Тепловая оптимизация параметров плинтусных систем отопления со свободно-конвективным теплообменом
Авторы: Гришин Ю.М., Хандрамай Н.А.
Опубликовано в выпуске: #8(152)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-8-2376
Раздел: Механика | Рубрика: Механика жидкости, газа и плазмы
Представлены результаты численного 3D-моделирования свободно-конвективных процессов теплообмена в малогабаритной системе отопления помещения типа «теплый плинтус». Рассчитаны теплогидродинамические параметры потока нагреваемого воздуха в вертикальном канале плинтусной системы, образованном двумя горизонтальными горячими трубами с поперечно установленными ребрами. Получены критериальные зависимости эффективного коэффициента теплоотдачи от основных конструктивных и режимных параметров системы к нагреваемому воздуху. Показано, что наличие труб в межреберном канале приводит к снижению коэффициента теплоотдачи, расчет которого можно провести с помощью установленного поправочного коэффициента. Определены оптимальные величины межреберного зазора и диаметра греющих труб, при которых можно обеспечить максимальную величину удельного (на единицу длины) теплового потока из системы в окружающую среду. Проведенное сравнение расчетных и известных экспериментальных данных показало их удовлетворительное совпадение. Полученные результаты могут служить основой для разработки метода расчета подобных теплообменных систем обогрева. Приведен простейший вариант расчета. Показано, что предлагаемые оптимальные геометрические параметры плинтусной системы по сравнению с известными вариантами позволяют обеспечить значительное превышение тепловой мощности как по максимальным значениям (30…40 %), так и по возможному диапазону изменения удельной тепловой мощности плинтусных систем.
EDN KDHKOO
Литература
[1] Ploskić A., Holmberg S. Heat emission from thermal skirting boards. Journal of Building and Environment, 2010, vol. 45, pp. 1123–1133. DOI: 10.1016/j.buildenv.2009.10.016
[2] Пухкал В.А., Суханов К.О., Гримитлин А.М. Обеспечение теплового комфорта в помещениях с плинтусной системой водяного отопления. Вестник гражданских инженеров, 2016, № 6, с. 156–162.
[3] Суханов К.О., Гримитлин А.М., Шкаровский А.Л. Микроклимат жилых помещений с плинтусной системой водяного отопления и подачей приточного воздуха через регулируемые оконные створки. Вестник гражданских инженеров, 2017, № 5, с. 111–115, DOI: 10.23968/1999-5571-2017-14-5-111-115
[4] Суханов К.О. Виртуальные испытания водяного плинтусного конвектора. Инновации и инвестиции, 2021, № 7, с. 143–146.
[5] Суханов К.О. Определение условий применения систем водяного плинтусного отопления в жилых помещениях. Инновации и инвестиции, 2021, № 8, с. 167–170.
[6] Gheibi A., Rahmati A. An experimental and numerical investigation on thermal performance of a new modified baseboard radiator. Applied Thermal Engineering, 2019, vol. 163, no. 114324. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.114324
[7] Bagheri N., Moosavi A., Shafii M.B. Thermal enhancement of baseboard heaters using novel fin-tube arrays: Experiment and simulation. International Journal of Thermal Sciences, 2020, vol. 151, no. 106285. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2020.106285
[8] Wang Q., Ploskić A., Holmberg S. Low-temperature heating in existing Swedish multi-family houses — An assessment of the significance of radiator design and geometry. Science and Technology for the Built Environment, 2017, vol. 23, pp. 500–511. DOI: 10.1080/23744731.2017.1292741
[9] Dehghan M.H., Abdolzadeh M. Comparison study on air flow and particle dispersion in a typical room with floor, skirt boarding, and radiator heating systems. Building and Environment, 2018, vol. 133, pp. 161–177. DOI: 10.1016/j.buildenv.2018.02.018
[10] Masi R.F.D., Ruggiero S., Vanoli G.P. Experimental comparison of heating emitters in Mediterranean climate. Applied Science, 2021, vol. 11, no. 5462. DOI: 10.3390/app11125462
[11] Karimpour R., Rahmati A.R., Gheibi A. Thermal performance and energy saving investigation in a modified baseboard radiator and compare it with conventional heating systems — Experimental and CFD approach. Heat Transfer, 2021, vol. 50 pp. 5020–5048. DOI: 10.1002/htj.22114
[12] Zhengrong L., Dongkai Z., Cui L. Experimental evaluation of indoor thermal environment with modularity radiant heating in low energy buildings. International Journal of Refrigeration, 2021, vol. 123, pp. 159–168. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2020.11.018
[13] Incropera F.P., Dewitt D.P., Bergman T.L., Lavine A.S. Fundamentals of heat and mass transfer. Danvers, John Wiley & Sons, Inc., 2007, p. 1069.
[14] ANSYS CFX-Solver Theory Guide. 2018.
[15] Elenbaas W. Heat dissipation of parallel plates by free convection. Physica, 1942, vol. 9, no. 1, pp. 1–28. DOI: 10.1016/S0031-8914(42)90053-3
[16] Bar-Cohen A., Rohsenow W.M. Thermally optimum spacing of vertical, natural convection cooled, parallel plates. ASME Journal of Heat Transfer, 1984, vol. 106, pp. 116–123. DOI: 10.1115/1.3246622
[17] Test Report 30-13229-T. Engineering Test Institute, Brno, 2016.