Математичне моделювання системи автономного теплопостачання з трубчастими газовими нагрівачами у будівельних конструкціях за роботи в режимі конденсації

Abstract

UK: Постановка проблеми. Застосування сучасних автономних систем теплопостачання – один із напрямків зменшення споживання природних енергоресурсів. Існує велика кількість різних автономних систем теплопостачання об’єктів. Один із варіантів таких систем – це система з застосуванням трубчастих газових нагрівачів. Трубчастий газовий нагрівач складається з газового пальника, випромінювальної труби та вентилятора. Технічним рішенням застосування цього обладнання у системі теплопостачання став трубчастий нагрівач, розташований всередині будівельної конструкції. Підвищення ефективності роботи газового обладнання можливо досягти за рахунок роботи цього обладнання в конденсаційному режимі. Відповідно і можливість роботи трубчастих газових нагрівачів у будівельних конструкціях у конденсаційному режимі досить цікава з погляду підвищення ефективності використання теплового потенціалу газоподібного палива та забезпечення його економії. Для дослідження і практичного конструювання автономних систем теплопостачання з трубчастими газовими нагрівачами у будівельних конструкціях з урахуванням конденсаційного режиму роботи необхідна математична модель розрахунку теплових і гідравлічних режимів системи. Мета статті – побудувати математичну модель системи автономного теплопостачання з трубчастими газовими нагрівачами у будівельних конструкціях під час роботи в режимі конденсації. Висновок. Розроблено та представлено у вигляді диференційних рівнянь математичну модель гідравлічного і теплового режимів автономної системи теплопостачання з трубчастими газовими нагрівачами у будівельних конструкціях для роботи в режимі конденсації. В основі є рівняння збереження маси, руху та енергії для газоповітряної суміші всередині каналу в умовах двофазного потоку, рівняння переносу тепла всередині будівельної конструкції, рівняння тепловіддачі від поверхні нагрівача до навколишнього середовища. Математична модель гідравлічного і теплового режимів автономної системи теплопостачання з трубчастими газовими нагрівачами у будівельних конструкціях під час роботи в режимі конденсації дозволить розраховувати і конструювати такі системи.

EN: Problem statement. The application of modern autonomous heat supply systems is one of the directions of reducing the consumption of natural energy resources. There are many different autonomous systems of heat supply of objects. One of the variants of such systems is the system with tubе gas heaters. A tube gas heater consists of a gas burner, a radiating tube and a fan. One of the technical solutions for such heat supply systems is a tubular heater located inside the building structure. Increase of the efficiency of gas equipment can be achieved by operating this equipment in the condensation mode. Therefore, the operation of tubular gas heaters in building structures in the condensation mode is quite interesting in terms of increasing the efficiency of utilisation of the thermal potential of gaseous fuel and ensuring its saving. For research and practical design of autonomous heat supply systems with gas tube heaters in building structures with regard to the condensation mode of operation it is essential to develop a mathematical model for calculating the thermal and hydraulic modes of the system. The purpose of the article is to develop a mathematical model of an autonomous heat supply system with tubular gas heaters in building structures when operating in the condensation mode. Conclusion. The mathematical model of hydraulic and thermal modes of autonomous heat supply system with tubular gas heaters in building structures when operating in the condensation mode was developed. It is presented in the form of differential equations. The model is based on the equations of conservation of mass, motion and energy for the gas-air mixture inside the canal in two-phase flow, the equation of heat transfer inside the building structure, the equation of heat transfer from the external surface of the heater to the environment. The mathematical model of hydraulic and thermal modes of autonomous heat supply system with tubular gas heaters in building structures when operating in the condensation mode will be used to calculate and design such systems.