Техническое перевооружение котельной службы эксплуатации газового хозяйства с целью приведения к нормативным условиям труда и реализации плана развития территории

Вариант ограждающей конструкции:1.Раствор сложный d=25 мм;2.Термозитобетон d=200 мм;3.Пенополиуретан d = 80 мм;4.Керамзитобетон d=250 мм;(-) 123Ут.4 (+)Теплотехнические показатели строительных материалов выбраны в соответствии с прил.3 СНиП II-3-79*.Условия эксплуатации ограждений принимаются по прил. 2 СНиП II-3-79*.Наименование материалаУсловия эксплуатации огражденийПлотностьКоэффициентытеплопроводноститеплоусвоения Раствор сложныйБ17000,870,098ТермозитобетонБ18000,760,075ПенополиуретанБ600,0410,05КерамзитобетонБ12000,520,11Технические характеристики ограждающих конструкций приняты по СНиП II-3-79*.Теплотехнические характеристики ограждающих конструкцийНаименование ограждающих конструкцийn,Вт/м2۫С,Вт/м2۫СНаружная стена418,723Чердачное перекрытие30,98,712Перекрытия над подвалами и подпольями20,68,76Расчет оптимального сопротивления теплопередаче, толщины утеплителя и коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций.Требуемое сопротивление теплопередаче R0(тр), м2۫С/Вт ограждающих конструкций вычисляется двумя способами:А) исходя из санитарно-гигиенических условий.;где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая для рядовой жилой комнаты;tн5 – расчетная температура наружного воздуха;n – коэффициент, уменьшающий расчетную разность температур для конструкций, не соприкасающихся с наружным воздухом. Принимаем n = 1. – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения. = 8,7 – нормируемая разность температур между температурой воздуха в помещении и внутренней поверхности наружного ограждения, принимаем = 4. (м2۫С/Вт); (м2۫С/Вт);Б) исходя из условий энергосбережения.Градусо-сутки отопительного периода:,где, tв= 20 ۫С;tот.пер.= -2,3۫С;zот= 205 сут. (м2۫С/Вт) – для стены;(м2۫С/Вт) – для потолка;(м2۫С/Вт) – для пола;(м2۫С/Вт) – для окон и балконных дверей;По ГСОП наружная стена должна иметь минимально требуемое сопротивление теплопередачи, равное 3,0 м2۫С/Вт.Выбираем большее значение RГСОП = 3,0 м2۫С/Вт.Определяем термическое сопротивление утепляющего слоя Rут: м2۫С/Вт;Определяем минимальную толщину утепляющего слоя:м.Принимаем фактическую толщину утепляющего слоя 0,08 м.Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт /м2 ۫С:; Вт /м2۫СОпределение тепловой мощности системы отопления.Тепловая мощность отопительной системы отопления Qот определяется для каждого помещения по балансовым уравнениям:Для жилых комнат Qот = Qтп + Qи(в) – Qб;Для кухонь Qот = Qтп + Qи – Qб;Для лестничных клеток Qот = Qтп + Qи , где Qтп – теплопотери помещения через ограждающие конструкции, Вт;Qи – затраты теплоты на подогрев инфильтрующегося в помещение воздуха, Вт;Qи(в) – большее значение теплозатрат на подогрев воздуха, поступающего вследствие инфильтрации Qn или необходимого для компенсации естественной вытяжки из квартиры Qв, Вт;Qб– бытовые тепловыделения в помещении, Вт.Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции.Qтп = К ∙ (tв – tн5) ∙ (1 + ∑η) ∙ А, гдеК – коэффициент теплопередачи через элемент ограждения, ВТ/(м2∙۫С);tн5 – температура наружного воздуха для расчета отопления, ۫С;tв – температура внутреннего воздуха, ۫С;η – коэффициент, учитывающий добавочные потери, определяется в долях от основных;А – площадь элемента ограждения, м2.Теплозатраты на подогрев инфильтрующегося воздуха., где С – массовая теплоемкость воздуха, равная 1,005 Дж/(кг ۫ С);– коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев воздуха встречным тепловым потоком: для одинарных и спаренных переплетов ;– внутренняя температура в рассматриваемом помещении;– температура самой холодной пятидневки;А0 – площадь окна, м2;G0 – количество воздуха, поступающего в помещение в течение часа через 1 м2 окна, кг/(м2ч); рассчитывается по формуле:;Определение разности давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности окон., Пагде, Н – высота здания от середины окна первого этажа до устья вентиляционной шахты, м.Па;Па;ПаТеплозатраты на подогрев вентиляционного воздуха., гдеtв – внутренняя температура в рассматриваемом помещении, ۫ С;tн5 – температура самой холодной пятидневки, ۫ С;Аn – площадь пола жилой комнаты, м2.Бытовые тепловыделения.Qб = 10Аn,Аn– площадь пола жилой комнаты или кухни, м2.Определим удельную тепловую характеристику здания qуд, Вт/(м3∙ ۫ С) по формуле:, где– тепловая мощность системы отопления всего здания, Вт;Vзд – объем здания по наружным размерам, м3;tв – внутренняя температура рядовой жилой комнаты, ۫ С;tн5 – температура самой холодной пятидневки, ۫ С;Заключение.Список используемых источников.Основные выводы и результаты работы1. Разработанный ранее автором метод получения аналитических решений задач тепло- и массопереноса на основе определения фронта температурного возмущения и дополнительных граничных условий, позволяющий получать с заданной точностью аналитические решения во всем диапазоне времени нестационарного процесса применен к решению сложных краевых задач. Разделяя процесс теплообмена на два взаимосвязанных процесса, удается существенно упростить математические постановки задач для них, что оказывается возможным за счет отказа от некоторых классических краевых условий и замены их дополнительными граничными условиями, выполняемыми в граничных точках и на фронте температурного возмущения.2. Метод построения дополнительных граничных условий, выполнение которых эквивалентно удовлетворению исходного дифференциального уравнения в граничных точках области и на фронте температурного возмущения применен к решению краевых задач теплопроводности с переменными граничными условиями и источниками теплоты. Так как область перемещения фронта температурного возмущения включает весь диапазон изменения пространственной координаты, то, следовательно, чем большее количество приближений (дополнительных граничных условий) будет использовано, тем лучше будет выполняться исходное уравнение внутри области. В диссертации показано, что с увеличением числа приближений скорость перемещения фронта температурного возмущения устремляется к бесконечному значению, что полностью согласуется с гипотезой о бесконечной скорости распространения теплового возмущения, положенной в основу вывода параболического уравнения теплопроводности (Фурье). Приближенное аналитическое решение в этом случае стремится к точному.3. В диссертации получены аналитические решения следующих краевых задач, классические точные аналитические решения которых в настоящее время не найдены: нелинейные задачи теплопроводности при степенной зависимости физических свойств от температуры; нелинейные задачи с внутренним источником теплоты при линейной зависимости коэффициента температуропроводности от температуры; задачи теплопроводности с переменным по пространственной координате начальным условиеми др.4. Важной особенностью получаемых при использовании дополнительных граничных условий аналитических решений является полиномиальная зависимость температуры от пространственной координаты в отличие от классических точных аналитических решений, где такая зависимость выражается через тригонометрические функции. Полиномиальная зависимость позволяет получить решение в виде поля изотермических линий, а также определять скорости движения изотерм (изотах и других линий равного потенциала) по пространственной координате во времени. Графики изотерм и скоростей их движения приведены практически для всех рассматриваемых в диссертации краевых задач. Подобные графики особенно эффективны и полезны применительно к решению обратных задач теплопроводности по определению физических свойств и граничных условий теплообмена при наличии экспериментальных данных по изменению температуры в процессе теплообмена.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК1. Антимонов М.С., Кудинов В.А., Стефанюк Е.В. Аналитические решения задач теплопроводности для цилиндра и шара на основе определения фронта температурного возмущения. Журнал вычислительной математики и математической физики. Т. 48. № 4, 2008. С. 681 – 692.2. Аверин Б.В., Колотилкин Д.И., Кудинов В.А. Задача Штурма-Лиувилля для дифференциального уравнения второго порядка с разрывными коэффициентами. ИФЖ. Т. 73. № 4, 2000. С. 748 – 753.3. Айзен А.М., Редчиц И.С. Расчет стационарной нелинейной теплопроводности через многослойные стенки с источниками тепла. Теплофизика и теплотехника. Ин-тТехн. теплофизики АН УССР. Вып. 27, 1974. С. 133 – 138.4. Акаев А.В., Дульнев Г.Н. К вопросу о повышении точности первых приближений метода Л.В. Канторовича в применении к краевым задачам стационарной теплопроводности // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. № 1, 1972. С. 154 – 158.5. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1980. 552 с.6. Андрющенко А.И. Основы технической термодинамики реальных процессов. Учебное пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1975. 264 с.7. Андрющенко А.И. Термодинамические расчеты оптимальных параметров тепловых электростанций. М.: Высшая школа, 1963. 230 с.8. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высш. школа, 1978. 328 с.9. Био М. Вариационные принципы в теории теплообмена. М.: Энергия. 1975.10. Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1975. 495 с.Болгарский А.В., Голдобеев В.И., Идиатуллин Н.С., Толкачева Д.Ф. Сборник задач по термодинамике и теплопередаче. Учебное пособие для авиационных вузов. М.: Высшая школа, 1972. 304 с.11. Валишин А.А., Цой Б., Карташов Э.М.,Шевелев В.В. Разрушение тонких полимерных пленок и волокон. М. Химия. 1997. 343 с.12. Валишин А.А., Карташов Э.М. Энергетические эффекты в кинетике разрушения твердых тел. Изв. РАН, Энергетика. 2006. № 4, с. 150-160.13. Вейник А.И. Приближенный расчет процессов теплопроводности. М. – Л.: Госэнергоиздат, 1959. 184 с.14. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. М.: Машиностроение. 1972. 670 с.15. Вукалович М.П., Ривкин С.Л., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. Издательство стандартов. 1969.16. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: Энергия, 1969. 368 с.17. Григорьев Л.Я., Маньковский О.Н. Инженерные задачи нестационарного теплообмена. Л.: Энергия, 1968. 83 с.18. Гельфанд И.М., Шилов Г.Е. Обобщенные функции и действия над ними. М.: Физматгиз, 1959. 470 с.19. Гудмен Т. Применение интегральных методов в нелинейных задачах нестационарного теплообмена // Проблемы теплообмена. Cб. науч. тр. М.: Атомиздат, 1967. С. 41 – 96.20. Глазунов Ю.Т. Вариационные методы.– Москва–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2006. 470 с.21. Дрыжаков Е.В. и др. Техническая термодинамика/ Под ред. В.И. Крутова: Учебник для ВТУЗов. М.: Высшая школа, 1971. 472 с.22. Заричняк Ю.П., Муратова Б.Л. Расчет теплового сопротивления составных конструкций из теплоизоляционных материалов // Механика композиционных материалов. 1979. № 6.23. Жуковский В.С. Основы теплопередачи. М–Л.: Госэнергоиздат. 1960.24. Зарубин В.С. Инженерные методы решения задач теплопроводности. М.: Энергоатомиздат, 1983. 328 с.25. Иванов А.В. Операционное решение задач теплопроводности для слоисто-однородных тел. ИФЖ. Т. 1. № 2, 1958. С. 13 – 21.26. Каган В.К., Эсмендяев С.А. Решение уравнения теплопроводности для двухслойного цилиндра и тепловой расчет двигателей постоянного тока. ИФЖ. Т. 27. № 1. 1974.27. Канторович Л.В. Использование идеи метода Галеркина в методе приведения к обыкновенным дифференциальным уравнениям. Прикл. мат. и механ. Т. 6. № 1, 1942. С. 31 – 40.28. Канторович Л.В., Крылов В.И. Приближённые методы высшего анализа. Л.: Физматгиз, 1962. 708 с.29. Карслоу Г, Егер Д. Теплопроводность твёрдых тел. М.: Наука, 1964. 488 с.30. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твёрдых тел. М.: Высш. школа, 1985. 480 с.31. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твёрдых тел. М.: Высш. школа, 2001. 550 с.32. Кеч В., Теодореску П. Введение в теорию обобщенных функций с приложениями в технике. М.: Мир, 1978.33. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977. 831 с.34. Коган М.Г. Решение нелинейных задач теории теплопроводности методом Канторовича // ИФЖ. Т. 12. № 1, 1967. С. 72 – 81.35. Киреев В.И., Пантелеев А.П. Численные методы в примерах и задачах. Учеб.пособ. для втузов. М.: Высшая школа, 2006. 480 с.36. Коляно Ю.М. Применение обобщенных функций в термомеханике кусочно-однородных тел. В кн. Математические методы и физико-механические поля. Киев: Наукова думка. Вып. 7, 1978. С. 7 – 11.37. Коляно Ю.М., Процюк Б.В. Термоупругость полого слоистого цилиндра. Физика и химия обработки материалов. № 3, 1977. С. 12 – 17.38. Кудинов В.А., Аверин Б.В., Стефанюк Е.В. Теплопроводность и термоупругость в многослойных конструкциях. Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2008. 305 с.39. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Техническая термодинамика. Учебное пособие для втузов. 5-ое издание. М.: Высшая школа, 2007. 261 с.40. Кудинов В.А., Аверин Б.В., Стефанюк Е.В., Назаренко С.А. Анализ нелинейной теплопроводности на основе определения фронта температурного возмущения. Теплофизика высоких температур. Т. 44. № 5, 2006. С. 577 – 585.41. Кудинов В.А., Аверин Б.В., Стефанюк Е.В. Решения задач теплопроводности при переменных во времени граничных условиях на основе определения фронта температурного возмущения. Известия АН. Энергетика. № 1, 2007. С. 55 – 68.42. Кудинов В.А., Стефанюк Е.В. Задачи теплопроводности на основе определения фронта температурного возмущения. Известия АН. Энергетика. № 4, 2008. С. 122 – 138.43. Кудинов В.А., Стефанюк Е.В. Аналитический метод решения задач теплопроводности на основе введения фронта температурного возмущения и дополнительных граничных условий. ИФЖ. Т. 82. № 3, 2009. С. 540 – 558.44. Кудинов В.А. Метод координатных функций в нестационарных задачах теплопроводности. Изв. АН Энергетика (обзор). № 3, 2004. С. 82 – 104.45. Кудинов В.А., Аверин Б.В., Стефанюк Е.В. Аналитические решения задач теплопроводности с переменным начальным условием на основе определения фронта температурного возмущения. Инженерно-физический журнал. Т. 80. № 3, 2007. С. 27 – 35.46. Кудинов В.А., Карташов Э.М., Калашников В.В. Аналитические решения задач тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций. Учеб.пос. для втузов. М.: Высшая школа, 2005. 340 с.47. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика. Учеб.пособ. для вузов. Третье издание. М.: Высшая школа, 2008. 200 с.48. Лазарян В.А., Конашенко С.И. Обобщенные функции в задачах механики. Киев: Наукова думка, 1974. 190 с.49. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.50. Постольник Ю.С. Метод осреднения функциональных поправок в задачах теплопроводности // Тепло- и массоперенос: Сб. тр. Минск. Т. 8, 1972. С. 23 – 29.51. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. 279 с.52. Швец М.Е. О приближенном решении некоторых задач гидродинамики пограничного слоя. Прикладная математики и механика. Т. 13. № 3, 1949.