Исследование теплообмена в продуваемых непроходных каналах теплотрасс. Часть 1

Для повышения эффективности эксплуатации тепловых сетей, размещенных в непроходных каналах, ранее предложено схемно-структурное решение регенеративно-утилизационного теплоиспользования и одновременно показана проблематичность создания приемлемой натурной экспериментальной установки или сложность проведения пассивного эксперимента на существующих теплотрассах в непроходных каналах. В качестве альтернативного решения для выполнения исследований предлагается создать и использовать виртуальную экспериментальную установку, разработанную на базе программного комплекса ANSYS, получившего широкое признание в мире. Начальные результаты верификации модели показали перспективность изучения теплообмена и аэродинамики в продуваемых непроходных каналах теплотрасс с использованием такого решения. Выполнено исследование с помощью виртуальной экспериментальной установки на базе шестифакторного ротатабельного плана второго порядка, содержащего 46 точек на гипершаре с шестью звездными точками. Показано отсутствие необходимости рандомизации порядка проведения и повторения исследования в точках плана проведения вычислительного эксперимента. Получены уравнения регрессии второго порядка для расчета комплекса целевых функций: требуемого напора воздуха для достижения заданной скорости потока, интенсивности теплоотдачи непосредственно от труб теплотрассы, а также от стенок канала к продуваемому воздуху. В качестве влияющих факторов при вычислениях приняты: геометрия каналов типовых размеров теплотрасс, длина участков, температуры наружного воздуха и грунта, скорость потока воздуха в канале. Для полученных уравнений регрессии установлены значимые коэффициенты и осуществлен переход от безразмерных факторов к натуральным. С использованием стандартных статистических методов оценок на базе рассчитанных значений критериев Фишера, Стьюдента и других определена адекватность полученных уравнений регрессии.

1. Седнин, В. А. Системы регенеративно-утилизационного теплоиспользования для теплотрасс в непроходных каналах / В. А. Седнин, Т. В. Бубырь // Энергия и Менеджмент. 2017. Т. 97, № 4. С. 2–6.

2. Седнин, В. А. Численное исследование сложного теплообмена в продуваемых в непроходных каналах теплотасс / В. А. Седнин, Т. В. Бубырь // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 1. С. 61–76. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-1-61-76.

3. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных моделей / В. З. Бродский и [др.]. М.: Металлургия, 1982. 752 с.

4. Халафян, А. А. Промышленная статистика. Контроль качества, анализ процессов, планирование экспериментов в пакете STATISTICA / А. А. Халафян. М.: Либроком, 2013. 384 с.

5. Тихомиров, В. Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности) / В. Б. Тихомиров. М.: Легкая индустрия, 1974. 262 с.

6. Шестаков, В. Н. Планирование эксперимента в оптимизационных задачах технической мелиорации грунтов / В. Н. Шестаков. Омск: Изд-во «СибАДИ», 2007. 95 с.

7. Тарасик, В. П. Математическое моделирование технических систем / В. П. Тарасик. Минск: Новое знание, 2013. 584 с.

8. ANSYS ICEM CFD [Электронный ресурс] // ГК «ПЛМ Урал». Режим доступа: https://cae-expert.ru/product/ansys-icem-cfd. Дата доступа: 24.02.2018.

9. ANSYS Fluent Meshing [Электронный ресурс] // ГК «ПЛМ Урал». Режим доступа: https://cae-expert.ru/product/ansys-fluent-meshing. Дата доступа: 24.02.2018.

10. ANSYS Meshing [Электронный ресурс] // ГК «ПЛМ Урал». Режим доступа: https://cae-expert.ru/product/ansys-meshing. Дата доступа: 24.02.2018.

11. ANSYS CFX [Электронный ресурс] // ГК «ПЛМ Урал». Режим доступа: https://cae-expert.ru/product/ansys-cfx. Дата доступа: 24.02.2018.

12. Обзор STATISTICA [Электронный ресурс] // StatSoft Russia. Режим доступа: http://statsoft.ru/products/overview/. Дата доступа: 21.01.2018.

13. Боровиков, В. П. Популярное введение в современный анализ данных в системе STATISTICA / В. П. Боровиков. М.: Горячая линия-Телеком, 2013. 288 с.

14. Марченко, А. В. Разработка технологий использования котлоагрегатов ТЭЦ и их дутьевых вентиляторов для транспорта и утилизации вентиляционных выбросов промышленных предприятий и автомагистралей / А. В. Марченко. Ульяновск, 2008. 175 с.

15. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей / В. И. Манюк [и др.]; 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988. 432 с.

16. Сапрыкина, Н. Ю. Исследование влияния на температуру грунта геотермальной системы теплоснабжения и кондиционирования в комлексе с тепловым насосом, при долговременном нестационарном циклическом режиме работы / Н. Ю. Сапрыкина // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2018. Т. 25, № 3. С. 19–27.