Заглавие с титульного листа

[Библиогр.: с. 14 (20 назв.)]

Актуальность. Наиболее перспективным вариантом энергоэффективной системы обеспечения регламентного теплового режима локальных рабочих мест, занимающих малую долю площадей больших по размерам цехов, являются системы так называемого «лучистого» отопления, основной частью которых являются газовые инфракрасные излучатели. Основную роль в формировании теплового режима локальной рабочей зоны играет процесс смешанной конвекции (движение воздуха вследствие его нагрева ограждающими конструкциями и потоками, которые формирует система воздухообмена). До настоящего времени анализ влияния месторасположения каналов системы воздухообмена на тепловой режим локальной рабочей зоны с использованием газового инфракрасного излучателя не выполнялся. Цель: анализ по результатам математического моделирования с использованием модели влияния положения отверстий каналов системы воздухообмена на температурные поля локальных рабочих зон вблизи макета оборудования. Объект: система отопления с использованием газового инфракрасного излучателя светлого типа и системы воздухообмена.

Методы. Математическое моделирование проведено в рамках двумерной модели сопряженного теплопереноса с применением метода конечных элементов. Для численного анализа процессов теплопереноса использовались модули «The Heat Transfer in Fluids Interface», «Surface-to-Surface Radiation» и «The Turbulent Flow, k-ε Interface» программной среды COMSOL Multiphysics. Результаты. Приводятся результаты теоретических исследований, выполненных с целью определения влияния положения отверстий каналов системы воздухообмена на температурные поля и возможности управления процессом формирования регламентного теплового режима в локальных рабочих зонах при использовании газового инфракрасного излучателя. Представлены поля температур и скоростей, а также распределения температуры воздуха по высоте локальной рабочей зоны для различных вариантов расположения областей ввода и вывода системы воздухообмена. По результатам исследований выявлены основные закономерности процессов тепломассопереноса в рассматриваемых условиях, а также выявлена возможность управления процессами формирования теплового режима локальных рабочих зон, варьируя положения отверстий каналов системы воздухообмена, систем отопления на основе газового инфракрасного излучателя.

The relevance. The most promising option for an energy-efficient system for ensuring the scheduled thermal regime of local workplaces, which occupy a small area in large workshops, are the so-called «radiant» heating systems, the main part of which are gas infrared heaters. The main role in the formation of the thermal conditions of the local working area is played by the process of mixed convection (the air movement due to its heating by enclosing structures and flows that form the air exchange system). The analysis of the influence of the location of the air exchange system channels on the thermal regime of the local working area using a gas infrared emitter has not been performed so far. The main aim of the research is to analyze the influence of the position of the air exchange system's openings channels on the temperature fields of local working areas near the equipment model based on the results of mathematical modeling. Objects: heating system using high-intensity gas infrared heater and air exchange system.

Methods. Mathematical modeling was carried out within the framework of a two-dimensional model of conjugate heat transfer using the finite element method. The modules «The Heat Transfer in Fluids Interface», «Surface-to-Surface Radiation» and «The Turbulent Flow, k-ε Interface» of the COMSOL Multiphysics software environment were used for the numerical analysis of heat transfer processes. Results. The paper introduces the results of mathematical modeling carried out to determine the influence of the position of the air exchange system's channels on the temperature fields and the possibility of controlling the process of a scheduled thermal regime formation in local working areas when using a gas infrared heater. The temperatures and velocities fields, as well as the air temperature distribution along the height of the local working area for various options of the air exchange system's inflow and outflow areas location are presented. Based on the results of the research, the main regularities of the processes of heat and mass transfer under the considered conditions were revealed. The possibility of controlling the processes of thermal regime formation of local working areas by varying the air exchange system channels position was also revealed.

Российский научный фонд 20-19-00226