανίζεται από οποιοδήποτε πρόγραμμα για τον υπολογισμό των πεδίων θερμοκρασίας εξαρτάται αποκλειστικά από το οριακό στοιχείο (το μέγεθός του) που καθορίζει ο χρήστης. Στο ELCUT αυτό γίνεται με την ένδειξη, σε άλλα προγράμματα - με την ένδειξη μιας "άκρης". Και εδώ μπορείτε να κάνετε ό,τι θέλετε - ρυθμίστε το 2 φορές περισσότερο ή ρυθμίστε το 4 φορές λιγότερο.
Θεωρητικά, η κοινοπραξία (εφόσον εισήχθη ο υποχρεωτικός υπολογισμός του TP) θα έπρεπε να έχει περιγράψει σαφώς τις απαιτήσεις. Και δεν υπάρχει τίποτα εκεί - μόνο μια φωτογραφία, η προέλευση της οποίας είναι γενικά άγνωστη.
Φόβος και φρίκη...
Έτσι σύντομα η ενεργειακή απόδοση θα φτάσει (και θα ξεπεράσει) την προστασία του περιβάλλοντος όσον αφορά τον αριθμό των σελίδων (~300 φύλλα πινακίδων σε γραμματοσειρά 7-8)
Εάν υπάρχουν πολλά κτίρια, θα υπάρχουν περισσότερα. Και αυτό είναι εγγενές στο ίδιο το P87. Απαιτείται «αιτιολόγηση» παντού εκεί. Με βάση αυτό, οι υπερβολικά ζηλωτές και σχολαστικοί ειδικοί απαιτούν να «περιγράψουν με αριθμούς» την πρόοδο του υπολογισμού για κάθε δείκτη - από όπου προήλθαν τα πάντα, όπως πίστευαν. Αν, όπως ήταν αναμενόμενο, τα αποτελέσματα παρουσιαζόταν στο σημείωμα και οι «δικαιολογήσεις» υπήρχαν στο αρχείο, ο όγκος θα ήταν μικρότερος. Ωστόσο, θα εξακολουθούσαν να ζητούν υπολογισμούς και θα πρέπει ακόμη να καταρτιστούν.
Και με την εισαγωγή αλλαγών στο P87 θα είναι ακόμα χειρότερο - δεν θα είναι πλέον ένα τμήμα, αλλά ένα "κεφάλαιο" σχεδόν σε κάθε ενότητα.
- Σε επαφή με 0
- Google+ 0
- Εντάξει 0
- Facebook 0
