Proračun temperaturnih polja. Proračun temperaturnih polja u programu ELCUT Proračun toplinskih polja 2D program
Dodatak D
Metoda za određivanje otpornosti na prijenos topline ogradnih konstrukcija na temelju proračuna temperaturnih polja
D.1. Ogradna konstrukcija podijeljena je na proračunske (dvodimenzionalne ili trodimenzionalne s obzirom na raspodjelu temperature) sekcije.
D 2. Prilikom određivanja smanjenog otpora na prijenos topline, prema podacima proračuna na osobnom računalu (PC) stacionarnog dvodimenzionalnog temperaturnog polja razlikuju se dva slučaja:
a) područje koje se proučava, dodijeljeno za izračunavanje temperaturnog polja, je ulomak ogradne konstrukcije za koji se mora odrediti vrijednost;
b) istraživano područje, za koje se izračunava temperaturno polje, manje je veličine od analiziranog fragmenta ogradne konstrukcije.
U prvom slučaju, željena vrijednost se izračunava po formuli
gdje je zbroj toplinskih tokova koji prelaze područje istraživanja, određen kao rezultat izračuna temperaturnog polja;
I - temperaturu unutarnjeg i vanjskog zraka, ° C;
L je duljina područja istraživanja, m.
U drugom slučaju određuje se formulom
gdje je duljina, m, homogenog dijela ulomka ogradne konstrukcije, odsječenog od proučavanog područja tijekom pripreme podataka za proračun temperaturnog polja;
Otpor prijenosa topline homogene ogradne strukture, .
D.3. Prilikom izračunavanja dvodimenzionalnog temperaturnog polja, odabrano područje se crta u određenom mjerilu i na temelju crteža se izrađuje proračunska shema, koja ga pojednostavljuje radi lakše podjele na odjeljke i blokove. pri čemu:
a) zamijeniti složene konfiguracije presjeka, kao što su zakrivljene, jednostavnijim ako ta konfiguracija ima mali učinak u smislu toplinskog inženjerstva;
b) staviti na crtež granice proučavanog područja i koordinatne osi (x, y ili r, z). Dodijelite područja različite toplinske vodljivosti i navedite uvjete prijenosa topline na granicama. Ispišite sve potrebne dimenzije;
c) podijeliti područje istraživanja na elementarne blokove, odvojeno odvajajući dijelove s različitim koeficijentima toplinske vodljivosti. Nacrtajte u mjerilu dijagram rasparčavanja područja proučavanja i zapišite dimenzije svih blokova;
d) nacrtati područje proučavanja u uvjetnom koordinatnom sustavu x", y", kada se uzme da su svi blokovi iste veličine. Zapišite koordinate vrhova poligona koji ograničavaju područja područja s različitim toplinskim vodljivostima i koordinate vrhova poligona koji tvore granice proučavanog područja. Označeni su dijelovi i granice istraživanog područja i označeni su vrhovi područja toplinske vodljivosti, temperatura (ili toplinskih tokova) na granicama ili koeficijenti prolaza zraka okolnog zraka i topline;
e) koristeći dva crteža izrađena prema "c" i "d", a vodeći se standardnim (uobičajenim) redoslijedom rasporeda, sastaviti skup brojčanih vrijednosti početnih podataka za unos u PC.
Primjer izračuna 1
Potrebno je odrediti smanjenu otpornost na prijenos topline troslojne metalne zidne ploče izrađene od limenih materijala.
A. Početni podaci
1. Dizajn ploče prikazan je na slici D.1. Sastoji se od dva profilirana čelična lima s koeficijentom toplinske vodljivosti 58, između kojih su postavljene Rockwool ploče mineralne vune gustoće 200, s koeficijentom toplinske vodljivosti 0,05. Listovi su međusobno povezani čeličnim profilima kroz bakelizirane odstojnike od šperploče debljine 8 mm s koeficijentom toplinske vodljivosti 0,81.
2. U izračunu su uzeti u obzir sljedeći uvjeti na bočnim stranama ograde:
izvana - i;
iznutra - i .
B. Postupak izračuna
Na proces prijenosa topline u razmatranoj konstrukciji značajno utječu čelični profili koji međusobno povezuju profilirane obloge i tvore takozvane hladne mostove. Kako bi se razbili ti mostovi hladnoće, profili su pričvršćeni na listove kroz odstojnike od šperploče. Za izračun temperaturnog polja može se odabrati dio strukture s rebrom u sredini.
Temperaturno polje razmatranog presjeka je dvodimenzionalno, budući da je raspodjela temperature u svim ravninama paralelnim s ravninom poprečnog presjeka konstrukcije ista. Profili u glavnom dijelu nalaze se na udaljenosti od 2 m jedan od drugog, pa se u proračunu može uzeti u obzir os simetrije u sredini te udaljenosti.
Proučavano područje (slika D.1) ima oblik pravokutnika čije su dvije strane prirodne granice ovojnice zgrade, na kojoj se postavljaju uvjeti za razmjenu topline s okolinom, a preostale dvije su osi simetrije. , na kojem se mogu postaviti uvjeti za potpunu toplinsku izolaciju, t.j. toplinski tok u smjeru osi OX, jednak nuli.
Područje istraživanja za proračun prema D.Z ovog dodatka podijeljeno je na 1215 elementarnih blokova s neujednačenim intervalima.
Kao rezultat proračuna dvodimenzionalnog temperaturnog polja na PC-u, dobiven je prosječni toplinski tok koji prolazi kroz izračunati presjek ogradne konstrukcije, jednak Q = 32,66 W. Površina izračunate površine je A = 2.
Smanjeni otpor prijenosu topline izračunatog fragmenta prema formuli (D.1)
Za usporedbu, otpor prijenosu topline izvan toplinske vodljive inkluzije, određen formulom, jednak je:
Temperatura unutarnje površine u zoni uključivanja topline prema proračunu na PC-u iznosi 9,85°C. Provjerimo stanje taloženja kondenzata na i . Prema Dodatku L, temperatura točke rosišta je viša od temperature površine duž toplinske vodljive inkluzije, stoga će pri projektiranoj vanjskoj temperaturi od -30 °C doći do kondenzacije i projekt je potrebno dovršiti.
Projektna temperatura vanjskog zraka, pri kojoj neće biti kondenzacije, treba biti određena formulom
D.4. U pripremi za rješavanje problema stacionarnog trodimenzionalnog temperaturnog polja izvodi se sljedeći algoritam:
a) odabrati presjek ogradne konstrukcije potreban za proračun, trodimenzionalni u odnosu na raspodjelu temperature. Na ljestvici su nacrtane tri projekcije ogradne konstrukcije i navedene sve dimenzije;
b) izraditi proračunsku shemu (slika D.2), crtajući u aksonometrijskoj projekciji i određenom mjerilu dio ograđene konstrukcije koji se proučava. U ovom slučaju složene konfiguracije sekcija zamjenjuju se jednostavnijim, koje se sastoje od paralelepipeda. Kod takve zamjene potrebno je voditi računa o detaljima konstrukcije koji utječu na toplinsku tehniku. Na crtež se primjenjuju granice proučavanog područja i koordinatne osi, u obliku paralelepipeda se izdvajaju presjeci različite toplinske vodljivosti, naznačavaju se uvjeti prijenosa topline na granicama i zapisuju sve dimenzije;
1 - ploča od mineralne vune, 2 - profilirani čelični profil, 3 - čelični profil; 4 - podloga od šperploče
Slika D.1 - Konstrukcija troslojne ploče od limenih materijala
i crtanje studijskog područja
c) podijeliti područje proučavanja na elementarne paralelepipede ravninama paralelnim s koordinatnim ravninama XOY, ZOY, YOZ (slika D.2), odvojeno odvajajući dijelove različite toplinske vodljivosti, nacrtati shemu za podjelu područja proučavanja na elementarne paralelepipede u mjerilu i navedite dimenzije;
d) nacrtajte tri projekcije područja proučavanja na koordinatne ravnine u konvencionalnom koordinatnom sustavu x", y", z" koristeći sheme izrađene prema "b" i "c". Kada se uzme da su svi elementarni paralelepipedi od iste veličine, zapisati koordinate vrhova projekcija paralelepipeda koji ograničavaju područja područja s različitim toplinskim vodljivostima, i projekcije ravnina koje čine granice proučavanog područja Potpisati vrijednosti toplinske vodljivosti, temperaturu na granice zraka koji ih okružuje i koeficijenti prijenosa topline;
e) sastaviti skup početnih podataka, koristeći sheme "b", "c", "d", za unos u PC.
Primjer izračuna 2
Odrediti smanjenu otpornost na prijenos topline kombinirane krovne ploče od rebrastih armiranobetonskih obloga.
Slika D.2 - Projekt kombiniranog krovnog panela (a) i shema proračuna za projekt kombiniranog krovnog panela (b)
A. Početni podaci
1. Dizajn kombinirane krovne ploče (slika E.2) veličine 3180x3480x270 mm predstavlja troslojnu ljusku u presjeku. Vanjski i unutarnji slojevi debljine 50 i 60 mm izrađeni su od armiranog betona s koeficijentom toplinske vodljivosti 2,04. Srednji termoizolacijski sloj izrađen je od ploča od ekspandiranog polistirena s koeficijentom toplinske vodljivosti 0,05. Svaka od školjki ima rebra debljine 60 i 40 mm paralelna jedno s drugim na udaljenosti od 700 mm, koja dosežu sredinu toplinskoizolacijskog sloja. Rebra školjki su međusobno okomite i tako je svako rebro jedne školjke uz rebro druge školjke na platformi od 60x40 mm.
Područje primjene Izgradnja volumetrijskih temperaturnih polja u geoinženjeringu, geotehnici, geotermalnom i rudarstvu na temelju podataka termometričkih mreža u permafrostu. Poznavanje temperaturnog stanja stijena i tla temelja inženjerskih građevina u zoni permafrosta - hidroelektrana, nadzemnih konstrukcija podzemnih rudnika, eksploatiranih zgrada, termoelektrana podignutih na permafrostu - jamstvo je njihovog sigurnog rada. Opseg programa također je određen činjenicom da se više od 60% teritorija Ruske Federacije geografski nalazi u zoni permafrosta Zemlje.
Opis algoritma Algoritam je numerička implementacija autorske sheme (u daljnjem tekstu "shema") u okviru klasičnog automatiziranog upravljačkog sustava s izravnom i povratnom spregom. Namijenjena je obradi prostorno raspoređenih temperaturnih podataka "raspršenog" tipa u metodi promjene stacionarnih stanja pri rješavanju geotermofizičkih problema za spore procese koji se javljaju posvuda u geoinženjeringu (osobito u razvijenim regijama sjevera i arktičkog šelfa).
Opći elementi algoritma a neki rezultati programa dati su u članku.
V.V. Neklyudov, S.A. Velikin, A.V. Malyshev, Kontrola temperaturnog stanja baza rudnika u zoni permafrosta putem automatiziranog praćenja, Kriosfera Zemlje, 2014., br. 4.
Kako bi se osigurala geokriološka sigurnost tijekom rada inženjerskih objekata u zoni permafrosta, "shema" koristi provjerene i pouzdane algoritme za 2D ili 3D interpolaciju "razbacanih" podataka. Početni podaci o temperaturi podijeljeni su u dva bloka:
- temperaturni parametri volumetrijskih kvazistacionarnih izvora topline objekta: okno rudnika, set volumetrijskih ventilacijskih kanala, sustav stupova za zamrzavanje i termosifona;
- temperatura mreže mjernih bunara: vertikalne termometričke bušotine i horizontalne bušotine, kao i pojedinačni temperaturni senzori na ulazu i izlazu iz sustava zamrzavanja.
"Shema" omogućuje očitavanje geometrije objekta i geometrije termometarskih mreža bušotine, kao i elemenata građevinskih crteža, u skladu s kojima se formira volumetrijska mreža s podacima o temperaturi. Nakon 2D ili 3D interpolacije (opcija), "shema" vam omogućuje prikaz rezultirajuće temperaturne kutije u formatu prikladnom za čitanje drugim (na zahtjev Kupca) profesionalnim grafičkim sustavima.
Početna geometrija objekta za "shemu" formira se prema konstrukcijskim crtežima u poznatom programu "Surfer".
"Shema" vam omogućuje:
- rad s bazom podataka dugoročnih (automatiziranih) promatranja i izgradnja geokrioloških temperaturnih presjeka i geokrioloških presjeka brzina smrzavanja-odmrzavanja, u 2D i 3D obliku;
- numerički vrednovati neke termofizičke karakteristike (toplinska difuzivnost i dr.) tla i stijena temelja objekta neposredno na terenu kao rješenje koeficijentnog problema najjednostavnije jednadžbe prijenosa topline;
- graditi trodimenzionalne izotermne plohe u volumenu temelja (podzemni rudnik), uklj. i u dinamici, što omogućuje procjenu prostorne raspodjele područja faznog prijelaza i izgradnju termodinamičkih karakteristika temeljnih tala.
"Shema" pruža mogućnost interaktivnog rada s konstruiranom kockom temperaturnog polja:
- jednim klikom prelazite između dubokih i okomitih rezova.
- postaviti dodatne točke na dubinu s jednim klikom, naznačujući novu temperaturu u njoj i ponovno izračunavajući interpolaciju na ovom dubinu.
- izvršiti korekciju kratkih bušotina u intervalu ekstrapolacije.
Korištenje autorske opcije "ekstrapolacije" kratkih bušotina u dubinu dugih bušotina značajno proširuje mogućnosti volumetrijskih konstrukcija u geotehničkoj industriji. Moguće je koristiti i druge opcije na zahtjev Kupca
"Shema" pruža mogućnost "online - praćenja" na displeju proizvodnog računala (prema dostupnoj povijesti dugoročnih mjerenja temperature) dinamike temperature u svim termometričkim bušotinama temelja iznadšahtnog visokog -dizajni objekti podzemnog rudnika. Ova mogućnost omogućuje operateru stanice za zamrzavanje da izravno vizualno popravi pojavu abnormalnih temperaturnih trendova u trenutnoj dinamici i odgovori na nestandardne situacije postavljanjem dodatnih parametara u povratnoj petlji u ACS-u "termometrijski sustav - rezidentni program - sustav zamrzavanja ".
"Shema" je implementirana za verziju "CPU-kalkulacije", međutim, može se prenijeti na slučaj "GPU-kalkulacije".
Funkcionalnost Uobičajeni volumen obrađenih podataka je do 8 GB RAM-a za najveće podzemne rudnike u zoni permafrosta Ruske Federacije po jednom tipičnom temelju podzemnog rudnika.
Detalj temperaturne konstrukcije algoritmom programa "Thermic" osiguravaju detalje sve do dobivanja temperaturnih gradijenta na presjeku pilota, točno prema njegovom obliku - okruglom ili četvrtastom. Točnost zapravo temperaturne konstrukcije osigurava se preciznošću korištenih temperaturnih senzora - obično do stotih stupnjeva Celzijusa. Greška također određuje hardverska komponenta. Takve mogućnosti koje pruža algoritam programa Thermic, a koje trenutno nisu dostupne u drugim poznatim geotehničkim sustavima, omogućuju operaterima procjenu tzv. temperaturna deformacijska naprezanja na pilotima i drugim elementima (cijevi i sl.) kako bi se kontroliralo njihovo uništavanje.
Alati implementacija algoritma - C++ obitelj, u opisanoj 64-bitnoj verziji - programska okruženja. Isporučuje se korisniku kao izvršna datoteka.
Za ovojnice zgrada tipično je ravno temperaturno polje ako sadrže elemente okvira, nadvoje i sl., kada njihova duljina znatno premašuje debljinu ograde.
Na proces prijenosa topline u razmatranoj strukturi značajno utječu inkluzije koje provode toplinu, na primjer, čelični profili koji tvore takozvane "mostove hladnoće". Kako bi se razbili ti hladni mostovi, profili su spojeni na konstrukciju, na primjer, kroz brtve od šperploče. Moguće je odabrati sličan dio strukture za izračun temperaturnog polja. Temperaturno polje razmatranog presjeka je dvodimenzionalno, budući da je raspodjela temperature u svim ravninama paralelnim s ravninom poprečnog presjeka konstrukcije ista. Profili u glavnom dijelu nalaze se jedan od drugog na udaljenosti od 1, 2, ..., x, m (slika 3).
Prilikom određivanja smanjenog otpora prijenosu topline, m 2.o C / W, prema podacima proračuna na osobnom računalu (PC) stacionarnog dvodimenzionalnog temperaturnog polja, proučavano područje, dodijeljeno za izračunavanje temperaturnog polja, je ulomak ogradne strukture, za koji se mora odrediti vrijednost.
Željena vrijednost
gdje je ∑Q zbroj toplinskih tokova koji prelaze područje istraživanja, W/m 2 , određen kao rezultat izračuna temperaturnog polja;
t int , t ext - temperatura unutarnjeg i vanjskog zraka, o C;
L je duljina područja istraživanja, m.
Prilikom izračunavanja dvodimenzionalnog temperaturnog polja, odabrano područje se iscrtava u mjerilu i na temelju crteža se izrađuje proračunska shema, koja ga pojednostavljuje radi lakše podjele na odjeljke i blokove.
pri čemu:
Zamijenite složene konfiguracije sekcija jednostavnijim ako to ima mali učinak u smislu toplinskog inženjerstva;
Na crtež se primjenjuju granice područja proučavanja i koordinatne osi (x, y ili r, z). Dodijelite područja različite toplinske vodljivosti i navedite uvjete prijenosa topline na granicama. Ispišite sve potrebne dimenzije;
Područje proučavanja podijeljeno je na elementarne blokove, odvojeno od kojih su sekcije s različitim koeficijentima toplinske vodljivosti odvojeno. Crtati-
skalirati shemu razdvajanja studijskog područja i upisati dimenzije svih blokova;
Područje proučavanja crta se u uvjetnom koordinatnom sustavu x’, y’, kada se uzme da su svi blokovi iste veličine. Zapišite koordinate vrhova poligona koji ograničavaju područja područja s različitim toplinskim vodljivostima (slika 4).
Slika 3 - Izgled čvorova dvodimenzionalne mreže za proračun
temperaturno polje
Diferencijalna jednadžba za ravno temperaturno polje ima sljedeći oblik:
Ð 2 t/Ðx 2 = Ð 2 t/Ðy 2 . (3.2)
Integracija ove jednadžbe u općem obliku vrlo je težak zadatak. To je još kompliciranije zbog prisutnosti unutar polja materijala s različitim koeficijentima toplinske vodljivosti. Problem je uvelike pojednostavljen kada se jednadžba rješava u konačnim razlikama. U ovom slučaju, diferencijalna jednadžba se zamjenjuje sustavom linearnih jednadžbi, u kojima će nepoznanice biti vrijednosti željene funkcije u točkama polja koje leže na čvorovima mreže, sastavljene od kvadrata sa stranom prihvaćene veličine Δ.
U konačnim razlikama, jednadžba ima oblik:
τ xx +τ yy =0, (3.3)
gdje su τ xx ,τ yy druge konačne razlike funkcija τ, respektivno, u x i po y .
Ispisujući ih detaljno, dobivamo (slika 4)
(τ x + Δ , y - 2 τ x , y + τ x - Δ , y)/ Δ 2 +(τ x , y + Δ - 2 τ x , y + τ x , y - Δ)/ Δ 2 = 0.
Otuda, rješavanjem rezultirajuće jednadžbe za τ x , y , imat ćemo:
τ x , y = (τ x + Δ , y + τ x - Δ , y + τ x , y + Δ + τ x , y - Δ)/4,
oni. u jednoličnom polju, temperatura u svakom čvoru mreže mora biti jednaka aritmetičkoj sredini temperatura četiri susjedna čvora.
Razmotrimo čvor s temperaturom τ x , y . Kvadrat, u čijem se središtu nalazi ovaj čvor, prima (ili odaje) toplinu u smjeru točaka smještenih u četiri susjedna čvora mreže, koji imaju temperature
τ x + Δ , y , τ x - Δ , y , τ x , y + Δ , τ x , y - Δ . Količina topline koja se izmjenjuje s okolnim materijalom kvadratom izrezanim oko točke x, y ovisit će ne samo o temperaturi susjednih čvorova, već i o vrijednosti koeficijenata prijenosa topline u smjeru niti mreže između točka x, y i ove točke. Označavajući koeficijente prijenosa topline slovima k s odgovarajućim indeksima, dobivamo:
2- količina topline prenesena u smjeru od čvora x, y do čvora s temperaturom τ x - Δ , y
Q 1 \u003d (τ x, y - τ x - Δ, y)k x - Δ; (3.4)
2- količina topline prenesena u smjeru od čvora x, y do čvora s temperaturom τ x , y + Δ
Q 2 \u003d (τ x, y - τ x, y + Δ)k y + Δ; (3.5)
2- količina topline prenesena u smjeru od čvora x, y do čvora s temperaturom τ x + Δ , y
Q 3 \u003d (τ x, y - τ x + Δ, y)k x + Δ; (3.6)
2 - količina topline koja se prenosi u smjeru od čvora x,y na čvor s temperaturom τ x , y - Δ
Q 4 \u003d (τ x, y - τ x, y - Δ)k y - Δ. (3.7)
Iz uvjeta ravnoteže topline, zbroj tih količina topline mora biti jednak nuli, tj.
(τ x , y - τ x - Δ , y)k x - Δ = (τ x , y - τ x , y + Δ)k y + Δ= (τ x , y - τ x + Δ , y)k x + Δ =
=(τ x , y - τ x , y - Δ)k y - Δ =0.
Rješavajući ovu jednadžbu za τ x , y, konačno dobivamo
τ x , y = (τ x - Δ , y k x - Δ + τ x , y + Δ k y + Δ + τ x + Δ , y k x + Δ + τ x , y - Δ k y - Δ) /(k x - Δ + k y + Δ + k y + Δ+ k y - Δ). (3.8)
Ovo je opća formula za izračun temperature na svim čvorovima mreže.
Rješenje treba napraviti numeričkom metodom, uzastopno izračunavajući temperaturu u svakoj točki. Izračun se izvodi sve dok razlika između vrijednosti u svakoj točki u trenutnom i prethodnom koraku izračuna ne prijeđe navedenu točnost.
Zbog velikog broja proračuna, preporučljivo je izračunati dvodimenzionalno temperaturno polje korištenjem računalne tehnologije. Obračun se vrši pomoću programa na Odjelu HVAC.
Primjer
Potrebno je odrediti raspodjelu temperature i smanjeni otpor prijenosu topline u nehomogenoj strukturi (slika 4).
Početni podaci
Konstrukcija se sastoji od dva materijala: vanjski zid zgrade je od opeke s koeficijentom toplinske vodljivosti 0,81 W/(m°C), a strop je izrađen od armiranobetonske ploče s koeficijentom toplinske vodljivosti 2,04 W/( m°C). U izračunu se uzimaju u obzir sljedeći uvjeti na stranama ograde:
izvana - t exl = -30 °S; αext = 23 W/(m 2 °C), (5)
iznutra - t int \u003d 20 ° C; i int = 8,7 W/(m 2 °C), (4).
Postupak izračuna
Temperaturno polje razmatranog presjeka je dvodimenzionalno, budući da je raspodjela temperature u svim ravninama paralelnim s ravninom poprečnog presjeka konstrukcije ista.
Proračuni temperaturnog polja rade se iteracijskom metodom, kako slijedi.
Oni su preliminarno postavljeni nekim proizvoljnim vrijednostima temperature na svim čvorovima mreže. Zatim se, prema formuli, uzastopno izračunava vrijednost temperature u svim čvorovima, zamjenjujući prethodne vrijednosti temperature s dobivenim vrijednostima temperature sve dok temperatura u svakom čvoru mreže polja ne zadovolji odgovarajuće jednadžbe pri datim temperaturama zraka na jedna i druga strana ograde (slika 5).
Proces se može smatrati završenim samo kada, unutar zadane točnosti, temperature ostanu konstantne u svim čvorovima mreže. Trajanje izračuna ovisi o tome koliko su ispravno postavljene početne temperature.
Slika 4
| -29,44 | -13,684 | 1,981 | 18,467 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,697 | 1,969 | 18,466 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,626 | 2,248 | 18,487 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,659 | 2,2 | 18,483 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,758 | 1,958 | 18,376 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,45 | -13,978 | 1,839 | 18,363 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,46 | -14,8 | 0,491 | 17,378 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,48 | -15,16 | 0,183 | 17,334 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,62 | -16,252 | -3,8 | 7,552 | 17,69 | 19,05 | 19,39 | 19,5 | 19,537 | 19,55 | 19,56 | 19,7 | ||||||||||||||||
| -29,66 | -16,523 | -4,11 | 7,4327 | 17,73 | 19,14 | 19,49 | 19,61 | 19,652 | 19,67 | 19,68 | 19,8 | ||||||||||||||||
| -28,93 | -16,831 | -5,47 | 4,463 | 12,48 | 16,05 | 17,51 | 18,08 | 18,291 | 18,38 | 18,43 | 18,8 | ||||||||||||||||
| -28,95 | -16,942 | -5,59 | 4,4726 | 12,61 | 16,3 | 17,81 | 18,4 | 18,634 | 18,73 | 18,78 | 19,1 | ||||||||||||||||
| -28,91 | -17,117 | -6,19 | 3,3321 | 12,24 | 16,15 | 17,71 | 18,31 | 18,544 | 18,64 | 18,69 | |||||||||||||||||
| -28,92 | -17,167 | -6,24 | 3,3472 | 12,32 | 16,28 | 17,87 | 18,5 | 18,737 | 18,83 | 18,89 | 19,2 | ||||||||||||||||
| -28,19 | -16,737 | -5,7 | 2,8765 | 17,32 | 19,13 | 19,53 | 19,66 | 19,708 | 19,73 | 19,74 | 19,8 | ||||||||||||||||
| -28,19 | -16,758 | -5,74 | 2,8603 | 17,33 | 19,13 | 19,54 | 19,67 | 19,719 | 19,74 | 19,75 | 19,8 | ||||||||||||||||
| -29,47 | -15,179 | -0,4 | 17,668 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,47 | -15,2 | -0,42 | 17,664 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,46 | -14,192 | 1,522 | 18,402 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,46 | -14,211 | 1,502 | 18,399 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,45 | -13,724 | 2,199 | 18,485 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,45 | -13,742 | 2,181 | 18,482 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,531 | 2,44 | 18,507 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,546 | 2,424 | 18,504 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,461 | 2,52 | 18,513 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,473 | 2,507 | 18,511 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,446 | 2,537 | 18,514 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,453 | 2,53 | 18,513 | ||||||||||||||||||||||||
Proračun temperaturnih polja presjeka ograđenih konstrukcija zgrada i građevina
Svrha programa
Program je dizajniran za proračun (dvodimenzionalnih i trodimenzionalnih) temperaturnih polja presjeka ograđenih konstrukcija zgrada i građevina.
Rezultat izračuna bit će:
- protok topline koji prolazi kroz izračunati presjek;
- temperatura na svakoj izračunatoj točki temperaturnog polja izračunatog dijela ograde;
- temperatura na unutarnjoj površini izračunate ograde i točka s minimalnom temperaturom na unutarnjoj površini;
- grafički prikaz temperaturnog polja izračunate ograde;
- izoterme temperaturnog polja izračunate ograde.
Karakteristike programa
Temperaturno polje izračunava se metodom mreže.
Izračun se može izvršiti egzaktnom metodom i metodom aproksimacija. Maksimalni broj točaka izračuna za točnu metodu je 100 tisuća za dvodimenzionalno polje i 60 tisuća za trodimenzionalno polje. Maksimalni broj bodova za metodu aproksimacije nije određen i određen je mogućnostima računala i monitora.
Unos podataka vrši se grafičkom metodom.
Dimenzije dijela ograde (čvora) i razmak mreže postavlja korisnik.
Za trodimenzionalno polje, korisnik postavlja broj slojeva i njihovu visinu. Ograničenja broja izračunatih točaka određena su mogućnostima računala.
Dimenzije stupaca, redaka i slojeva postavlja korisnik (mm). Preporuča se uzeti veličine ćelija u rasponu od 5-100 mm, ovisno o prirodi problema koji se rješava.
Širina za svaki stupac i red može se zasebno postaviti. Prilikom postavljanja početnih podataka najprije postavljamo dimenzije i korak ujednačene mreže. Zatim možete redefinirati veličine pojedinih stupaca, redaka i dobiti mrežu s neravnim korakom. Međutim, u svakom slučaju na zaslonu monitora se odražava ujednačena mreža. U ovom slučaju, veličine stupaca i stupaca neujednačene mreže prikazuju se duž perimetra izračunatog polja.
U proračunskom čvoru maksimalni broj materijala je 8.
Vrijednost temperature vanjskog i unutarnjeg zraka korisnik postavlja u rasponu od -100 do +2000°C. Mogu se podesiti 2 unutarnje temperature i jedna vanjska temperatura.
Vrijednost koeficijenta prijenosa topline na unutarnjoj i vanjskoj površini postavlja korisnik (u rasponu od 1-50).
Rubni uvjeti određuju se parametrima - 2 unutarnja temperatura zraka, vanjska temperatura zraka i barijera protoka topline.
Nema ograničenja za stvaranje graničnih uvjeta za četiri parametra.
Prema zadanim postavkama, program ima granične uvjete. Gornji horizontalni red graniči s vanjskim zrakom. Donji red je s unutarnjim zrakom. Lijevi i desni stupac temperaturnog polja imaju barijeru protoka topline s lijeve i desne strane.
Stupanjem na snagu SP 50.13330.2013 u dijelu Energetska učinkovitost bit će potrebno odrediti smanjeni otpor prijenosu topline na temelju rezultata izračuna temperaturnih polja. Ovi izračuni već zahtijevaju neke preglede, iako sami stručnjaci o tome ništa ne razumiju.
Čini se da je izračun TP-a moguće izvesti u različitim programima (o tome se raspravljalo na forumu). Međutim, većinu ovih programa običnim arhitektima i inženjerima vrlo je teško svladati. Možete formulirati zahtjeve za takav program:
1. Trebalo bi učiniti ono što je potrebno za izračunavanje smanjenog otpora prema SP 50 i, ako je moguće, ne raditi ništa dodatno.
2. Program bi trebao biti dostupan za savladavanje običnom inženjeru ili arhitektu koji nema vremena provesti pola života proučavajući nekakvo softversko čudovište poput ANSYS-a.
3. Program mora imati sučelje na ruskom jeziku.
4. Programi bi trebali biti dobro dokumentirani i imati sustav pomoći.
5. Program se može preuzeti barem radi testiranja prije kupnje.
Čini se da u tim zahtjevima nema ništa posebno? Ali nije ih tako lako ispuniti. Čini se da bi takvih programa trebalo biti mnogo. I čini se da ih ima puno, ali nema se što birati. Možete pretražiti internet i isprobati sami.
Ipak, dat ćemo primjer jednog takvog programa. Ovo je ELCUT. Zadovoljava većinu (ali ne sve) naših uvjeta.
1. ELCUT može prilično izračunati temperaturna polja, iako radi puno drugih korisnih stvari, ali nam one ne trebaju.
2. ELCUT je lako savladati. Prvi put, pri susretu, možete potrošiti pola dana na izračun, zatim - najviše pola sata.
3. ELCUT ima sučelje na ruskom jeziku.
4. ELCUT je opremljen izvrsnim sustavom pomoći i dodatnim video zapisima s uputama.
5. ELCUT ima besplatnu "studentsku" verziju, koja je dovoljna za rješavanje naših problema. U "studentskoj" verziji broj čvorova računske mreže je ograničen, ali za probleme poput našeg to je sasvim dovoljno - samo trebate razumno postaviti korak čvorova.
Nakon što sam se pozabavio ovim programom, napisao sam malu dokumentaciju o njemu s rastavljanjem konkretnog primjera izračuna. I također kako iskoristiti rezultate ovog izračuna u bilješci s obrazloženjem odjeljka 10.1, tako da niti jedan stručnjak ne bi pomislio "ustati".
Komentari
Komentari 1-4 od 4
Obračun radi kvačice prilikom provjere. Strah i užas...
Hvala
Hvala vam na trudu!
Citat:
Post #2 od fylosov
Hvala vam na trudu!
Za sebe, nakon što sam riješio nekoliko jednostavnih primjera, shvatio sam da ELCUT precjenjuje gubitak topline za 2 puta. Je li to greška ili značajka - nema ni vremena ni želje da se to sazna.
U Vašem primjeru razlika je također otprilike dvostruka.
Ne ocjenjujem više ili manje. Vrijednost toplinskog toka koju pokazuje bilo koji program za izračun temperaturnih polja ovisi isključivo o tome koji granični element (njegovu veličinu) odredi korisnik. U ELCUT-u se to radi navođenjem, u drugim programima, navođenjem "ruba". A tum se može raditi kako želite - i postaviti 2 puta više, a 4 puta manje.
U teoriji, zajednički pothvat (budući da su uveli obvezni obračun TP) trebao je jasno zacrtati zahtjeve. I tu nema ničega - jedna slika, čije je porijeklo općenito nepoznato.
Strah i užas...
Tako će uskoro energetska učinkovitost prestići (i prestići) zaštitu okoliša po broju stranica (~ 300 listova tablica 7-8 fontom)
Ako ima nekoliko zgrada, onda će ih biti više. I to navodi sam P87. Svugdje postoji potreba za “opravdanjem”. Na temelju toga, pretjerano revni i pedantni stručnjaci zahtijevaju da se "oboji brojevima" tijek izračuna za svaki pokazatelj - odakle je došao, kako su mislili. Kada bi se, kako se očekivalo, rezultati dali u bilješci, a "utemeljenja" bi bila u arhivi, volumen bi bio manji. Ali oni bi i dalje zahtijevali izračune i još ih je potrebno izraditi.
A uvođenjem izmjena u P87 bit će još gore – to više neće biti jedan odjeljak, već “poglavlje” u gotovo svakom dijelu.