МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОХЛАЖДАЮЩИХ ПАНЕЛЕЙ В КАНАЛИЗАЦИОННЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯХ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ УДК 628.2:536.2

DOI: 10.22227/1997-0935.2021.10.1378-1387

Моделирование тепловых режимов охлаждающих панелей в канализационных насосных станциях

Виталий Иванович Прохоров1, Мухаммет Азатович Разаков1'2

1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

(НИУ МГСУ); г. Москва, Россия; 2 Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»

(НИУ «МЭИ»); г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ

Введение. Рассмотрен новый способ охлаждения некоторых функциональных зон в городской канализационной насосной станции (КНС). Для моделирования стационарного теплового режима панели ПЛИ использовались работы В.А. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомела, В.Н. Богословского, предыдущие работы авторов данной статьи. Материалы и методы. Представлен физико-математический способ моделирования стационарных и нестационарных тепловых явлений в панели ПЛИ. Исследованы возможности моделирования тепловых режимов ПЛИ панели в зависимости от места установки данного устройства в городской КНС. Приведены теоретические характеристики воздуха, подогретого в этом устройстве, а также некоторые результаты обследования грабельного отделения в высоковольтной городской КНС, расположенной в г. Москве. Проведены расчеты тепловых поступлений и тепловых потерь различных конструктивных элементов панели ПЛИ с помощью теории подобия. Изучена возможность использования иных, в том числе эмпирических данных, для определения некоторых коэффициентов, участвующих сч сч в моделировании. Показаны возможности применения различных коэффициентов теплоотдачи при моделировании

тепловых режимов панели ПЛИ. Доказана справедливость разработанных моделей посредством сравнения отклонений в уравнении теплового баланса панели ПЛИ.

Результаты. Разработана физико-математическая модель тепловых режимов работы панели ПЛИ для городской § КНС. Даны рекомендации о применении различных коэффициентов теплоотдачи при моделировании тепловых ре-

> Л жимов панели ПЛИ. Проведен численный эксперимент моделирования одной панели ПЛИ в условиях КНС.

2 "7 Выводы. Полученная физико-математическая модель может быть использована для инженерных расчетов при под-

о о

N N

О О

to со

(О

ш

боре характеристик панели ПЛИ, а также уточнения распределения тепловых потоков от панели ПЛИ.

£ КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: лучистая панель, панель ПЛИ, теория подобия, канализационная насосная станция, тепло-

1 JE вой режим

Д . Благодарности. Авторы выражают благодарность АО «Мосводоканал» и НИУ «МЭИ» за предоставленное оборудо-

2 вание и возможность обследования канализационных насосных станций в г. Москве в холодный период года.

Я "S

О ф ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Прохоров В.И., Разаков М.А. Моделирование тепловых режимов охлаждающих панелей

о в канализационных насосных станциях // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. Вып. 10. С. 1378-1387. DOI: 10.22227/1997-

0935.2021.10.1378-1387

2;

0 § Автор, ответственный за переписку: Виталий Иванович Прохоров, ProhorovVI@mgsu.ru.

1 °

w« 22 2

с-1 Thermal modes simulation of cooling panels in waste water pumping £ ^ stations

Ю о

S « -

о EE a> ^

T- 5*

Vitaly I. Prohorov1, Muhammet A. Razakov1'2

1 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); Moscow,

Russian Federation;

$ о 2 NationalResearch University "Moscow PowerEngineeringlnstitute" (MPEI);Moscow, RussianFederation О Э ABSTRACT

L W

g О Introduction. Authors considers a new method of cooling some functional areas in a city sewage pumping station. They

H ® have used the works of Isachenko V.A., Osipov V.A., Sukomel A.S., Bogoslovsky V.N. to simulate the PLI panel's stationary

* thermal regime.

¡3 ^ Materials and methods. Authors have considered the mathematical modeling of stationary and non-stationary thermal

® ^ phenomena in the PLI panel in this paper. There are the possibilities of modeling the thermal modes of the panel PLI which depending on the place of installation of this device. Authors have given the theoretical characteristics of the heated air in

1378 © В.И. Прохоров, М.А. Разаков, 2021

Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

в канализационных насосных станциях

this device and some results of survey in a high voltage urban waste water pumping station in Moscow. There are the heat inputs and heat losses calculations of PLI panel's various structural elements which carried out using the theory of similarity in this article. Researchers considered the possibility of use other empirical results to determine some of the coefficients which involved in modeling. It has been presented different heat transfer coefficients which could be used in thermal conditions model of PLI panel. There are the validation of the developed models which proved by comparing the deviations in the heat balance equation of the PLI panel.

Results. Authors has developed a physical and mathematical model of PLI panel's thermal modes for a sewage pimping station. Authors have given the recommendations on the possibility of using the different heat transfer coefficients in PLI panel's thermal conditions modeling process. A numerical experiment was carried out to simulate one PLI panel under the conditions of a sewage pumping station by researchers in this paper.

Conclusions. According to the information, this physical and mathematical model can be used for engineering calculation when engineer is selecting the characteristics of PLI panel and also it could be used to clarifying the distributions of heat flow from PLI panel.

KEYWORS: radiant panel, panel PLI, similarity theory, waste water pumping station, thermal conditions

Acknowledgements: The are grateful to JSC Mosvodokanal and MPEI for the equipment and the opportunity to inspect the sewage pumping stations in Moscow during the cold season.

FOR CITATION: Prohorov V.I., Razakov M.A. Thermal modes simulation of cooling panels in waste water pumping stations. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2021; 16(10):1378-1387. DOI: 10.22227/19970935.2021.10.1378-1387 (rus.).

Corresponding author: Vitaly I. Prokhorov, ProhorovVI@mgsu.ru.

ВВЕДЕНИЕ

Ввиду сложности теплофизических процессов математическое описание тепловлажностного режима помещения — непростая задача. При создании математической модели необходимо отыскать большое количество сведений об источниках теплоты и холода. В гражданских зданиях данный процесс обычно упрощается из-за отсутствия многих источников специального технологического характера. В промышленных зданиях при моделировании следует учитывать более сложную технологическую и геометрическую обстановку. Помимо моделирования самих тепловых процессов, требуется отобразить их связь с работой инженерных систем, поддерживающих воздушно-тепловой микроклимат в здании. Функционирование инженерных систем не только напрямую зависит от технологического процесса, но иногда является его составной частью (например, в полиграфии). При моделировании их работы это приходится принимать во внимание.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В некоторых промышленных зданиях обеспечение микроклимата усложняется наличием громоздкого технологического оборудования. Например, в публикациях В.М. Уляшевой и других авторов рассмотрена система вентиляции помещения машинного зала, где размещена газотурбинная установка (ГТУ) [1-3]. ГТУ занимает около 20 % объема помещения и служит главным источником избытков теплоты в сооружении. Еще один пример — машинный зал канализационной насосной станции (КНС), в котором находятся насосные установки с высоковольтными электроприводами, они — главные источники тепловых выделений в данном помещении.

Другие источники теплоты в КНС представлены в работах [4, 5]. Согласно требованиям СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения» минимальная ширина проходов между электродвигателями должна составлять 0,7 м. Эту норму часто невозможно соблюсти при устройстве местной системы вентиляции (воздушного душирования). Поэтому предлагается подача воздуха непосредственно на электродвигатели с помощью воздуховода равномерной раздачи с отделителями потока [6-9], а также установка охлаждающих лучисто-конвективных панелей ПЛИ в рабочей зоне последнего этажа с выпуском воздуха. На рис. 1 представлена принципиальная схема КНС с указанием места размещения панелей [10]. На рис. 2 показана принципиальная модель панели ПЛИ [11]. Стоит отметить, что тепловые избытки от электродвигателей направляются в рабочую зону на первом этаже, что вызывает только локальное (напротив электродвигателя) увеличение температуры воздуха, а на самом верхнем этаже, где находится тепловой пункт, наблюдается общее увеличение температуры воздуха.

Помимо машинного зала КНС, панель ПЛИ предлагается расположить и в грабельном отделении вместо люка грабельной решетки или под потолком над грабельной решеткой. В зоне над люком отмечаются интенсивные выделения вредных газов и паров влаги, которые способствуют разрушению конструктивных элементов сооружения. На рис. 3, 4 приведены последствия выделения вредных газов и избытков влаги, которые были выявлены в ходе обследования КНС в г. Москве с помощью тепловизора Fluke TiS20+ (США). Данный процесс одинаков с разрушением канализационных трубопроводов, описанным различными исследователями [12-18].

Для моделирования теплообмена между панелью ПЛИ и воздухом в помещении требуется создание математической модели. При этом необходимо учи-

< п

iH

з_ G Г

0 СО n СО

1 <

< -»

J CD

U -

r i

n °

< 3 О

oi

О n

CO CO

l\J со

0

1

CO CO о о

< )

I!

® ®

л *

o> n

1 T

s У с о <D Ж

II

О О

2 2 О О 10 10

22

О О

2 2

о о

1 I

¡г <и

U 3 > (Л С И

2

U <о

<0 щ

¡1 ф О)

о ё

Рис. 1. Разрез КНС: А — административный блок; Б — машинный зал; В — грабельное отделение; 1 — входной трубопровод со сточными водами; 2 — резервуар со сточными водами; 3 — насос для перекачки сточных вод; 4 — напорная линия трубопровода со сточными водами; 5 — место установки панелей ПЛИ в машинном зале Fig. 1. Section of the SPS: A — civil part of building; B — machine room; C — rake room; 1 — input pipeline with waste water; 2 — tank with waste water; 3 — pump for waste water pumping; 4 — pressure line of the pipeline with waste water; 5 — place of PLI panels installation in the machine room)

<л

(Л

.E о

^ a Ю о

s 1

о E

fee

a> ^

T- ^

E

22 J > A

■8 I

El

О И

тывать, что панель омывается одним и тем же воздухом с двух сторон. Воздух с каждой стороны ПЛИ панели, как правило, характеризуется отличными друг от друга теплофизическими характеристиками. С целью моделирования процесса теплообмена можно использовать уравнение теплопередачи через плоскую стенку при граничных условиях 3-го рода при постоянном значении коэффициентов теплоотдачи, так как теплоотдающей и тепловоспринимающей (внутри ПЛИ панели) средами служит один и тот же воздух. Для расчета теплового режима панели ПЛИ воспользуемся следующим балансовым уравнением:

01 = 02 ± вз ± 04 ± вз,

где в1 — тепловая мощность потока воздуха, входящего в панель ПЛИ, Вт; в2 — тепловая мощность потока воздуха, выходящего из панели ПЛИ, Вт; в3 — тепловая мощность потока воздуха в помещении, Вт; в4 — тепловая мощность потока среды, оказывающей влияние через противоположную внешнюю плоскость панели ПЛИ, Вт; вз — тепловая

мощность потока среды, оказывающей влияние через внешние боковые плоскости панели ПЛИ, Вт.

Рис. 2. Принципиальная модель панели ПЛИ: 1 — внутренние перегородки; 2 — каналы для прохода воздуха; 3 — приточная щель; 4 — козырек Fig. 2. Blueprint of the PLI panel: 1 — inside partitions; 2 — channels for air; 3 — supply slot for air; 4 — visor

делением (трансформаторной) и панелью ПЛИ или иным помещением, находящимся над грабельным отделением.

Рис. 3. Фотография зоны над открытым люком в грабельном отделении насосной станции: 1 — межэтажное перекрытие над помещением трансформаторной; 2—места разрушения плиты перекрытия; 3 — воздуховод вытяжной системы вентиляции

Fig. 3. Photo of the area above the open trapdoor in the rake room of the pumping station: 1 — overlap between floors above the transformer room; 2 — places of the floor slab destruction; 3 — air duct of the exhaust ventilation system

15.5 °C

JLflraacrfp^npä

BD2W2/2B ÎB.06 39

E. 0 92 ВС: 2TC

Рис. 4. Термограмма зоны над открытым люком в грабельном отделении насосной станции, полученная с помощью тепловизора Fluke TiS20+

Fig. 4. Thermal image of the zone above the open trapdoor in the rake room of the pumping station which was made with the thermal imager Fluke TiS20+

На рис. 5 представлена схема теплообменных процессов. При расположении панели под потолком грабельного отделения и в машинном зале температура окружающего воздуха для Q4, Q5 одинакова. Если панель размещена вместо люка в грабельном отделении, температуру в коэффициенте Q5 можно принять равной температуре пола в рабочей зоне грабельного отделения. Когда панель находится под потолком теплообмен ДQ3_1, может заменяться на теплообмен между помещением над грабельным от-

Рис. 5. Теплообмен панели ПЛИ с окружающими средами (воздухом, конструктивными элементами здания) Fig. 5. Heat exchange process of the PLI panel and the environment (air, structural elements of the building)

Согласно рис. 5 получаются следующие тепло-обменные процессы:

де^=Д05-1 ± Aß« ± дез-:,

где Aß1-2 — количество теплоты, полученное в результате теплообменных процессов панели ПЛИ и окружающих сред, Вт; Aß5-1 — теплообмен между воздухом или полом в помещении и воздухом в панели ПЛИ, Вт; Aß4-1 — теплообмен между воздухом (оказывающим влияние через противоположную внешнюю плоскость) в помещении и воздухом в панели ПЛИ, Вт; Aß3-1 — теплообмен между воздухом в помещении и воздухом в панели ПЛИ, Вт.

Можно отметить, что при теплообмене между полом в помещении и воздухом в панели ПЛИ для моделирования необходимо применение стандартного уравнения теплопроводности. Пол в данном случае нагревает три грани панели при непосредственном контакте, но одна вертикальная грань будет нагреваться воздухом с лотка со сточными водами. С целью определения количества теплоты, полученного от те-плообменных процессов панели ПЛИ с окружающими средами, применяется уравнение:

AQ1-2 = CmpV(t1 - Î2)Sr,

где cm — массовая теплоемкость воздуха, кДж/кгК; р — плотность воздуха, кг/м3; V — объемный расход воздуха, м3/с; t1 — температура входящего (приточного) в панель ПЛИ воздуха, °С; t2 — температура воздуха на выходе из панели ПЛИ, °С; 5т — время теплопередачи, с.

Теплообмен между воздухом в грабельном отделении или воздухом (воздухом с газовой фазой

< п

8 8 iH

3_

G Г

S 2

0 СО n СО

1 <

< -»

J со

U -

r I

n °

< 3 o

oî

О n

со со

м со

0

1

СП СП о о

< )

I!

® ®

л *

о> п

I т

s У с о (D *

I I

О О

M 2 О О 10 10

сч N

О О

N N

О О

г г

¡г <и

и 3

> (Л

с «

и <о

<0 щ

¡1

<и а

о ё

сточных вод) внутри панели ПЛИ ДQ3_1, ДQ4_1, ДQ5-1 (случай без пола) рассчитывается по формуле [19]:

АО = -

5т

(а+ акг )(алг+1 + акг+1) + V '=п 5хг

^ г=1

(алг +акг ) + (алг+1 + акг+1)

к

где Д/—разность температуры воздуха внутри и воздуха снаружи ПЛИ панели, °С; — площадь поверхности теплообмена, м2; 5т — время теплопередачи, с; акг- — конвективная составляющая теплоотдачи /-ной и /+1 поверхности, Вт/м2°С; ал/ — лучистая составляющая теплоотдачи /-ной и /+1 поверхности, Вт/м2°С; X — коэффициент теплопроводности материала /-го слоя конструкции панели ПЛИ, Вт/мК; 5х/ — толщина материала /-го слоя конструкции панели ПЛИ, м.

Так как в реальных переменных условиях коэффициент лучистой теплоотдачи (наружной и внутренней) практически невозможно вычислить, то его определение предлагается производить по формуле Стефана - Больцмана [20, 21]:

1

[(1/61 ) + (1/е2 )-1]

фС0 X

а лг =-

Ол

Т

х пов.1 100

[ пов.2 100

^пов.1 ^пов.2

^пов.1 ^пов.2

(Л

сл

.Е о

^ с

ю о

£ !

о ЕЕ

О) ^

т- ^

£

22

> А ■8 Е!

О (Я

а кг = -

Кик

йэ '

го диаметра трубопровода прямоугольного сечения используется следующая формула:

2аЬ

йэкв = ~Т,

а + Ь

где а — длина прямоугольника, м; Ь — ширина прямоугольника, м.

Общий случай критериального уравнения конвективного теплообмена представлен выражением

[19]:

л0,25

Ш = сЯепОгЬРг" '

Рг

Рг

где с, п, Ь, т — экспериментальные числовые показатели (ниже приведены конкретные значения для панели ПЛИ); Яе — число Рейнольдса; вг — число Грасгофа; Рг—число Прандтля; Ргст—число Прандт-ля при температуре стенки; (Рг/Ргст)0,25 — поправка, учитывающая направление теплового потока.

Другие основные числа подобия, используемые при установлении коэффициента конвективной теплоотдачи, рассчитываются следующими формулами

[19]:

Яе =

и вг =

^ 3вАТ = gl 3АТ

V2 Ту2

где /пов 1 — температура теплообменной поверхности № 1, °С; /пов2 — температура теплообменной поверхности № 2, °С; е1 — степень черноты серого тела № 1; е2 — степень черноты серого тела № 2; Со — коэффициент излучения абсолютного черного тела, Вт/м2К4; ф — коэффициент облученности одного тела другим телом.

Коэффициент конвективной теплоотдачи от стенки к внутренней среде (входящего приточного воздуха) в панели ПЛИ следует определять подобно течению воздуха в канале квадратного поперечного сечения с помощью теории подобия [19]:

где ^ — средняя скорость течения воздуха внутри панели ПЛИ, м/с; V — коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с; g — ускорение свободного падения, м/с2; в — коэффициент объемного расширения, К-1; ДТ — разность температуры между поверхностью и наружной средой (воздухом), К; Т — температура внутренней среды, К.

Для определения скорости течения воздуха внутри панели ПЛИ используется выражение:

Ь

V =

3600/'

где Ми — число Нуссельта; X — коэффициент теплопроводности, Вт/мК; йэ — эквивалентный диаметр канала, м.

Согласно сведениям М.А. Михеевой, В.П. Исаченко и других авторов для квадратных сечений при расчете коэффициента конвективной теплоотдачи возможно использование значения эквивалентного диаметра, который дает удовлетворительные результаты значений в сравнении с экспериментальными данными и может применяться в инженерных расчетах [19]. Поэтому для определения эквивалентно-

где Ь — расход воздуха, м3/ч; / — средняя площадь поперечного сечения внутренних каналов для прохода воздуха, м2.

Площадь поперечного сечения для прямоугольного канала рассчитывается по известной формуле / = аЬ.

Характер движения воздуха внутри панели (режим) может быть ламинарным или турбулентным, в связи с этим экспериментальные числовые показатели у критериального уравнения могут быть различны. Для ламинарного режима (Яе < 2300, вг • Рг < < 8 • 105) применяется выражение [19]:

№ = 0,15Re0' Pr

0,33 т>,0,43

Рг 0,25

Рг

V ст у

Для воздуха при вязкостно-гравитационном (Яе < 2300; вг • Рг > 8 • 105) и турбулентном (Яе > 104)

X

режимах течения воздуха возможно применение следующих выражений:

Вязкостно-гравитационный [19]:

Ми = 0,13Ке°'33Ог0'1.

Турбулентный режим [19]:

Ми = 0,018Ке°'8ег.

Также существует поправочный коэффициент е, который выявляется в зависимости от вида участка. Для участков воздуховода е{ используется формула:

вертикальной поверхности возможно использование выражения из работы [19]:

Ми = 0,6950г0'25.

При вг • Рг > 6 • 1010 и числе Рг ~ 0,7 применяется формула:

№ = 0,1330г0 33.

Для горизонтальных поверхностей при условии 103 < вг • Рг < 109 и числе Рг ~ 0,7 справедливо выражение:

Ми = 0,460г0,5.

е, = 1 +

I / й'

где I—длина прямого участка, м; ё — эквивалентный диаметр участка воздуховода, м.

Для изогнутых участков применяется коэффициент еиз, на который умножается коэффициент конвективной теплоотдачи. Он вычисляется по формуле:

= 1 +

1,77

Т/Ё'

где ё — эквивалентный диаметр воздуховода, м; Я — радиус змеевика, м.

Возможно считать для первоначальных расчетов, что радиус змеевика с прямоугольным поперечным сечением трубы эквивалентен радиусу змеевика с круглым поперечным сечением трубы. Для панели ПЛИ также предлагается использование коэффициента еиз ввиду подобности устройства змеевиковых каналов и каналов внутри панели. Коэффициент конвективной теплоотдачи от наружной среды (воздуха в помещении) к панели ПЛИ можно определять по экспериментальным данным обследований ограждающих конструкций В.Н. Богословского. Этот коэффициент, по его информации, зависит от ориентации нагретой поверхности и рассчитывается по выражениям [22]: для горизонтальной поверхности, обращенной нагретой стороной вверх:

а к.н.=и^СТ!-^ •

Для горизонтальной поверхности, обращенной нагретой стороной вниз:

а

,н.= 2,26^СТ1 - •

Для вертикальной поверхности:

а к.н.=и^СТГ-^,

где — температура воздуха в помещении; tст — температура на поверхности стенки панели ПЛИ, которая в первом приближении может быть принята равной температуре воздуха внутри панели.

Также возможно применение критериального уравнения конвективного теплообмена и теории подобия. При 103 < вгРг < 109 и числе Рг ~ 0,7 для

Также необходимо учитывать, что если нагретая сторона направлена вверх, то коэффициент теплоотдачи нужно увеличить на 30 %, а при направлении вниз уменьшить на 30 % [22]. В качестве определяющей температуры принимается температура среды в помещении или канале.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В высоковольтных КНС из-за особенностей сооружений, массивности конструкций и наличия мощного потока воды, изменение теплового режима здания происходит менее интенсивно, чем в аналогичных сооружениях иного назначения. Поэтому при моделировании нестационарного теплового режима панели ПЛИ для КНС можно принять, что данный процесс является квазистационарным [23], и при расчетах считать, что температура воздуха, выходящего из панели ПЛИ, будет зависима от температуры окружающего панель воздуха, изменение которой, в свою очередь, может быть описано функцией от времени.

В табл. 1 представлены возможные варианты расчета коэффициента теплоотдачи при различных расположениях ПЛИ панели в здании КНС.

В табл. 2 описаны результаты численного моделирования теплового режима одной панели ПЛИ в зависимости от ее расположения в городской КНС при определенных стационарных условиях и расходе воздуха 250 кг/ч.

В табл. 3 приведено распределение тепловых поступлений в панель ПЛИ в зависимости от ее расположения в городской КНС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенный численный эксперимент доказывает справедливость разработанной математической модели. Точность результатов находится в пределах инженерной погрешности ±10 %.

Расположение панели ПЛИ в здании канализационной насосной станции влияет на ее стационарный тепловой режим. При нахождении устройства на последнем этаже машинного зала количество тепловых поступлений на большие по площади плоскости (передняя и задняя) составляет 87,5 % от сум-

< п

о Г и 3

0 СО п С/5

1 2

< -»

о со

и -

Г I

< 3 О

о5

О п

со со

м со

0 ^

1

СП СП о о

< ) ® ®

л '

О» 00

1 £

(Я п (Я у

с о

® X

оо

2 2 О О 2 2

марных поступлений теплоты. При расположении панели под потолком грабельного отделения 70,6 % тепловых поступлений приходится на переднюю часть панели. Если устройство установлено вместо

люка в лотке со сточными водами, то большая часть тепловых поступлений — 94,2 % приходится на поступления теплоты от боковых граней — пола грабельного отделения с температурой 23 °С.

Табл. 1. Таблица возможности применения различных коэффициентов теплоотдачи при моделировании тепловых режимов панели ПЛИ в КНС

Table 1. Table of the heat transfer coefficients use possibility in modeling process of the PLI panel thermal modes at the pump station

Вариант расположения ПЛИ панели в помещении PLI panel location option in the room Коэффициент конвективной теплоотдачи на наружную поверхность 4 Coefficient of convective heat transfer to the outer surface 4 Коэффициент конвективной теплоотдачи на наружную поверхность 3 Coefficient of convective heat transfer to the outer surface 3 Коэффициент конвективной теплоотдачи на внутреннюю поверхность Coefficient of convective heat transfer to the inner surface Коэффициент лучистой теплоотдачи на наружную поверхность 4 Radiant heat transfer coefficient to the outer surface 4 Коэффициент лучистой теплоотдачи на наружную поверхность 3 Radiant heat transfer coefficient to the outer surface 3 Коэффициент лучистой теплоотдачи на внутреннюю поверхность Radiant heat transfer coefficient to the inner surface

Панель расположена вертикально в рабочей зоне последнего этажа The panel is located vertically in the working area of the last floor + + + - + -

Панель расположена горизонтально под потолком в грабельном отделении The panel is located horizontally under the ceiling in the rake compartment + - + + - -

Панель расположена горизонтально вместо люка в грабельном отделении The panel is located horizontally instead of a hatch in the rake compartment + + + + - +

N N

о о

N N

о еэ

г г

к ai

и з

> (Л

с и

ta <о

<0 <U

il

<D <D

Примечание: + — применение данного показателя обязательно;--применение данного показателя не обязательно, но возможно.

Note: + — the use of this indicator is mandatory;--the use of this indicator is optional, but possible.

О %

Табл. 2. Результаты численного эксперимента моделирования одной панели ПЛИ при условиях КНС

Table 2. Results of a numerical experiment for PLI panel modeling process under the conditions at a sewage pumping station

Вариант расположения ПЛИ панели в помещении PLI panel location option in the room t °С 'окр' ^ At1-2, °С A2i-2/SA2, %

Панель расположена вертикально в рабочей зоне последнего этажа The panel is located vertically in the working area of the last floor 30 1,0 4,2

Панель расположена горизонтально под потолком в грабельном отделении The panel is located horizontally under the ceiling in the rake compartment 23/24 0,15 1,45

Панель расположена горизонтально вместо люка в грабельном отделении The panel is located horizontally instead of a hatch in the rake compartment 23/25 4 2,3

.E о

dl"

^ с ю о

si

о EE fe о en ^

T- ^

E

22 J > A

I

si

О И

Табл. 3. Таблица распределения тепловых потоков от панели ПЛИ Table 3. Information of heat flow distribution from the PLI panel

Вариант расположения ПЛИ панели в помещении PLI panel location option in the room де5.1, % A24-1, % A23-1, %

Панель расположена вертикально в рабочей зоне последнего этажа The panel is located vertically in the working area of the last floor 12,5 27,2 60,3

Панель расположена горизонтально под потолком в грабельном отделении The panel is located horizontally under the ceiling in the rake compartment 21,0 70,6 8,4

Панель расположена горизонтально вместо люка в грабельном отделении The panel is located horizontally instead of a hatch in the rake compartment 94,2 5,0 0,8

в канализационных насосных станциях

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Уляшева В.М. Совершенствование методов расчета тепловоздушных процессов на объектах транспортировки газа : монография. СПб. : СПбГАСУ, 2011.

2. Позин Г.М., Уляшева В.М. Воздушно-тепловой режим помещений с источниками тепловыделений // Приволжский научный журнал. 2013. № 1 (25). С. 80-84.

3. Уляшева В.М. Приближенное и численное моделирование тепловоздушных процессов в помещениях с источниками тепловыделения // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2011. № 3 (627). С. 76-81.

4. Prokhorov V., Rymarov A., Razakov M., Kosarev A. Specialized method of calculating heat input from wastewater in the premises of the sewage pumping stations // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 463. P. 032073. DOI: 10.1088/1757-899X/463/3/032073

5. Прохоров В.И., Разаков М.А. Источники теплоты и холода при моделировании теплового режима канализационной насосной станции // Системные технологии. 2020. № 1 (34). С. 43-47.

6. KashurkinA., Prokhorov V. On the mutual influence of local resistances in the distribution of ventilation air // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 251. P. 03039. DOI: 10.1051/matecconf/201825103039

7. Тертичник Е.И. Расчет воздуховодов равномерной раздачи и удаления воздуха с отверстиями в стенке // Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 346-355.

8. Хужаев П.С., Сулейманов З.А., Сулеймано-ва Н.А., Поччоев М.М. Воздуховод равномерной раздачи постоянного статического давления // Вестник Таджикского технического университета. 2015. № 4 (32). С. 151-154.

9. Поччоев М.М., Сулейманов З.А. Воздуховод равномерной раздачи // Вестник Кыргызского государственного университета строительства, транспорта и архитектуры им. Н. Исанова. 2014. № 4. С. 68-72.

10. РазаковМ.А. Об организации воздухообмена в городской канализационной насосной станции // Сб. док. Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 90-летию со дня образования факультета водоснабжения и водоотведения МИСИ - МГСУ. М. : НИУ МГСУ, 2019. С. 104-106.

11. Патент № 255524 СССР МПК F24f 13/06. Панель ПЛИ / В.И. Прохоров; заяв. и патентообл. В.И. Прохоров. № 837847/29-14; заявл. 17.05.1963; опубл. 28.11.1972, Бюл. № 36.

12. Вавилов В.Е., Дзиминскайте О.Ч., Жаке-вич М. О. Газовая коррозия самотечных канализационных коллекторов // Великие реки: 2015 : тр. Кон-

Поступила в редакцию 9 июля 2021 г. Принята в доработанном виде 16 августа 2021 г. Одобрена для публикации 4 октября 2021 г.

гресса 17 Междунар. науч.-пром. форума: в 3-х т. Нижний Новгород : ННГАСУ, 2015. С. 179-181.

13. Чижик К.И., Семенов К.В., Белоокая Н.В. Микробиологическая коррозия канализационных камер и коллекторов // Вестник ИГТУ. 2014. № 11 (94). С. 180-183.

14. Орлов В.А., Крашенина Ю.Е. Запах в самотечных водоотводящих сетях и мероприятия по борьбе с ним // Системные технологии. 2019. № 1 (30). С. 41-46.

15. Мкртчян Т.М., Серпокрылов Е.Н. Обоснование конструкции самовращающегося аэратора для самотечных коллекторов сетей водоотведения // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура.

2013. № S4 (13). С. 51-52. DOI: 10.17673/Vestnik.2013. S4.15

16. Орлов В.А., Саймуллов А.В., Мельник О.В. Изучение процесса появления дурно пахнущих запахов в канализационных сетях и анализ средств их удаления // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 3. С. 409431. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.409-431

17. Parker W.J., Ryan H. A tracer study of headspace ventilation in a collector sewer // Journal of the Air & Waste Management Association. 2001. Vol. 51. Issue 4. Pp. 581-592. DOI: 10.1080/10473289. 2001.10464290

18. Vasilyev V., Stolbikhin Y. Inspecting and monitoring the technical condition of sewage collectors // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 725-726. Pp. 1319-1324. DOI: 10.4028/www. scientific.net/amm.725-726.1319

19. Исаченко В.А., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача : учебник. М. : ООО «ТИД "Арис"»,

2014. 416 с.

20. Сизов В.Д., Нестеров Л.В., Копко В.М. Влияние отражательной способности экранов на процесс теплопередачи в ограждающих конструкциях // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2016. Т. 59. № 1. С. 46-55.

21. Редько А.А., Куликова Н.В., Бурда Ю.А., Павловский С.В., Редько А.Ф., Пивненко Ю.А. Численный анализ параметров лучистой системы отопления с излучающими панелями // Проблемы региональной энергетики. 2020. № 1 (45). С. 59-70. DOI: 10.5281/zenodo.3713405

22. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. СПб. : АБОК Северо-Запад, 2006. 399 с.

23. Коршунов О.В., СлитковМ.Н., Будадин О.Н. Квазистационарность процессов теплопроводности // Энергобезопасность и энергосбережение. 2011. № 6. С. 23-26.

< п

ÍH

з_ G Г

0 СО n СО

1 <

< -»

J CD

U -

r i

n °

< 3 О

oi

O n

CO CO

l\J со

0

1

CO CO о о

< )

16

® ®

л '

o> n

1 T

s У с о <D * 1 1 oo

О О

2 2

Об авторах : Виталий Иванович Прохоров — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры теплогазоснабжения и вентиляции; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; SPIN-код: 8172-9418, Scopus: 7102859791, ResearcherID: Y-2708-2019, ORCID: 0000-0003-1650-197X; ProhorovVI@mgsu.ru;

Мухаммет Азатович Разаков — аспирант кафедры теплогазоснабжения и вентиляции; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; ассистент кафедры энергетические и гидротехнические сооружения; Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (НИУ «МЭИ»); 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14; SPIN-код: 8054-6877, Scopus: 57203503197, ResearcherID: L-4098-2018, ORCID: 0000-0002-0419-4522; muhammet@nln.ru.

Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

N N

О О

N N

О О

г г

К <D

U 3

> (Л

с и

to со

<0 <U

¡1

<D <D

О ё

СЛ СП

.Е о

^ с

ю о

S g

о ЕЕ

а> ^

т- 5*

Е

о2 °

> А

22 гЗ

■8 £ * Е!

О (Я

1. Ulyasheva V.M. Improvement of methods for calculating warm-air processes at gas transportation facilities: monography. St. Petersburg, SPbGASU, 2011. (rus.).

2. Pozin G.M., Ulyasheva V.M. Air-thermal conditions of rooms with heat emission sources. Privolzhsky Scientific Journal. 2013; 1(25):80-84. (rus.).

3. Ulyasheva V.M. Approximate and numerical modeling of warm-air processes in rooms with heat sources. Proceedings of higher education institutions. Constriction Series. 2011; 3(627):76-81. (rus.).

4. Prokhorov V., Rymarov A., Razakov M., Ko-sarev A. Specialized method of calculating heat input from wastewater in the premises of the sewage pumping stations. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018; 463:032073. DOI: 10.1088/1757-899X/463/3/032073

5. Prokhorov V.I., Razakov M.A. Heat sources at the thermal regime modelling of urban sewage pumping station. System Technologies. 2020; 1(34):43-47. (rus.).

6. Kashurkin A., Prokhorov V. On the mutual influence of local resistances in the distribution of ventilation air.MATEC Web of Conferences. 2018; 251:03039. DOI: 10.1051/matecconf/201825103039

7. Tertichnik E. Colculation of air lines of uniform distribution and removal of air apertures in a wall. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011; 7:346-355. (rus.).

8. Khuzhaev P.S., Suleimanov Z.F., Suleimano-va N.F., Pochchoev M.M. Air duct for uniform distribution of constant static pressure. Bulletin of the Tajik Technical University. 2015; 4(32):151-154. (rus.).

9. Pochchoev M.M., Suleimanov Z.F. Air duct of uniform distribution. Bulletin of the Kyrgyz State University of Construction, Transport and Architecture named after N. Isanov. 2014; 4:68-72. (rus.).

10. Razakov M.A. About the ventilation system in urban wastewater pumping station. Collection of reports of the International Scientific and Technical Conference dedicated to the 90th anniversary of the founding of the Faculty of Water Supply and Wastewater Disposal of MISS - MGSU. Moscow, 2019; 104-106. (rus.).

11. Patent No. 255524 USSR, MPK F24f 13/06. Panel PLI / V.I. Prokhorov; applicant and patentee of V.I. Prokhorov. No. 837847/29-14; appl. 17.05.1963; publ. 28.11.1972. Bull. No. 36. (rus.).

12. Vavilov V.E., Dziminskaite O.Ch., Gake-vich M.O. Gas corrosion of gravity sewers. Great rivers: 2015 proceedings of the Congress of the 17th International Scientific and Industrial Forum: in 3 volumes. Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering. Nizhny Novgorod, NNGASU, 2015; 179-181. (rus.).

13. Chizhik K., Semenov K., Belookaya N. Microbiological corrosion of sewage influent chambers and collectors. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2014; 11(94):180-183. (rus.).

14. Orlov V.A., Krashenina Yu.E. The smell in gravity drainage networks and activities to combat it. System Technologies. 2019; 1(30):41-46. (rus.).

15. Mkrtchyan T.M., Serpokrilov E. Justification of design of the self-rotating aerator for gravity network of sewerage. Proceedings of Samara State University of architecture and building constructions. 2013; S4(13):51-52. DOI: 10.17673/Vestnik.2013.S4.15 (rus.).

16. Orlov V.A., Saimollov A.V., Melnik O.V. A study of the process of malodor formation in sewer networks and analysis of methods for its elimination. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2020; 15(3):409-431. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.409-431 (rus.).

17. Parker W.J., Ryan H. A Tracer Study of Head-space Ventilation in a Collector Sewer. Journal of the Air & WasteManagementAssociation. 2001; 51(4):581-592. DOI: 10.1080/10473289.2001.10464290

18. Vasilyev V., Stolbikhin Y. Inspecting and monitoring the technical condition of sewage collectors. Applied Mechanics and Materials. 2015; 725726:1319-1324. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ amm.725-726.1319

19. Isachenko V.A., Osipova V.A., Sukomel A.S. Heat transfer: textbook. Moscow, OOO "TID" Aris", 2014; 416. (rus.).

20. Sizov V.D., Nesterov L.V., Kopko V.M. Effect of the screens radiant reflectance on thermal transport process in the cladding structures. Energetika. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2016; 59(l):46-55. (rus.).

21. Redko A.A., Kulikova N.V., Burda Yu.A., Pav-lovsky S.V., Redko O.F., Pivnenko Yu.A. Numerical analysis of parameters of the radiant heating system with

radiating panels. Problems of the Regional Energetics. 2020; 1(45):59-70. DOI: 10.5281/zenodo.3713405 (rus.).

22. Bogoslovsky V.N. Building thermal physics. St. Petersburg, ABOK North-West, 2006; 399. (rus.).

23. Korshunov O.V., Slitkov M.N., Budadin O.N. Quasi-stationarity of heat conductivity processes. Energy Safety and Energy Economy. 2011; 6:23-26. (rus.).

Received July 9, 2021.

Adopted in revised form on August 16, 2021.

Approved for publication on October 4, 2021.

B i o n o t e s : Vitaly I. Prohorov — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Heat and Gas Supply and Ventilation; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; SPIN-code: 8172-9418, Scopus: 7102859791, ResearcherlD: Y-2708-2019, ORCID: 0000-0003-1650-197X; ProhorovVI@mgsu.ru;

Muhammet A. Razakov — postgraduate student of the Department of Heat and Gas Supply and Ventilation; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; Assistant of Energy Structures and Hydro-Technical Utilities Department; National Research University "Moscow Power Engineering Institute" (MPEI); 14 Krasnokazarmennay st., Moscow, 111250, Russian Federation; SPIN-code: 8054-6877, Scopus: 57203503197, ResearcherID: L-4098-2018, ORCID: 0000-00020419-4522; muhammet@nln.ru.

Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article.

The authors declare no conflicts of interests.

< 00

iH

з_ G Г

0 CO n CO

1 <

< -»

J CD

U -

r I

n °

< 3 o

oi

О n

CO CO

l\J со

0

1

CO CO о о

< )

f6

® ®

л ' О) 00 I T

s у с о <D X

о о

2 2 О О 2 2