CC BY
10
УДК 514.18
О.М. ГУМЕН
Нацюнальний техшчний ушверситет Украши "Кшвський полтехшчний iнституг iMeHi 1горя Сжорського"
ев. мартин
Львiвський державний ушверситет безпеки життeдiяльностi
НА. СПОДИНЮК, C.e. ЛЯСКОВСЬКА
Нацiональний унiверситет "Львiвська полтехшка"
1НФОРМАЦ1ЙН1 ГРАФ1ЧН1 ЗАСОБИ ПОДАННЯ ПРОСТОРУ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРОМИСЛОВИХ БУД1ВЕЛЬ
Запропонован графiчнi засоби прикладной багаmовимiрноi геометра щодо подання i до^дження багатовидiв та гтерповерхонь температурних полiв промислових будiвель на прикладi тфрачервоних систем опалення з витяжною системою вентиляци пташниюв. Одержанi експериментальнi графiчнi залежностi розподшу температурних полiв у поперечному перерiзi тфрачервоного нагрiвача. Пiдтверджена сталкть температурного поля по вст ширит примiщення пташника. Показано, що i-зотерми являють частинш перерiзи температурного поля при фтсованому .значены ширини y = yi
тфрачервоного нагрiвача. Встановлено, що геометрична модель температурного поля реалiзуeться багатовидом чотиривимiрного ев^дового простору Е4, вимгри якого становлять геометричнг розмгри примiщення будiвлi пташника i числовi значення температур для визначених експериментальних iзотерм температурного поля.
Ключовi слова: прикладна багатовимiрна геометрiя, багатовиди, температурне поле, iзотерми, пташники.
Е.Н. ГУМЕН
Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского"
Е.В. МАРТЫН
Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности
Н.А. СПОДЫНЮК, С.Е. ЛЯСКОВСКАЯ
Национальный университет "Львовская политехника"
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВА ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Предложены графические средства прикладной многомерной геометрии по представлению и исследованию разновидностей и гиперповерхностей температурных полей промышленных зданий на примере инфракрасных систем отопления с вытяжной системой вентиляции птичников. Получены экспериментальные графические зависимости распределения температурных полей в поперечном сечении инфракрасного нагревателя. Подтверждена устойчивость температурного поля по всей ширине помещения птичника. Показано, что изотермы представляют частные сечения температурного поля при фиксированном значении ширины y = y инфракрасного нагревателя. Установлено, что геометрическая
модель температурного поля реализуется многообразием четырехмерного евклидова пространства Е4, измерения которого составляют геометрические размеры помещения здания птичника и числовые значения температур для определенных экспериментальных изотерм температурного поля.
Ключевые слова: прикладная многомерная геометрия, многообразия, температурное поле, изотермы, птичники.
О.М. GUMEN
National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
Ye.V. MARTYN
Lviv State University of Life Safety
N.A. SPODYNIUK, S.Ye. LYASKOVSKA
National University "Lviv Polytechnic"
INFORMATION GRAPHIC MEANS FOR REPRESENTATION OF THE TEMPERATURE FIELD
SPACE OF INDUSTRIAL BUILDINGS
The proposed graphical means of applied multidimensional geometry on the representation and study of varieties and hyperperiodic temperature fields of industrial buildings on the example of infrared heating systems with exhaust ventilation of poultry houses. The obtained experimental graphical dependences of the distribution of
temperature fields in the cross section of the infrared heater. The stability of the temperature field over the entire width of the house was confirmed. It is shown that isotherms represent particular sections of the temperature field for a fixed value of the width y = y of the infrared heater. It is established that the geometric model of the
temperature field is realized by the varieties of the four-dimensional Euclidean space E4, the measurements of which are the geometric dimensions of the house building and the numerical values of the temperatures for certain experimental isotherms of the temperature field.
Keywords: applied multidimensional geometry, manifolds, temperature field, isotherms, poultry houses.
Постановка проблеми
Поступ у розвитку людського суспшьства визначаеться прогресом у вдосконаленш його духовних цшностей i зростанням матерiальних благ. Остання складова набула на сучасному етат свого бурхливого зростання за рахунок вдосконалення промислових i харчових технологш, використання новггшх досягнень науки у розвитку, зокрема, тваринництва. Для вирощування молодняка м'ясних порвд, наприклад птищ, передбачеш агропромисловi комплекси, яш включають замкнутий цикл системи шдготовки i реалiзацií годiвлi птищ, li утримання i вирощування до досягнення стандартних параметрiв щодо в^, ваги та утилiзацil вiдходiв тощо.
Щдвищення результативностi у технологiчному процес вирощування птицi м'ясних порiд залежить першочергово вiд умов ii утримання. Промисловi будiвлi, пташники, побудованi за умови, в переважнш бiльшостi, перебування птицi у клiтках. Необх1дний температурний режим, комфортний у кожнiй клпщ перебування птицi, забезпечують з використанням нагрiвачiв, а видалення шк1дливих газiв з примiщення ввдбуваеться за рахунок використання вентиляцшних систем рiзного типу. Проте сучасш вимоги до економи енергп передбачають використання вiдповiдних енергоощадних технологiй опалення та вентиляцп. Рацюнальний вибiр та використання теплового та вентиляцшного устаткування певного типу вимагае першочергово дослвдження розподiлу температур у зош перебування клiток з птицями з подальшим використанням експериментальних даних i теоретичних напрацювань для ошгашзацп роботи теплонагрiваючих i вентиляцiйних систем.
AH^i3 останшх дослiджень i публжацш
В Украíнi та за кордоном придметься належна увага розвитковi та використанню енергоощадних технологiй у агропромисловому комплексi [1,2]. Розроблена система шфрачервоного опалення промислових примiщень пташник1в на засадах використання шфрачервоного на^вача i витяжного зонта [3]. Побудованi експериментально одержат епюри швидкостей витяжного повиря. Результати проведених дослiджень уможливлюють дати належну оцiнку зони дИ витяжного зонта та розпод^ геометрп поля швидкостей у ввдповщних поперечних перерiзах. Наукова розробка [3] наводить результати експериментальних дослщжень кiлькостi локалiзованоl витяжним зонтом теплоти при опаленнi примщення пташника iнфрачервоними випромiнювачами. На приклащ розробленого експериментального устаткування для дослщження температури внутрiшнього повiтря в зош перебування птищ дослiджена робота системи шфрачервоного опалення у поеднанш з мюцевою вентиляцiею на засадах аналiзу одержаних експериментально графiчних залежностей температури повиря в зонi перебування птиш [4]. Також були одержанi графiчнi залежностi кiлькостi локалiзованоí теплоти зонтом вщ витрати витяжного повiтря та теплово! потужностi нагрiвача. Аналiз лиературних джерел пiдтвердив необхiднiсть узагальнення експериментальних дослщжень у напрямку розбудови шформацшних графiчних засобiв подання геометри простору температурного поля промислових будiвель на приклащ пташник1в iз застосуванням теорп геометрií фазового багатовимiрного простору [5].
Мета дослщження
Реалiзацiя завдання забезпечення належного рiвня функцiонування агропромислових комплекав, зокрема, через розбудову i особливо через оргашзацш пiдвищення функцiонування промислових будiвель на прикладi пташник1в потребуе проведення геометричного аналiзу виконаних експериментальних дослщжень iнфрачервоноí системи опалення з побудовою геометричних образiв, що моделюють температурне поле в зонi знаходження клiток з птицею. Вимагае геометричного обгрунтування також експериментально знята картина iзотерм у поперечному перерiзi зони ди iнфрачервоного випромiнювача для шдвищення результативностi роботи (комфортностi перебування птиш) при зниженш енергозатрат.
Мета дослщження полягае у вивченнi геометричноí картини iзотерм та розробленнi iнформацiйних графiчних засобiв подання геометрií фазового багатовимiрного простору параметрiв температурного поля у загальному об'емi промислових будiвель на приклащ примiщень для утримання птищ.
Викладення основного матерiалу дослiдження
Аналiз температурного поля, яке створюють у промислових будiвлях, проводився з використанням експериментально1 установки, яка iмiтувала реальш тепловi процеси в примiщеннi.
При постановщ експерименту враховувався температурний фактор: основна вимога у забезпеченш належного мшроктмату полягае у пiдтриманнi належноí комфортно! температури повiтря. Рух повиря, його
перемшування здшснювалось з урахуванням rpaAieHra температури при наявностi зон нагрггого i холодного повпря у загальному об'eмi промислово! будiвлi.
Експериментальне устаткування для дослвдження геометрп температурного поля змонтовано ввдповщно до схеми (рис.1).
Рис. 1. Схема експериментального устаткування
Головний елемент устаткування, шфрачервоний на^вач 1 типу NL-12R, встановлений на висоп h=2 м. Числове значення висоти е найбiльш оптимальним з точки зору перебування птиц у кликах та li поточного обслуговування. Для визначення числових значень температури повиря передбачений термоанемометр 2 типу АТТ-1004 з датчиком температури в зош обслуговування пiд шфрачервоним нагрiвачем 1. Вимiрювання температури здшснювалось у фжсованих точках робочого простору тд iнфрачервоним нагрiвачем 1 iз використанням координатника 3.
У процеа експерименту здiйснювались замiри значень температури у фшсованих точках простору при увiмкненому iнфрачервоному нагрiвачi. Значення температури для опорних i допомiжних точок рееструвались у поперечних перерiзах 1-1 робочого простору при постшних величинах координати y = const (рис. 2).
У 1 х
/
/ 11
У;
Рис. 2. П.ницина 1-1 ввдбору значень температури в робочому простор1
За поточними значениями температури при фжсованих координатах x, h i y будуеться дiаграма розподiлу температур у сiчнiй площиш 1-1 робочого простору при постшному числовому значеннi його ширини y ^ = const.
Характер розподiлу температур повiтря в перерiзi 1-1 робочого простору вказуе на наявшсть лiнiй з однаковою температурою, iзотерм. Геометрично кожна iзотерма е перерiзом поверхнi t = t(x, h) сiчними площинами рiвня tj = const для значень, приведених на рисунку 3 температур. Для подальшого геометричного анал1зу зручно розглянути частину проекцiй температурного поля з iзотермами, наприклад, ti = 18°, 12 = 19°, 13 = 23° (рис. 3).
Рис. 3. Проекщя температурного поля з 1зотермами
ft =180, t2 =190, t3 =230
Для прийнятого nepepi3y 1-1 робочого простору 3i слщом yj = const маемо, що значення температур tj, t2, t3 можна розглядати як слiди счних площин поверхнi температурного поля (рис. 4).
Рис. 4. Комплексний кресленик поверхн1 температурного поля
Комплексний кресленик дае змогу одержувати iзотерми, побудова яких за умов i можливостей проведения експерименту важкодоступна. Так, на рисунку 5 будуеться iзотерма для значення ? = 21° .
Рис. 5. Побудова 1зотерми для t = 21°
Комплекснi кресленики поверхнi температурного поля (рис. 4, 5) е повними, дають змогу визначати температуру в будь-якш точц площини перерiзy 1-1, а використання додаткового поля дозволяе будувати залежносп h = f (t) для заданого значення координати xj = const (рис. 6).
Ь,м
1,2л
1,3-
1,4-
t.°C
-4 Н—I—11,1--1—t—I—I—к^Ч—t—I—t—I—I—t-
25 20 15 10 5 0 0.1 02 03 0,4 Ol 0,6 0,7 OS 0,9 1,0 1,1 12 5 -
10-
20 -:
t.c
Рис. 6. Побудова залежносп h = f(t0) при xt = const
Приведенi графiчнi залежностi h = h(x), одержат при tj = const i h = h(t), одержанi при xi = const, складають дшсш зображення nepepi3iB noBepxHi t = t(h, x) температурного поля тривимiрного тдпростору Oxht чотиривимiрного фазового простору Oxhty. Такий простiр е окремим випадком лiнiйного багатовимiрного дшсного проективного простору:
Проведенi експериментальнi дослщження теплових процесiв у робочому просторi з використанням iнфрачервоного нагрiвача показали обмежешсть можливостей одержання в лабораторних умовах окремих залежностей 1х парамет^в. Встановлено, що тепловий процес е чотирипараметричним, i його модель реалiзуeться багатовидом у чотиривимiрному фазовому просторi Охк1у. Практичне значения мають його проекци у тривимiрних тдпросторах ОхЫ i Охку. Отже, використання геометричних методiв та шформацшних графiчних засобiв дозволяе будувати додатковi практично значущi графiчнi залежиостi параметрiв у двовимiрних площинах i, виконавши 1х вiзуалiзацiю у тривимiрних просторах, оцшити тенденцiю змiни температури в будь-яких координатних точках робочого простору.
Список використаноТ лiтератури
1. Волков О.Д. Проектирование вентиляции промышленного здания / О.Д. Волков. - Х.: Вища школа, ХДУ,
2. Bakowski K. Sieci i instalacje gazowe / K. Bakowski // Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. - Warszawa, 2002.
- p. 655.4. Schwank.
3. Сподинюк Н.А. Дослвдження ефективносп роботи витяжного зонта конструкцй' шфрачервоного нагр1вача / Н.А. Сподинюк, В.М. Желих // Теор1я i практика буд1вництва: Вюник НУ "Льв1вська полггехшка". -Льв1в, 2010. - №664. - С. 235-238.
4. Сподинюк Н.А. Забезпечення мжроктмату в примщениях пташнишв / Н.А. Сподинюк, В.М. Желих // Теорiя i практика будiвництва: Вюник НУ '^bBiBCbra полiтехнiка". - Львiв, 2008. - №627. - С. 197-200.
5. Гумен О.М. Геометрiя проективних и-просторiв щодо перебiгу технолопчних процесiв у дослiдженнях багатопараметричних систем / О.М. Гумен, С.£. Лясковська // Прикладна геометрiя та шженерна графiка.
- Вип. 4. - Т. 49. - Мелггополь: ТДАТУ, 2011. - С. 89-94.
Висновки
1989. - 240 с.
