Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Тюмень: ТГАСА, 2000. — 135 с.
Специальность 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Научный руководитель: профессор, д.ф.-м.н. Аксенов Б.Г Актуальность рассмотренных задач определяется важностью процессов теплообмена при проектировании и эксплуатации сооружений в северных условиях. Целью настоящей работы является расчетнотеоретическое исследование процессов теплообмена в грунте, строительных материалах, теплоизоляции труб при наземной прокладке тепловых сетей под влиянием периодического изменения температуры; моделирование нестационарного теплообмена через наружные ограждающие конструкции, позволяющее проследить динамику потерь тепловой энергии в процессе эксплуатации сооружения, построенного блочным методом. Для реализации поставленной цели потребовалось:
1. Проанализировать работы технического, теплофизического и математического характера, выяснить, в каких случаях целесообразно использование тех или иных методик.
2. Разработать удобный для анализа производственных задач на компьютере метод прогнозирования положения границы промерзания-оттаивания в грунтах, строительных материалах и теплоизоляции труб при периодическом изменении температуры на основе задачи теплопроводности без начальных условий.
3. Разработать физико-математическую модель нестационарного теплообмена через легкие ограждающие панели.
4. Исследовать динамику тепловых потерь через легкие ограждающие панели с учетом теплопроводных включений и инфильтрации.
5. Разработать алгоритм и пакет программ для реализации решения рассмотренных задач на ЭВМ, проанализировать результаты расчетов, сравнить с экспериментом. Предметом исследования является разработка физико-математических моделей процессов и явлений теплообмена, возникающих при строительстве и эксплуатации нефтегазопромысловых объектов, получение решений соответствующих задач, анализ полученных результатов, сравнение их с экспериментальными данными. Для решения конкретных задач автор использовал стандартные методы и принципы современной математической физики. При постановке задач обязательным было строгое соблюдение законов сохранения и уравнений баланса энергии. Все предположения и упрощения специально оговариваются в работе и обосновываются. В каждой задаче использовалось моделирование на ЭВМ для контрольного расчета. Для анализа результатов и их графического представления широко применялись возможности современного компьютера. Научная новизна. В работе предлагается приближенный метод решения класса задач теплообмена в тех случаях, когда на одной из границ колебания температуры носят установившийся характер. Рассмотрено применение этого метода для решения задач в плоских и осесимметричных областях. Решается задача нестационарного теплообмена через наружные ограждения для нетрадиционных сооружений, применяемых при обустройстве нефтегазодобывающих предприятий. Рассматриваемые ограждения отличаются от обычных как технологией изготовления, монтажа, так и материалами, что потребовало в теоретическом рассмотрении учитывать конструктивные и теплофизические особенности панелей. Предлагаемая в работе физико-математическая модель позволяет проследить динамику тепловых потерь через легкие наружные ограждения и установить влияние участков с пониженным термическим сопротивлением («мосты холода») , инфильтрации и структуры изоляции. При этом учет изменения распределения температуры на поверхности и внутри панели позволяет получить величины тепловых потерь более точно в любой рассматриваемый момент времени в сравнении с методикой, предлагаемой в СНиПе и при моделировании стационарного режима. Результаты численного решения подтверждены ранее имеющимися точными решениями или экспериментальными данными, полученными в результате исследований других авторов. Практическая ценность. Предложенные теоретикочисленные модели позволяют прогнозировать теплофизическое состояние инженерных сооружений и коммуникаций. Некоторые результаты данной работы используются на практике. В ряде случаев это документировано актами внедрения с указаниями экономического эффекта. В большинстве же случаев экономический эффект от внедрения расчетных методик трудно поддается учету. Отдельные результаты диссертационной работы использованы в рабочих программах ряда кафедр ТюмГАСА, в научной деятельности преподавателей.
Специальность 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Научный руководитель: профессор, д.ф.-м.н. Аксенов Б.Г Актуальность рассмотренных задач определяется важностью процессов теплообмена при проектировании и эксплуатации сооружений в северных условиях. Целью настоящей работы является расчетнотеоретическое исследование процессов теплообмена в грунте, строительных материалах, теплоизоляции труб при наземной прокладке тепловых сетей под влиянием периодического изменения температуры; моделирование нестационарного теплообмена через наружные ограждающие конструкции, позволяющее проследить динамику потерь тепловой энергии в процессе эксплуатации сооружения, построенного блочным методом. Для реализации поставленной цели потребовалось:
1. Проанализировать работы технического, теплофизического и математического характера, выяснить, в каких случаях целесообразно использование тех или иных методик.
2. Разработать удобный для анализа производственных задач на компьютере метод прогнозирования положения границы промерзания-оттаивания в грунтах, строительных материалах и теплоизоляции труб при периодическом изменении температуры на основе задачи теплопроводности без начальных условий.
3. Разработать физико-математическую модель нестационарного теплообмена через легкие ограждающие панели.
4. Исследовать динамику тепловых потерь через легкие ограждающие панели с учетом теплопроводных включений и инфильтрации.
5. Разработать алгоритм и пакет программ для реализации решения рассмотренных задач на ЭВМ, проанализировать результаты расчетов, сравнить с экспериментом. Предметом исследования является разработка физико-математических моделей процессов и явлений теплообмена, возникающих при строительстве и эксплуатации нефтегазопромысловых объектов, получение решений соответствующих задач, анализ полученных результатов, сравнение их с экспериментальными данными. Для решения конкретных задач автор использовал стандартные методы и принципы современной математической физики. При постановке задач обязательным было строгое соблюдение законов сохранения и уравнений баланса энергии. Все предположения и упрощения специально оговариваются в работе и обосновываются. В каждой задаче использовалось моделирование на ЭВМ для контрольного расчета. Для анализа результатов и их графического представления широко применялись возможности современного компьютера. Научная новизна. В работе предлагается приближенный метод решения класса задач теплообмена в тех случаях, когда на одной из границ колебания температуры носят установившийся характер. Рассмотрено применение этого метода для решения задач в плоских и осесимметричных областях. Решается задача нестационарного теплообмена через наружные ограждения для нетрадиционных сооружений, применяемых при обустройстве нефтегазодобывающих предприятий. Рассматриваемые ограждения отличаются от обычных как технологией изготовления, монтажа, так и материалами, что потребовало в теоретическом рассмотрении учитывать конструктивные и теплофизические особенности панелей. Предлагаемая в работе физико-математическая модель позволяет проследить динамику тепловых потерь через легкие наружные ограждения и установить влияние участков с пониженным термическим сопротивлением («мосты холода») , инфильтрации и структуры изоляции. При этом учет изменения распределения температуры на поверхности и внутри панели позволяет получить величины тепловых потерь более точно в любой рассматриваемый момент времени в сравнении с методикой, предлагаемой в СНиПе и при моделировании стационарного режима. Результаты численного решения подтверждены ранее имеющимися точными решениями или экспериментальными данными, полученными в результате исследований других авторов. Практическая ценность. Предложенные теоретикочисленные модели позволяют прогнозировать теплофизическое состояние инженерных сооружений и коммуникаций. Некоторые результаты данной работы используются на практике. В ряде случаев это документировано актами внедрения с указаниями экономического эффекта. В большинстве же случаев экономический эффект от внедрения расчетных методик трудно поддается учету. Отдельные результаты диссертационной работы использованы в рабочих программах ряда кафедр ТюмГАСА, в научной деятельности преподавателей.