ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ГОРЕЛОК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИИ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Вестник АПК л „„„„„,„„„„„„„

Агроинженерия

-№ 1(17), 2015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

УДК 697.245.37

Калинин А. Э., Токарева А. Н., Макарова М. С.

Kalinin A. E., Tokareva A. N., Makarova M. S.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ГОРЕЛОК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИИ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА

DEFINITION OF THE RATIONAL SCHEME OF PLACEMENT OF TORCHES OF INFRARED RADIATION IN STAGE TYPE

Для помещения павильонного типа определена схема расстановки горелок инфракрасного излучения, при которой интенсивность инфракрасного излучения на человека находится в пределах допустимой величины и является наименьшей по сравнению с другими схемами расстановки.

Ключевые слова: облученность, горелка инфракрасного излучения, мощность, ряд.

For a premise of stage type the scheme of arrangement of torches of infra-red radiation at which intensity of infra-red radiation on the person is in limits of admissible size is defined and is the least in comparison with other schemes of arrangement.

Key words: exposure, a torch of infra-red radiation, capacity, a number.

Калинин Александр Эдуардович -

кандидат технических наук,

зав. кафедрой энергетики

Азово-Черноморского инженерного института

ФГБОУ ВПО ДГАУ

г. Зерноград

Тел: (86359) 42-4-00

E-mail: energetikaachgaa@mail.ru

Токарева Анна Николаевна -

кандидат технических наук,

доцент кафедры энергетики

Азово-Черноморского инженерного института

ФГБОУ ВПО ДГАУ

г. Зерноград

Тел: (86359) 42-4-00

E-mail: tanna_ing@mail.ru

Макарова Мария Станиславовна -

кандидат технических наук,

доцент кафедры энергетики

Азово-Черноморского инженерного института

ФГБОУ ВПО ДГАУ

г. Зерноград

Тел: (86359) 42-4-00

E-mail:24marija04@mail.ru

Kalinin Alexander Eduardovich -

PhD in Technical Sciences,

Head of the Department of the Electric power

Azovo-Chernomorsky engineering institute

Federal public budgetary educational institution of Higher

education Don state agricultural university ct. Zernograd

Ph. (86359) 42-4-00

E-mail: energetikaachgaa@mail.ru

Tokareva Anna Nikolaevna -

PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Electric Power Azovo-Chernomorsky engineering institute Federal public budgetary educational institution of Higher education Don state agricultural university Zernograd

Ph. (86359) 42-4-00 E-mail: tanna_ing@mail.ru

Makarova Maria Stanislavovna -

PhD in Technical Sciences, Associate Professor electric

power Azovo-Chernomorsky engineering institute

Federal public budgetary educational institution of Higher

education Don state agricultural university

rt. Zernograd

Ph. (86359) 42-4-00

E-mail:24marija04@mail.ru

Одним из основных направлений энергосбережения в АПК является использование сберегающих технологий в системах теплоснабжения [7]. К мероприятиям по сбережению тепловой энергии относится применение систем лучистого отопления. При лучистом отоплении создаются условия, при которых человек отдает в окружающую среду не больше теплоты, чем получает и выделяет, то есть создаются условия теплового комфорта [4].

Разновидностью систем лучистого отопления является система с применением горелок инфракрасного излучения (ГИИ). Рассмотрим возможности использования таких приборов на примере цеха по ремонту сельскохозяйствен-

ной техники ООО «Южный ветер» Зерноград-ского района Ростовской области.

Цех по ремонту сельскохозяйственной техники является помещением павильонного типа с размерами 54х25х10 м. При требуемой внутренней температуре воздуха в боксе Хв = 18 оС [5], радиационная температура должна составлять Тр = 12 оС [8]. Проведенный калорический расчет при данной радиационной температуре позволил установить, что тепловая мощность рассматриваемой системы лучистого отопления будет равна Фот = 322780 Вт.

Количество газовых горелок пгии определяем из уравнения

Ф Ф

^^ пл

32

Ежеквартальный

научно-практический

журнал

В

естник ЛПК

Ставрополья

где Фгии - установленная мощность ГИИ.

Для расчетов были приняты стандартные газовые инфракрасные излучатели, выпускаемые ООО «Интерм» [3] мощностью 2,9; 7,3; 15 и 30 кВт.

Размещение горелок инфракрасного излучения обусловлено допустимой интенсивностью инфракрасного облучения человека Фдоп на уровне головы (без головного убора), которая при данной температуре воздуха в помещении составляет 69 Вт/м2 [1].

Для обеспечения заданной равномерности облучения пола и стен необходимо размещать горелки в определенном порядке. В практических расчетах для определения неравномерности облученности можно воспользоваться следующими соотношениями [2]:

а < 1

Н

В < 1

Н

^ < 0,1

(2)

(3)

(4)

где А - расстояние между центрами (шаг) горелок в ряду, м;

В - расстояние между центрами рядов горелок;

Н - расстояние от пола до горелок (высота подвеса), м;

F - отапливаемая площадь пола и стен, м2.

Высоту подвеса принимаем на 1 м меньше высоты помещения Н = 9 м. Тогда в соответствии с формулой (4) получаем

92

-= 0,051 < 0,1.

1580

Следовательно одно из условий расположения горелок выполняется. Рассмотрим при каких условиях выполняется требования (2), (3). Для этого определим минимальное количество рядов горелок в помещении. Исходя из условия (3),

п > В/9 > 25/9 > 2,77. .

Следовательно, минимальное количество рядов горелок в помещении должно быть равно 3.

Результаты расчетов по определению рядов и межцентровых расстояний горелок представлены в таблице 1.

Как видно из представленной таблицы, ни один из вариантов размещения горелок мощностью по 30 кВт не удовлетворяет требованиям (2) и (3). Для оставшихся вариантов размеще-

Рисунок 1 - Схема расположения горелок инфракрасного излучения и контрольных точек для определения интенсивности облучения

Вестник АПК л „„„„„,„„„„„„„

Агроинженерия

-№ 1(17), 2015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

Таблица 1 - Результаты расчетов по определению межцентровых расстояний горелок

Мощность ГИИ, кВт Кол-во Число рядов Расстояние между рядами В, м Расстояние между горелками в ряду А, м Безразмерный коэффициент точки В/Н Безразмерный коэффициент точки А/Н

3 8,333 1,459 0,926 0,162

4 6,250 1,929 0,694 0,214

5 5,000 2,455 0,556 0,273

6 4,167 3,000 0,463 0,333

7 3,375 3,571 0,375 0,397

8 3,125 3,857 0,347 0,429

2,9 111 9 2,778 4,500 0,309 0,500

10 2,500 4,909 0,278 0,545

11 2,083 6,000 0,231 0,667

13 1,923 6,750 0,214 0,750

14 1,786 7,714 0,198 0,857

15 1,667 7,714 0,185 0,857

16 1,563 7,714 0,174 0,857

17 1,471 9,000 0,163 1,000

3 8,333 3,857 0,926 0,429

4 6,250 4,909 0,694 0,545

7,3 44 5 5,000 6,000 0,556 0,667

6 4,167 7,714 0,463 0,857

7 3,571 9,000 0,397 1,000

15 22 3 8,333 7,714 0,926 0,857

4 6,250 10,800 0,694 1,200

30 11 3 8,333 18,000 0,926 2,000

4 6,250 27,000 0,694 3,000

ния проведем расчет облученности по методике [6]. Выбираем контрольные точки (рис.1) и определяем суммарную облученность в контрольных точках по выражению (6)

ч

1,8 • И2 • ^

г г

Я

1-2

273 + \ 100

- 92

у

(5)

У

где Hи - высота элементарного участка излучателя, отсчитываемая от уровня головы человека, принимаем Ни = 9 - 1,7 = 7,3 м;

R1-2 - расстояние между центрами двух, участвующих в теплообмене, площадок, м. В данном случае интересующие нас площадки -это поверхность излучателя и поверхность головы человека, определяется по формуле

FГии - площадь излучающей поверхности, принимается по данным технических характеристик горелок /3/.

t1 - температура излучающей поверхности, по данным /3/, ^ = 900 °С.

Таблица 2 - Результаты вычислений облученности в характерных точках при использовании горелок мощностью 15 кВт = 0,051 м2)

Число рядов Максимальная облученность, Вт/м2 Средняя облученность, Вт/м2

3 221,86 176,11

4 193,05 154,08

Данные таблицы 2 показывают, что использование в рассматриваемом помещении горелок мощностью 15 кВт является нецелесообразным, так как облученность превышает предельно допустимые значения [1].

При использовании горелок мощностью 2,9 кВт изменение максимальной облученности от числа рядов описывается полиномом 3 степени, а средней облученности - квадратичным уравнением. В диапазоне от 5 до 10рядов максимальная облученность превышает предельно допустимое значение, а средняя облученность удовлетворяет требованиям безопасности при любой выбранной схеме установки. При использовании схем расстановки от 6 до 9 рядов значения максимальной и средней облученности принимают наибольшие значения. С повышением числа рядов более 10 облученность начинает уменьшаться, и даже величина максимальной интенсивности облучения принимает значения, не превышающие предельно допустимые.

Изменение как максимальной, так и средней облученности при использовании горелок мощностью 7,3 кВт описывается полиномом четвертой степени. Максимальная облученность соответствует требованиям [1] при числе рядов более 5, а средняя при любой рассматриваемой схеме установки облучателей. С увеличение числа рядов интенсивность облучения, как и

34

I р Ставрополья

научно-практический журнал

90

«S,

^ 60

е§ 50 %

I W

I 30

20

Шп^-1,5878 1р2яд+16,68Пряд*

q=0,0 19,U3

\з_

1

q=-0,1576n ¡яд+2Шпряд+

\2_

tf-!

I 30

5 10 15 20

Число рядов горелок, пряа

1 - максимальная облученность, ^ - средняя облученность, 3-предельно допустимая облученность

90 80 70 60 50

20 10

О

0=0,1 -13,60 1пряд+1 к 100,16г 0,28пр> * 450 22

/ \3_

q=t 2Щ Ii id 022п;я 1+57, /. ^ряд'1 60,9U ряЗ+U 7,38~

12 3^56 7 8 9 Число рядов горелок, пряд

- максимальная облученность, 2 - средняя облученность; 3-предельно допустимая облученность

Рисунок 2 - Зависимость облученности от числа Рисунок 3 - Зависимость облученности от числа

рядов излучателей при использовании горелок рядов излучателей при использовании горелок

мощностью 2,9 кВт (Ргт = 0,0308 м2) мощностью 7,3 кВт (Ргт = 0,051 м2)

Таблица 3 - Выбранный вариант компоновки горелок

Мощность ГИИ, кВт Кол-во Число рядов Расстояние между рядами В, м Расстояние между горелками в ряду А, м Безразменый коэффициент точки В/Н Безразмерный коэффициент точки А/Н

7,3 44 6 4,167 7,714 0,463 0,857

при использовании горелок мощностью 2,9кВт, снижается.

Так как для покрытия тепловых нагрузок требуется 111 горелок мощностью 2,9 кВт или 46 горелок мощностью 7,3 кВт, то предварительно принимаем схему расстановки излучателей мощностью 7,3 кВт, представленную в таблице 3. При использовании меньшего количества

горелок уменьшается протяженность газовой сети, что ведет к снижению гидравлических сопротивлений, а следовательно, и давления газа. Эксплуатация и обслуживание при уменьшении числа горелок упрощаются.

Окончательный рациональный вариант расположения ГИИ позволит определить проведенный в дальнейшем технико-экономический расчет.

Литература:

1. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Система стандартов безопасности труда. Введен в действие 01.01.1989. (Электронный ресурс). URL: http://www.docload.ru/ (дата обращения: 15.05.2014).

2. Ионин А. А. Газоснабжение. М. : Лань, 2012. 448 с.

3. Каталог продукции ООО «Интерм». URL: http://intermgaz.com/interm/gii.htm (дата обращения: 5.06.2014).

4. Мачкаши А., Банхиди Л. Лучистое отопление. М. : Стройиздат, 1985. 464 с.

5. СНиП 41.01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. URL: files.stroyinf.ru (дата обращения: 5.06.2014).

6. Шумилов Р. Н., Толстова Ю. И., Поммер А. А. Совершенствование методики расчета лучистого отопления // Теоретические основы теплогазоснабжения и венти-

References:

1. GOST 12.1.005-88. General sanitary and hygienic requirements to air of a working zone. Occupational safety standards system. Введен в действие 01.01.1989. (An electronic resource). URL: http://www.docload.ru/ (date obrashcheniya: 15.05.2014).

2. lonin A. A. Gas supply. M. : Fallow deer, 2012. 448 p.

3. Catalog of production of JSC Interm. URL: http://intermgaz.com/interm/gii.htm (date of the address: 5.06.2014).

4. Machkasha, A., Bankhidi L. Radiant heating. M. : Stroyizdat, 1985. 464 p.

5. Construction Norms and Regulations 41.01.2003. Heating, ventilation and conditioning. URL: files. stroyinf.ru (date of the address: 5.06.2014).

6. Shumilov R. N., Tolstova Yu. I., Died A. A. Improvement of a method of calculation of radiant heating // Theoretical bases of heatgas supply and ventilation : materials

в

естник АПК

Ставрополья

: № 1(17), 2015

ляции : материалы междунар. науч.-техн. конф. / МГСУ. М., 2005. С. 107-112.

7. Юров А. И., Фиапшев А. Г., Кильчукова О. Х. Ресурсосбережение и экология - стимул экономического роста и основа безопасности жизнедеятельности региона // Вестник АПК Ставрополья. 2014. № 3 (15).

8. Comfort limits for heated ceilings / P. O. Fanger, L. Banhidi, B. Olesen, G. Langkilde // ASHRAE Transection. 1980. Vol. 86, pt. 2.

Агроинженерия

35

междунар. науч.- техн. конф. / MGSU. M., 2005. P. 107-112.

7. Yurov A. I., Fiapshev A. G., Kilchukova O. H. Resource-saving and ecology - incentive of economic growth and fundamentals of health and safety of the region // the Bulletin of agrarian and industrial complex of Stavropol Territory. 2014. №. 3 (15). P. 82-86.

8. Comfort limits for heated ceilings / P. O. Fanger, L. Banhidi, B. Olesen, G. Langkilde // ASHRAE Transection. 1980. Vol. 86, pt. 2.