Инженерный метод оценки температуры и динамики ее изменения при отоплении помещения системой на основе газового инфракрасного излучателя

Abstract

Актуальность. Работа любых систем отопления обусловлена взаимосвязью множества различных физических процессов. В последнее время для отопления помещений значительного объема все чаще предлагается использовать системы отопления на основе газовых инфракрасных излучателей различной конструкции. Подобные системы наиболее актуальны для больших промышленных помещений, так как они способны создавать благоприятные условия жизнедеятельности и труда в локальной рабочей зоне без серьезных затрат на обогрев остальной части помещения. При проектировании сложных систем важным фактором является использование простых соотношений для оценки тенденций средних величин параметров, направленных на достижение необходимого результата. Появляется необходимость задания основных безразмерных критериев, определяющих в рамках теории подобия тот или иной процесс. Цель: формулирование основных соотношений и безразмерных критериев для аналитической инженерной оценки осредненных по объему помещения температуры и динамики ее изменения при отоплении помещения системой на основе газовых инфракрасных излучателей. Объект: система отопления с использованием газового инфракрасного излучателя. Методы: математическое моделирование проведено в рамках 0D математической постановки. Результаты. На основе 0D-подхода формулируются основные соотношения и безразмерные критерии для аналитической оценки температуры и динамики ее изменения при отоплении помещения системой на основе газового инфракрасного излучателя. Приводятся результаты расчетов по полученным соотношениям в сравнении с результатами расчетов по полной 0D-модели, которые верифицированы на результатах 2D-моделирования и экспериментальных измерениях

Relevance. The operation of any heating systems is determined by the interrelationship of many physical processes. Recently, for heating large premises, it has been increasingly proposed to use heating systems based on gas infrared heaters of various designs. Such systems are most relevant for large industrial premises, as they are capable of creating favorable living and working conditions in a local work area without significant costs for heating the rest of the premise. When designing complex systems, an important factor is the use of simple relationships to assess the trends of average values of parameters aimed at achieving the desired result. There is a need to set the main dimensionless criteria that determine a particular process within the framework of similarity theory. Aim. To state the basic relationships and dimensionless criteria for analytical engineering assessment of the average temperature over the volume of a premise and the dynamics of its change during heating the premise by a system based on the gas infrared heaters. Objects. Heating system with gas infrared heaters. Methods. Mathematical modeling was carried out within the framework of a 0D mathematical formulation. Results. The authors have stated the main relationships and dimensionless criteria for the analytical assessment of temperature and the dynamics of its change during heating of the premise by a system based on a gas infrared heater on the basis of the approach averaged over the entire volume of the premise. The results of calculations according to the obtained relationships are presented in comparison with the results of calculations according to the full 0D model, which are verified on the results of 2D modeling and experimental measurements