Методическое пособие 789

Научный журнал строительства и архитектуры

19.Perelmuter, A. V. Optimization of the overload-protection degree / A. V. Perelmuter, T. Y. Veriuzhska // Engineering Optimization IV — London: Taylor & Francis Group, 2014. — P. 529—532.

20.Sventikov, A. Evaluation of the Influence of the Stiffeners on the Overall Stability of the Variable-Rigidity Steel Frame Using FEM / A. Sventikov, D. Kuznetsov // International science conference Far East Con 2018: Materials Science and construction. — 2018. — Part 2. — P. 1—6 — 463 022091 — DOI: 10.1088/1757—899X/463/2/022091.

21.Trubina, D. Geometric nonlinearity of the thin-walled profile under transverse bending / D. Abdulaev, E. Pichugin, V. Rybokov // Applied Mechanics and Materials. 2014. — Vol. 633—634. — P. 1133—1139.

22.Volkov, A. A. Optimal design of the steel structure by the sequence of partial optimization / A. A. Volkov, A. A. Vasilkin // Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 153. — P. 850—855.

23.Zienkiewicz, O. Three-Dimensional Stress Analysis / O. Zienkiewicz, B. Irons, F. C. Scott, J. S. Campbell // Proc. Of Symp. High Speed Computing of Elastic Structures, Univ. of Liege, Belgium. — 1970. — Part 1. — P. 413—432.

WORK POWER OF THE SUPPORT UNIT

OF THE STEEL I-BEAM

D. N. Kuznetsov 1, V. V. Grigorash 2

Voronezh State Technical University 1, 2

Russia, Voronezh

1Senior Lecturer of the Dept. of Metal and Wooden Constructions, tel.: +7-910-346-89-12, e-mail: kuznecov82@bk.ru

2Ph. D. in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Metal and Wooden Constructions,

e-mail: grigorash52@inbox.ru

Statement of the problem. In order to calculate the strength of the supporting beam, it is important to accurately determine the stress-strain state in the support node. There is a need to consider the possibility of transferring part of the bending moment from the middle of the span to the support node. A reduction in the bending moment in the span will allow the indicators of material consumption to be increased.

Results. In the SCAD Office software models of volumetric finite elements of two working beams with a span of 9 m each were calculated. The stress-strain of the elements of the support nodes was determined, the bending moment from partial pinching was calculated. A decrease in the value of the bending moment in the middle of the span was observed. The efforts in bolted connections are obtained. Recommendations on the structural reinforcement of the support node are presented.

Conclusions. The results of numerical calculations indicate a partial pinching of the beams in the support node, which leads to the appearance of a concentration of tensile stresses on the supporting sections of the beam wall and reduces stresses in the middle of the span. There is a possibility of reducing the cross section of the beam. Significant tensile forces in the bolts of the extreme upper row were revealed. There is a need for structural reinforcement of the support node.

Keywords: I-beam steel beam, node of the beam, computer model of the steel beam, stress-strain state of the beam, work power of the support node, partial pinching in the node.

20

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ

DOI 10.25987/VSTU.2020.57.1.002 УДК 697.911

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

С НЕЗНАЧИТЕЛЬНЫМИ ТЕПЛОИЗБЫТКАМИ

М. Н. Жерлыкина 1, А. И. Колосов 2, М. Я. Панов 3, С. В. Чуйкин 4

Воронежский государственный технический университет 1, 2, 3, 4 Россия, г. Воронеж

1Канд. техн. наук, доц. кафедры жилищно-коммунального хозяйства, тел.: (473)271-28-92, e-mail: zherlykina@yandex.ru

2Канд. техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, тел.: (473)271-53-21; e-mail: u00622@vgasu.vrn.ru

3Д-р. техн. наук, проф. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, тел.: (473)271-53-21; e-mail: teplosnab_kaf@vgasu.vrn.ru

4Канд. техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела,

тел.: (473)271-53-21, e-mail: ser.chu@mail.ru

Постановка задачи. В помещениях с незначительными избытками теплоты нормируемые величины воздухообмена акцентированы на разбавление и удаление вредных веществ. При этом не учитывается теплота, выделяемая технологическим оборудованием, а местная и общеобменная вентиляция, улавливая вредные вещества, содержащиеся в конвективных тепловых потоках, не обеспечивает в полной мере удаление всех видов вредных примесей в единицу времени из объема помещения. Таким образом, эффективность работы системы вентиляции заведомо ниже регламентируемых. В связи с этим представляется актуальным изучение вопросов об определении количества теплоты в объеме помещения, содержания вредных веществ, уносимых конвективными потоками, а также поиск оптимального решения по обеспечению требуемой эффективности работы системы вентиляции.

Результаты и выводы. Исходя из распределения избыточных температур в струе выявлено количество теплоты, уносимое конвективными потоками. Графически представлены количественная оценка содержания теплоты в потоке воздуха при различных режимах работы производственного помещения и результаты комплексной количественной оценки содержания вредных примесей в конвективном потоке в зависимости от избыточной температуры воздуха в струе. Разработана аналитическая зависимость по определению количества вредных примесей в конвективной струе. Установлена целесообразность охлаждения воздуха производственного помещения с незначительными тепловыделениями в ходе технологического процесса. Выполнено математическое моделирование изменения температуры воздуха в струе в зависимости от исходных параметров смеси и времени ее снижения до нормативных значений. Представлены рекомендации по выбору способа кондиционирования производственного помещения.

Ключевыеслова: теплота, конвективный поток, струя, ассимиляция, вентиляция, вредное вещество, охлаждение.

Введение. В настоящее время на территории Российской Федерации созданы правовые основы для практической реализации промышленной политики, что регламентируется Феде-

© Жерлыкина М. Н., Колосов А. И., Панов М. Я., Чуйкин С. В., 2020

21

Научный журнал строительства и архитектуры

ральным законом № 488-ФЗ «О промышленной политике в Российской Федерации» от 31 декабря 2014 г. Следует отметить возросшую популярность экспертно-научных дискуссий о направлениях и перспективах развития различных отраслей промышленности. Научные изыскания в области промышленной политики ориентированы на решение стратегических проблем социально-экономического развития страны.

Для жизнеобеспечения промышленного предприятия предусматривается ряд инженерных систем, важнейшей из которых является система вентиляции. Задачей вентиляции в производственных помещениях является создание и поддержание параметров микроклимата на допустимом уровне для обеспечения комфортного пребывания человека в помещении и ведения технологического процесса. Эта задача выполняется путем поступления чистого воздуха, ассимиляции вредных веществ, обеспечения взрывопожаробезопасноти и удаления пылегазовоздушной смеси с учетом технических средств и методов защиты окружающей среды. Обработка наружного воздуха включает его очистку от примесей вредных веществ и пыли, нагрев и придание ему напорных характеристик. В санитарных нормах и правилах прописаны допустимые параметры микроклимата по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период рабочей смены. При этом отсутствуют рекомендации к параметрам в условиях повреждения или нарушения состояния здоровья. Однако возможно возникновение общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжение механизмов терморегуляции, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности. Следует учесть, что допустимые величины показателей микроклимата в помещении должны соответствовать значениям, приведенным в санитарных нормах применительно к категорийности работы и периоду года. Перепад температуры воздуха по высоте помещения должен быть не более 3 °С; перепад температуры воздуха по горизонтали может изменяться в течение смены в пределах следующих значений: при категориях работ Iа и Iб — 4 °С; при категориях работ IIа и IIб — 5 °С; при категории работ III — 6 °С. При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в нормативных документах [2, 3, 7, 9, 10, 19].

В ходе аналитического исследования течения технологических процессов в производственных помещениях выявлено, что из оборудования одновременно с вредными газовоздушными веществами и пылью выделяется теплота. Над технологическим оборудованием возникает конвективная тепловая струя, несущая вредные пары, газы и пыль [18].

Важно отметить, что исследование потоков вредных веществ и пыли в помещении выполнено с учетом математического аппарата, применяемого при решении задач турбулентных струйных течений [18]. В ходе решения дифференциальных уравнений следует учитывать их свойства, а именно: турбулентную вязкость, турбулентную диффузию и теплопроводность. Однако численные величины их коэффициентов неизвестны и не входят в условия однозначности. Исходя из этого при решении задач система уравнений является незамкнутой, и для описания искомого процесса требуется получение дополнительных зависимостей.

1. Аналитические исследования распределения вредных веществ в конвективном потоке. Количество теплоты в конвективной струе Qкс, Вт, определяется путем измерения избыточной температуры на оси тепловой струи ∆tизб, °С, на высоте z, большей четырех диаметров нагретого тела по зависимости:

где z — расстояние от полюса струи до точки, м; B1 — коэффициент пропорциональности для нагретой пластины, принимается равным 0,48…0,53 [18].

Для определения количества вредных веществ в помещении необходимо выполнить измерения осевых скоростей υ, м/с, и концентраций вредных веществ q, мг/м3 в конвективной струе.

22

Количество вредных веществ, Gq , кг/ч, в любой точке y поперечного сечения струи F, м2, исходя из распределения избыточных концентраций ∆q, мг/м3, определяется по зависимости:

F

где υ — осевая скорость в струе, м/с.

Математическая зависимость для определения количества вредных веществGt , кг/ч, от распределения избыточных температур в конвективной струе определяется исходя из скорости на оси струи υизб, м/с, концентрации ∆qизб, мг/м3:

F

где m и p — эмпирические коэффициенты, принимаемые для турбулентной струи равными 81 и 105 соответственно по [18]; ∆qизб — избыточная концентрация, мг/м3, определяется в диапазоне значений от 0 до предельно допустимой величины в рабочей зоне помещения; y — расстояние от оси струи до точки, м.

Следует отметить, что количество теплоты в конвективной струе, Вт, исходя из распределения избыточных концентраций следует рассчитывать по зависимости:

F

где ∆t — избыточная температура в любой точке струи, °С; ρ — плотность воздуха, кг/м3; cp — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг×°С);

С учетом распределения избыточных температур в конвективной струе количество теплоты определяется по зависимости:

F

где ∆tизб — избыточная температура в струе, °С.

Допустимые параметры микроклимата определяются нормативными документами в пределах отклонения от оптимальных микроклиматических условий, которые установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Значения температуры приточного воздуха варьируется в зависимости от принятой температуры внутреннего воздуха [1, 11, 14]. Количественная оценка содержания теплоты в конвективном потоке в зависимости от температуры уходящего tу, °С, и приточного tп воздуха представлена на рис. 1.

Рис. 1. Количественная оценка содержания теплоты в потоке воздуха производственного помещения

23

Научный журнал строительства и архитектуры

Таким образом, чем больше величина избыточной температуры, тем значительнее количественное содержание теплоты в потоке воздуха. И, наоборот, выявление допустимой разницы температуры воздуха уходящего и рабочей зоны помещения позволит оптимизировать принимаемые решения при конструировании системы вентиляции.

Очевидно, что общее количество вредных веществ (паров, газов и пыли), уносимых конвективными потоками из производственного помещения, зависит от температуры приточного воздуха, и при вентилировании остается неизменной величиной [6, 8, 12, 17].

В результате поочередного приравнивания выражений (2) и (3), (4) и (5), получено количество вредных примесей (паров, газов и пыли, теплоты) в струе:

На рис. 2 представлена количественная оценка содержания вредных веществ — паров, газов, пыли и теплоты — в потоке уходящего из производственного помещения воздуха.

Рис. 2. Количественная оценка содержания вредных веществ в потоке уходящего из производственного помещения воздуха

Таким образом, количественное содержание вредный примесей в потоке воздуха зависит объема теплоты, выделяемого оборудованием, и при нестационарном технологическом режиме может изменяться в широком диапазоне значений.

Величина воздухообмена в вентилируемом помещении определяется кратностью воздухообмена, закрепленной нормами. Однако следует отметить, что расчет выполняется для ассимиляции вредных веществ, характерных для технологического процесса. Вытяжная вентиляция, удаляя нормативное количество воздуха, захватывает в единице его объема лишь часть вредных веществ, которые уносятся конвективными потоками.

Анализ результатов исследования показывает малую эффективность работы местных отсосов, общеобменной вытяжной вентиляции, рассчитанных без учета содержания теплоты в потоке воздуха.

24

2. Определение параметров пылегазовоздушного потока и режима охлаждения производственного помещения. Рассмотрим целесообразность подготовки приточного воздуха для охлаждения производственного помещения, что возможно осуществить в ходе технологического кондиционирования. Для этого необходимо определить закон изменения температуры пылегазовоздушной смеси в зависимости от времени.

Скорость охлаждения пылегазовоздушной смеси пропорциональна разности между температурой пылегазовоздушной смеси и температурой приточного воздуха tп, °С.

Допустим, что время охлаждения или изменения температуры пылегазовоздушной смеси равно τ, ч, температура пылегазовоздушной смеси равна tпгв, °С [15]. Тогда скорость охлаждения пылегазовоздушной смеси будет равна:

tпгв tпр С ek .

Следовательно:

Для определения постоянных С и k необходимо уточнить, что время охлаждения смеси находится в интервале от нуля до максимального значения, под которым подразумевается величина τ, ч. В указанные временные интервалы температура пылегазовоздушной среды будет равна tпгв1 и tпгв2, °С, соответственно:

Отсюда:

С tпгв1 tп , ektп tпгв2 tп . tпгв1 tп

Следовательно:

Далее следует определить расход воздуха на работу системы вентиляции исходя из нормируемой кратности воздухообмена и сопоставить со значениями, полученными с помощью зависимости L = f (G) по [4, 5, 13, 16, 20]. С помощью рис. 2 следует уточнить оптимальную величину ∆tизб, при которой система вентиляции будет работать в нормативном режиме.

Допустим, что за 0 ч температура пылегазовоздушной среды может достичь значения из диапазона выше оптимальных величин tпгв1 tвво ; за время τ, ч, температура пылегазовоз-

душной среды может принять значения для внутреннего воздуха помещения, нормируемого санитарными нормами tпгв1 tв .

25

Научный журнал строительства и архитектуры

Тогда температура пылегазовоздушной среды будет равна температуре в конвективной струе уходящего воздуха при работе системы технологического кондиционирования в режиме охлаждения tпгв ty' , определяемой по зависимости:

Графическое представление работы системы кондиционирования в режиме охлаждения воздуха помещения при различных значениях избыточной температуры в любой точке конвективной струи представлено на рис. 3. Выявлены те области, в которых рационально осуществлять кондиционирование с постоянной холодопроизводительностью холодильной машины, а также где возможно ее плавное регулирование.

Рис. 3. Определение режима работы системы кондиционирования воздуха в производственном помещении с незначительными избытками теплоты

Вывод. Таким образом, результаты теоретических исследований систематизируют знания по оценке количества вредных веществ, уносимых конвективными потоками, и могут быть использованы при проектировании системы вентиляции в производственных помещениях с незначительными выделениями теплоты.

Предложена аналитическая зависимость по определению количества вредных веществ (пары, газы, пыль и теплота) в потоке воздуха производственного помещения, что дополняет существующие практики, использующие методы расчета воздухообмена только по отдельным видам примесей и кратностям. В результате возможно рассчитать величину расхода воздуха на ассимиляцию вредных веществ с учетом избыточной температуры в производственном помещении.

Разработана методика расчета температуры пылегазовоздушной среды при охлаждении воздуха помещения. Установлена целесообразность применения кондиционирования (отдельно или совместно с действующей системой вентиляции), направленного на снижение тепловых параметров в конвективной струе. Представлены рекомендации по определению режима работы системы кондиционирования при нестационарном техноло-

26

гическом процессе в производственном помещении. Предложены решения по повышению энергосбережения системы обеспечения микроклимата путем регулирования ее холодопроизводительности. Представлены рекомендации, позволяющие автоматизировать работу системы вентиляции в зависимости от характера и последовательности взаимосвязанных действий, выполняющихся с начального момента и до получения требуемого результата технологического процесса.

Представленные решения позволят достоверно оценивать характер и количество примесей в объеме производственного помещения и проектировать системы вентиляции с регламентированной нормативными документами эффективностью работы.

Библиографический список

1.Батурин, В. В. Основы промышленной вентиляции / В. В. Батурин. — М.: Профиздат, 4-е издание, 1990. — 446 с.

2.Гримитлин, А. М. Отопление и вентиляция производственных помещений / А. М. Гримитлин, Т. А. Дацюк и др. — Санкт-Петербург: АВОК Северо-Запад, 2007. — 399 с.

3.Дерепасов, А. В. Исследование воздухообмена производственных помещений с проемами в перекрытиях / А. В. Дерепасов // Научный журнал. Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. — 2017. — № 1. — С. 18—25.

4.Жерлыкина, М. Н. Повышение эффективности аварийной вентиляции производственного помещения для обеспечения взрывобезопасности при выбросах химических веществ / М. Н. Жерлыкина // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Воронеж, 2006. — 166 с.

5.Колодяжный, С. А. Зависимость распределения взрывоопасных вредных веществ в помещениях от кратности воздухообмена / С. А. Колодяжный, И. И. Переславцева, О. Н. Филиатова // Инженерные системы и сооружения. — 2010. — № 2. — С. 192—196.

6.Ловцов, В. В. Системы кондиционирования динамического микроклимата помещений. 2-е изд. перераб. и доп. / В. В. Ловцов, Ю. Н. Хомутский. — Л: Стройиздат, 1991. — 150 с.

7. Луговский, С. И. Совершенствование систем промышленной вентиляции / С. И. Луговский, Г. К. Дымчук. — М.: Стройиздат,1991. — 130 с.

8.Наумов, А. Л. СО2: Критерий эффективности систем вентиляции / А. Л. Наумов, Д. В. Капко // АВОК. — 2015. — № 1. — С.12—20.

9.Полосин, И. И. Динамика процессов промышленной вентиляции // Автореферат диссертации доктора технических наук. — Воронеж, 2001.

10.Полосин, И. И. Реализация математической модели для оценки эффективности схем организации воздухообмена в цехах гальванопокрытий / И. И. Полосин, С. Н. Кузнецов, А. В. Портянников, А. В. Дерепасов // Приволжский научный журнал. — 2009. — № 2 (10). — С. 42—47.

11.Посохин, В. Н. Расчет местных отсосов от тепло- и газовыделяющего оборудования. — М.: Машиностроение,1984. — 157 с.

12.Сазонов, Э. В. Особенности расчета систем пневмотранспорта с учетом микроклимата помещений / Э. В. Сазонов, В. В. Шичкин // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. — 2018. — № 4(7). — С. 29—40.

13.Скрыпник, А. И. Расчетная модель определения наиболее вероятной величины вентиляционного выброса химических веществ при аварийной ситуации / А. И. Скрыпник, М. Н. Жерлыкина // Известия ВУЗов. Строительство. —Новосибирск, 2004. — № 5. — С.72—75.

14.Талиев, В. Н. Аэродинамика вентиляции. — М.: Стройиздат, 1979. — 290 с.

15.Успенская, Л. Б. Математическая статистика в вентиляционной технике / Л. Б. Успенская. — М.: Стройиздат, 1980. — 108 с.

16.Чуйкин, С. В. Сравнительная оценка энергетических затрат на системы кондиционирования возду-

№1 (10). — С. 72—79.

17.Шепелев, И. А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении / И. А. Шепелев. — М.: Стройиздат, 1978. — 154 с.

18.Эльтерман, В. М. Вентиляция химических производств. 3-е издание перераб. / В. М. Эльтерман. — М.: Химия, 1980. — 288 с.

27

Научный журнал строительства и архитектуры

19. Яременко, С. А. Энергетические спектры пульсационной скорости в свободных турбулентных вентиляционных потоках / С. А. Яременко, И. И. Переславцева, Н. А. Руднева, В.А Малин // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — 2012. — № 3 (8). — С. 32—38.

20. Zherlykina, M. N. Emergency ventilation industrial premises of chemical industry enterprises / M. N. Zherlykina, M. S. Kononova, Y. A. Vorob’eva // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering687 (2019) 044016. DOI:10.1088/1757-899X/687/4/044016.

References

1.Baturin, V. V. Osnovy promyshlennoi ventilyatsii / V. V. Baturin. — M.: Profizdat, 4-e izdanie, 1990. —

446 s.

2. Grimitlin, A. M. Otoplenie i ventilyatsiya proizvodstvennykh pomeshchenii / A. M. Grimitlin,

T.A. Datsyuk i dr. — Sankt-Peterburg: AVOK Severo-Zapad, 2007. — 399 s.

3.Derepasov, A. V. Issledovanie vozdukhoobmena proizvodstvennykh pomeshchenii s proemami v perekrytiyakh / A. V. Derepasov // Nauchnyi zhurnal. Zhilishchnoe khozyaistvo i kommunal'naya infrastruktura. — 2017. — № 1. — S. 18—25.

4.Zherlykina, M. N. Povyshenie effektivnosti avariinoi ventilyatsii proizvodstvennogo pomeshcheniya dlya obespecheniya vzryvobezopasnosti pri vybrosakh khimicheskikh veshchestv / M. N. Zherlykina // dissertatsiya na soiskanie uchenoi stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk. — Voronezh, 2006. — 166 s.

5.Kolodyazhnyi, S. A. Zavisimost' raspredeleniya vzryvoopasnykh vrednykh veshchestv v pomeshcheniyakh ot kratnosti vozdukhoobmena / S. A. Kolodyazhnyi, I. I. Pereslavtseva, O. N. Filiatova // Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2010. — № 2. — S. 192—196.

6.Lovtsov, V. V. Sistemy konditsionirovaniya dinamicheskogo mikroklimata pomeshchenii. 2-e izd. pererab. i dop. / V. V. Lovtsov, Yu. N. Khomutskii. — L: Stroiizdat, 1991. — 150 s.

7.Lugovskii, S. I. Sovershenstvovanie sistem promyshlennoi ventilyatsii / S. I. Lugovskii, G. K. Dymchuk. — M.: Stroiizdat,1991. — 130 s.

8.Naumov, A. L. SO2: Kriterii effektivnosti sistem ventilyatsii / A. L. Naumov, D. V. Kapko // AVOK. — 2015. — № 1. — S.12—20.

9.Polosin, I. I. Dinamika protsessov promyshlennoi ventilyatsii // Avtoreferat dissertatsii doktora tekhnicheskikh nauk. — Voronezh, 2001.

10.Polosin, I. I. Realizatsiya matematicheskoi modeli dlya otsenki effektivnosti skhem organizatsii vozdukhoobmena v tsekhakh gal'vanopokrytii / I. I. Polosin, S. N. Kuznetsov, A. V. Portyannikov, A. V. Derepasov // Privolzhskii nauchnyi zhurnal. — 2009. — № 2 (10). — S.42—47.

11. Posokhin, V. N. Raschet mestnykh otsosov ot teplo- i gazovydelyayushchego oborudovaniya. — M.: Mashinostroenie,1984. — 157 s.

12.Sazonov, E. V. Osobennosti rascheta sistem pnevmotransporta s uchetom mikroklimata pomeshchenii / E. V. Sazonov, V. V. Shichkin // Zhilishchnoe khozyaistvo i kommunal'naya infrastruktura. — 2018. — № 4 (7). — S. 29—40.

13.Skrypnik, A. I. Raschetnaya model' opredeleniya naibolee veroyatnoi velichiny ventilyatsionnogo vybrosa khimicheskikh veshchestv pri avariinoi situatsii / A. I. Skrypnik, M. N. Zherlykina // Izvestiya VUZov. Stroitel'stvo. — Novosibirsk, 2004. — № 5. — S.72—75.

14.Taliev, V. N. Aerodinamika ventilyatsii. — M.: Stroiizdat, 1979. — 290 s.

15.Uspenskaya, L. B. Matematicheskaya statistika v ventilyatsionnoi tekhnike / L. B. Uspenskaya. — M.: Stroiizdat, 1980. — 108 s.

16.Chuikin, S. V. Sravnitel'naya otsenka energeticheskikh zatrat na sistemy konditsionirovaniya vozdukha ledovoi areny pri razlichnykh sposobakh organizatsii vozdukhoraspredeleniya / S. V. Chuikin, M. N. Zherlykina, D. S. Agishevskii, I. A. Karpova // Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2013. — № 1 (10). — S. 72—79.

17.Shepelev, I. A. Aerodinamika vozdushnykh potokov v pomeshchenii / I. A. Shepelev. — M.: Stroiizdat, 1978. — 154 s.

18.El'terman, V. M. Ventilyatsiya khimicheskikh proizvodstv. 3-e izdanie pererab. / V. M. El'terman. — M.: Khimiya, 1980. — 288 s.

19.Yaremenko, S. A. Energeticheskie spektry pul'satsionnoi skorosti v svobodnykh turbulentnykh ventilyatsionnykh potokakh / S. A. Yaremenko, I. I. Pereslavtseva, N. A. Rudneva, V.A Malin // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2012. — № 3 (8). — S. 32—38.

20. Zherlykina, M. N. Emergency ventilation industrial premises of chemical industry enterprises / M. N. Zherlykina, M. S. Kononova, Y. A. Vorob’eva // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering687 (2019) 044016. DOI:10.1088/1757-899X/687/4/044016.

28

THEORETICAL JUSTIFICATION OF OPERATING MODES

OF THE AIR CONDITIONING SYSTEM

FOR INDUSTRIAL PREMISES WITH INSIGNIFICANT HEAT SURPLUSES

M. N. Zherlykina 1, A. I. Kolosov 2, M. Ya. Panov 3, S. V. Chuikin 4

Voronezh State Technical University 1, 2, 3, 4

Russia, Voronezh

1PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Housing and Communal Services, tel.: (473)271-28-92, e-mail: zherlykina@yandex.ru

2PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business,

tel.: (473)271-53-21, e-mail: u00622@vgasu.vrn.ru

3D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, tel.: +7(473)271-53-21; e-mail: teplosnab_kaf@vgasu.vrn.ru

4PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, tel.: (473)271-53-21, e-mail: ser.shu@vgasu.vrn.ru

Statement of the problem. In rooms with a slight heat excess, the normalized values of air exchange are focused on diluting and removing harmful substances. This does not take into account the heat generated by technological equipment as well as local and general exchange ventilation, catching harmful substances contained in convective heat flows, does not fully remove all types of harmful impurities per unit of time from the volume of the room. Thus, the efficiency of the ventilation system is obviously lower than the regulated ones. In this regard, it seems relevant to study the issues of determining the amount of heat in the volume of the room, the content of harmful substances carried away by convective flows as well as finding the optimal solution to ensure the required efficiency of the ventilation system.

Results and conclusions. Based on the distribution of excess temperatures in the jet, the amount of heat carried away by convective flows is determined. The quantitative estimation of the heat content in the air flow at different operating modes of the production room is presented graphically. An analytical dependence for determining the amount of harmful impurities in a convective jet is developed. The results of a complex quantitative assessment of the content of harmful impurities in the convective flow depending on the excess air temperature in the jet are presented graphically. In order to ensure the required efficiency of the ventilation system, the expediency of cooling the air of the production room with minor heat emissions during the technological process has been established. Mathematical modeling of changes in the air temperature in the jet depending on the initial parameters of the mixture and the time of its reduction to standard values is performed. Recommendations on the choice of a method for conditioning the production room and regulating the operation of the refrigerator are presented.

Keywords: heat, convective flow, jet, assimilation, ventilation, harmful substance, cooling.

29