Calculul câmpurilor de temperatură. Calcularea câmpurilor de temperatură în programul ELCUT Calcularea câmpurilor termice Program 2D

Anexa D

Metodă de determinare a rezistenței la transferul de căldură a structurilor de închidere pe baza calculului câmpurilor de temperatură

D.1. Structura de închidere este împărțită în secțiuni calculate (bidimensionale sau tridimensionale în raport cu distribuția temperaturii).

D 2. La determinarea rezistenței reduse la transferul de căldură, conform datelor de calcul pe un computer personal (PC) a unui câmp de temperatură bidimensional staționar, se disting două cazuri:

a) suprafața studiată, alocată calculului câmpului de temperatură, este un fragment din structura de închidere, pentru care trebuie determinată valoarea;

b) aria studiată, pentru care se calculează câmpul de temperatură, este mai mică ca dimensiune decât fragmentul analizat al structurii de închidere.

În primul caz, valoarea dorită este calculată prin formulă

unde este suma fluxurilor de căldură care traversează zona de studiu, determinată ca urmare a calculării câmpului de temperatură;

Și - respectiv, temperatura aerului intern și extern, ° C;

L este lungimea zonei de studiu, m.

În al doilea caz, este determinat de formulă

unde este lungimea, m, a unei părți omogene a unui fragment al structurii de închidere, tăiată din zona studiată în cursul pregătirii datelor pentru calcularea câmpului de temperatură;

Rezistența la transferul de căldură a unei structuri de închidere omogene, .

D.3. Atunci când se calculează un câmp de temperatură bidimensional, zona selectată este desenată la o anumită scară și, pe baza desenului, se elaborează o schemă de calcul, simplificând-o pentru a facilita împărțirea în secțiuni și blocuri. în care:

a) înlocuiți configurațiile de secțiuni complexe, cum ar fi cele curbe, cu altele mai simple, dacă această configurație are un efect redus în termeni de inginerie termică;

b) puneți pe desen limitele zonei de studiu și axele de coordonate (x, y sau r, z). Alocați zone cu conductivități termice diferite și indicați condițiile de transfer de căldură la limite. Pune jos toate dimensiunile necesare;

c) împarte zona de studiu în blocuri elementare, separând separat secțiuni cu coeficienți de conductivitate termică diferiți. Desenează la scară o diagramă a dezmembrării zonei de studiu și notează dimensiunile tuturor blocurilor;

d) se trasează zona de studiu în sistemul de coordonate condiționat x”, y”, când toate blocurile sunt considerate ca fiind de aceeași dimensiune. Așezați coordonatele vârfurilor poligoanelor care limitează zonele regiunii cu conductivități termice diferite și coordonatele vârfurilor poligoanelor care formează limitele zonei de studiu. Se numerotează secțiunile și limitele zonei de studiu și se semnează vârfurile zonelor de conductivitate termică, temperaturi (sau fluxuri de căldură) la limite sau coeficienți de transfer al aerului și căldurii ambiante;

e) folosind două desene realizate conform „c” și „d”, și ghidate de secvența standard (obișnuită) de aranjare, compun un set de valori numerice ale datelor inițiale pentru introducerea în PC.

Exemplul de calcul 1

Este necesar să se determine rezistența redusă la transferul de căldură a unui panou de perete metalic cu trei straturi din materiale din tablă.

A. Date inițiale

1. Designul panoului este prezentat în Figura E.1. Este format din doua table profilate de otel cu un coeficient de conductivitate termica de 58, intre care sunt asezate placi de vata minerala Rockwool cu o densitate de 200, cu un coeficient de conductivitate termica de 0,05. Tablele sunt interconectate prin profile de oțel prin distanțiere din placaj coquelizat de 8 mm grosime cu un coeficient de conductivitate termică de 0,81.

2. Următoarele condiții de pe părțile laterale ale gardului au fost luate în considerare la calcul:

afară - și;

înăuntru - și .

B. Procedura de calcul

Procesul de transfer de căldură în structura în cauză este influențat în mod semnificativ de profilele de oțel care leagă foile de înveliș profilate între ele și formează așa-numitele punți reci. Pentru a sparge aceste punți reci, profilele sunt atașate de foi prin distanțiere din placaj. O secțiune a structurii cu o nervură în mijloc poate fi selectată pentru calcularea câmpului de temperatură.

Câmpul de temperatură al secțiunii luate în considerare este bidimensional, deoarece distribuția temperaturii în toate planurile paralele cu planul secțiunii transversale al structurii este aceeași. Profilele din partea principală se află la o distanță de 2 m unul de celălalt, astfel încât calculul poate lua în considerare axa de simetrie la mijlocul acestei distanțe.

Zona studiată (Figura D.1) are forma unui dreptunghi, ale cărui două laturi sunt limitele naturale ale structurii de închidere, pe care sunt stabilite condițiile de schimb de căldură cu mediul, iar celelalte două sunt axe de simetrie. , pe care pot fi stabilite condițiile de izolare termică completă, adică. flux de căldură în direcția axei OX, egal cu zero.

Zona de studiu pentru calcul conform D.Z a acestei anexe a fost împărțită în 1215 blocuri elementare cu intervale neuniforme.

Ca rezultat al calculului câmpului bidimensional de temperatură pe PC, s-a obținut fluxul mediu de căldură care trece prin secțiunea calculată a structurii de închidere, egal cu Q = 32,66 W. Aria ariei calculate este A = 2.

Rezistența redusă la transferul de căldură a fragmentului calculat conform formulei (D.1)

Pentru comparație, rezistența la transferul de căldură în afara incluziunii conducătoare de căldură, determinată de formula, este egală cu:

Temperatura suprafeței interioare în zona de includere termoconductoare conform calculului de pe PC este de 9,85°C. Să verificăm starea precipitării condensului la și . Conform anexei L, temperatura punctului de rouă este mai mare decât temperatura suprafeței de-a lungul incluziunii conducătoare de căldură, prin urmare, la o temperatură exterioară proiectată de -30 ° C, va apărea condens și proiectul trebuie finalizat.

Temperatura de proiectare a aerului exterior, la care nu va exista condens, ar trebui determinată de formulă

D.4. În pregătirea pentru rezolvarea problemelor unui câmp staționar de temperatură tridimensional, se efectuează următorul algoritm:

a) selectați secțiunea structurii de închidere necesară pentru calcul, tridimensională în raport cu distribuția temperaturii. Trei proiecții ale structurii de închidere sunt desenate pe o scară și toate dimensiunile sunt puse jos;

b) întocmește o schemă de calcul (Figura D.2), trasând în proiecție axonometrică și la o anumită scară porțiunea din structura de închidere studiată. În acest caz, configurațiile complexe ale secțiunilor sunt înlocuite cu altele mai simple, constând din paralelipipede. Cu o astfel de înlocuire, este necesar să se țină cont de detaliile structurii care afectează ingineria termică. Pe desen se aplică limitele zonei de studiu și axele de coordonate, se deosebesc secțiuni cu diferite conductivitati termice sub formă de paralelipipedi, se indică condițiile de transfer de căldură la limite și se pun toate dimensiunile;

1 - placă de vată minerală, 2 - profil de oțel profilat, 3 - profil de oțel; 4 - tampon de placaj

Figura D.1 - Construcția unui panou cu trei straturi din materiale tablă
și desenarea zonei de studiu

c) împărțiți zona de studiu în paralelipipede elementare prin plane paralele cu planurile de coordonate XOY, ZOY, YOZ (Figura D.2), separând separat secțiuni cu conductivitate termică diferită, trasați o schemă de împărțire a zonei de studiu în paralelipipede elementare la scară și puneți dimensiunile;

d) trasează trei proiecții ale zonei de studiu pe planurile de coordonate în sistemul de coordonate convențional x", y", z", folosind schemele realizate conform "b" și "c". Când toate paralelipipedele elementare sunt considerate a fi de de aceeași dimensiune, puneți coordonatele proiecțiilor vârfurilor ale paralelipipedelor care limitează zone ale regiunii cu conductivități termice diferite și proiecții ale planurilor care formează limitele zonei de studiu. Semnați valorile conductivitităților termice, temperatura limitele aerului din jurul lor și coeficienții de transfer de căldură;

e) alcătuiți un set de date inițiale, folosind schemele „b”, „c”, „d”, pentru introducerea în PC.

Exemplul de calcul 2

Determinați rezistența redusă la transferul de căldură a unui panou combinat de acoperiș realizat din căptușeli de beton armat cu nervuri.

Figura D.2 - Proiectarea panoului combinat de acoperiș (a) și schema de calcul pentru proiectarea panoului combinat de acoperiș (b)

A. Date inițiale

1. Designul panoului combinat de acoperiș (Figura E.2) cu o dimensiune de 3180x3480x270 mm reprezintă o carcasă cu trei straturi în secțiune transversală. Straturile exterioare si interioare de 50 si 60 mm grosime sunt realizate din beton armat cu un coeficient de conductivitate termica de 2,04. Stratul de termoizolație din mijloc este realizat din plăci de polistiren expandat cu un coeficient de conductivitate termică de 0,05. Fiecare dintre cochilii are nervuri de 60 și 40 mm grosime paralele între ele la o distanță de 700 mm, ajungând la mijlocul stratului termoizolant. Nervurile cochiliilor sunt reciproc perpendiculare și astfel fiecare nervură a unei cochilii este adiacentă nervurii celeilalte cochilii pe o platformă de 60x40 mm.

Zona de aplicare Construirea câmpurilor de temperatură volumetrică în geoinginerie, geotehnică, geotermală și minerit pe baza datelor rețelelor termometrice în permafrost. Cunoașterea stării de temperatură a rocilor și a solurilor din fundațiile structurilor inginerești din zona de permafrost - instalații hidroelectrice, structuri aeriene ale minelor subterane, clădiri exploatate, centrale termice ridicate pe permafrost - este o garanție a funcționării lor în siguranță. Sfera de aplicare a programului este determinată și de faptul că peste 60% din teritoriul Federației Ruse este situat geografic în zona de permafrost a Pământului.

Descrierea algoritmului Algoritmul este o implementare numerică a schemei autorului (denumită în continuare „schema”) în cadrul unui sistem de control automat automat cu direct și feedback. Este destinat procesării datelor de temperatură distribuite spațial de tip „împrăștiat” în metoda de schimbare a stărilor staționare la rezolvarea problemelor geotermofizice pentru procese lente care apar peste tot în geoinginerie (în special în regiunile dezvoltate din nord și raftul arctic).

Elemente generale ale algoritmului iar unele rezultate ale programului sunt date în articol.

V.V. Neklyudov, S.A. Velikin, A.V. Malyshev, Controlul stării de temperatură a bazelor minelor din zona de permafrost prin intermediul monitorizării automate, Criosfera Pământului, 2014, nr. 4.

Pentru a asigura siguranța geocriologică în timpul funcționării instalațiilor de inginerie din zona de permafrost, „schema” folosește algoritmi dovediți și de încredere pentru interpolarea 2D sau 3D a datelor „împrăștiate”. Datele de temperatură inițială sunt împărțite în două blocuri:

parametrii de temperatură ai surselor de căldură cvasi-staționare volumetrice ale obiectului: un puț de mină, un set de canale de ventilație volumetrice, un sistem de coloane de congelare și termosifoane;
temperatura rețelei de puțuri de măsurare: puțuri termometrice verticale și puțuri orizontale, precum și senzori unici de temperatură la intrarea și ieșirea sistemului de congelare.

„Schema” oferă citirea geometriei obiectului și a geometriei rețelelor termometrice de foraj, precum și a elementelor desenelor de construcție, în conformitate cu care se formează o grilă volumetrică cu date de temperatură. După interpolarea 2D sau 3D (opțional), „schema” vă permite să afișați caseta de temperatură rezultată într-un format potrivit pentru citire de către alte (la cererea Clientului) sisteme grafice profesionale.

Geometria inițială a obiectului pentru „schemă” este formată conform desenelor de construcție din binecunoscutul program „Surfer”.

„Schema” vă permite să:

să lucreze cu o bază de date de observații pe termen lung (automatizate) și să construiască atât secțiuni de temperatură geocriologică, cât și secțiuni geocriologice ale ratelor de îngheț-dezgheț, atât în formă 2D, cât și 3D;
evaluează numeric unele caracteristici termofizice (difuzivitate termică etc.) ale solurilor și rocilor fundației unui obiect direct în câmp ca soluție la problema coeficienților celei mai simple ecuații de transfer de căldură;
construiți suprafețe izoterme tridimensionale în volumul fundației (mina subterană), incl. și în dinamică, ceea ce face posibilă evaluarea distribuției spațiale a regiunilor de tranziție de fază și atingerea construcției caracteristicilor termodinamice ale solurilor de fundație.

„Schema” oferă posibilitatea de a lucra interactiv cu cubul construit al câmpului de temperatură:

treceți între felii adânci și verticale cu un singur clic.
setați puncte suplimentare pe felia de adâncime cu un singur clic, indicând noua temperatură din ea și recalculând interpolarea pe această felie de adâncime.
efectuați corectarea puțurilor scurte în intervalul de extrapolare.

Utilizarea opțiunii autorului de „extrapolare” a puțurilor scurte la adâncimea puțurilor lungi extinde semnificativ posibilitățile construcțiilor volumetrice în industria geotehnică. Este posibilă utilizarea altor opțiuni la cererea Clientului

„Schema” oferă opțiunea „online - monitorizare” pe afișajul computerului de producție (în funcție de istoricul disponibil al măsurătorilor de temperatură pe termen lung) a dinamicii temperaturii în toate puțurile termometrice ale fundației de deasupra arborelui înalt. -structuri de ridicare ale unei mine subterane. Această posibilitate permite operatorului stației de congelare să stabilească direct vizual apariția tendințelor anormale de temperatură în dinamica curentă și să răspundă la situații nestandardizate prin setarea unor parametri suplimentari în bucla de feedback în sistemul ACS „termometric – program rezident – sistem de congelare ".

„Schema” este implementată pentru versiunea „CPU-calculări”, totuși, poate fi transferată în cazul „GPU-calculări”.

Funcționalitate Volumul obișnuit de date procesate este de până la 8 GB de RAM pentru cele mai mari mine subterane din zona de permafrost a Federației Ruse pentru o fundație tipică de mine subterană.

Detaliu construcții de temperatură prin algoritmul programului „Thermic” este furnizat cu detaliu până la obținerea gradienților de temperatură pe secțiunea transversală a grămezii, exacte la forma sa - rotundă sau pătrată. Precizie potrivit construcțiile de temperatură este asigurată de acuratețea senzorilor de temperatură utilizați – de obicei până la sutimi de grad Celsius. Eroare determinată și de componenta hardware. Astfel de capabilități oferite de algoritmul programului Thermik, care în prezent nu sunt disponibile în alte sisteme geotehnice binecunoscute, permit operatorilor să evalueze așa-numitele. tensiuni de deformare a temperaturii asupra piloților și altor elemente (tuburi etc.) pentru a controla distrugerea acestora.

Instrumente implementarea algoritmului - familia C++, în versiunea de 64 de biți descrisă - medii de programare. Este livrat utilizatorului ca fișier executabil.

Pentru anvelopele clădirilor, un câmp de temperatură plat este tipic dacă acestea conțin elemente de cadru, buiandrug etc., când lungimea lor depășește semnificativ grosimea gardului.

Procesul de transfer de căldură în structura luată în considerare este afectat semnificativ de incluziunile conductoare de căldură, de exemplu, profilele de oțel, care formează așa-numitele „punți reci”. Pentru a sparge aceste punți reci, profilele sunt conectate la structură, de exemplu, prin garnituri din placaj. Este posibil să selectați o secțiune similară a structurii pentru calcularea câmpului de temperatură. Câmpul de temperatură al secțiunii luate în considerare este bidimensional, deoarece distribuția temperaturii în toate planurile paralele cu planul secțiunii transversale al structurii este aceeași. Profilele din partea principală sunt la o distanță de 1, 2, ..., x, m, unul față de celălalt (Figura 3).

La determinarea rezistenței reduse la transferul de căldură, m 2.o C / W, conform datelor de calcul pe un computer personal (PC) a unui câmp de temperatură bidimensional staționar, aria supusă studiului, alocată pentru calculul câmpului de temperatură, este un fragment al structurii de închidere, pentru care trebuie determinată valoarea.

Valoarea dorită

unde ∑Q este suma fluxurilor de căldură care traversează zona de studiu, W/m 2 , determinată ca urmare a calculării câmpului de temperatură;

t int , t ext - respectiv, temperatura aerului interior și exterior, o С;

L este lungimea zonei de studiu, m.

Atunci când se calculează un câmp de temperatură bidimensional, zona selectată este desenată pe o scară și, pe baza desenului, se întocmește o schemă de calcul, simplificând-o pentru a facilita împărțirea în secțiuni și blocuri.

în care:

Înlocuiți configurațiile complexe ale secțiunilor cu altele mai simple dacă acest lucru are un efect redus în ceea ce privește ingineria termică;

Limitele zonei de studiu și axele de coordonate (x, y sau r, z) sunt aplicate desenului. Alocați zone cu conductivități termice diferite și indicați condițiile de transfer de căldură la limite. Pune jos toate dimensiunile necesare;

Zona de studiu este împărțită în blocuri elementare, separând separat secțiuni cu diferiți coeficienți de conductivitate termică. A desena-

scalarea schemei de dezmembrare a zonei de studiu și cotați dimensiunile tuturor blocurilor;

Zona de studiu este desenată în sistemul de coordonate condițional x’, y’, atunci când toate blocurile sunt considerate ca fiind de aceeași dimensiune. Așezați coordonatele vârfurilor poligoanelor care limitează zonele regiunii cu conductivități termice diferite (Figura 4).

Figura 3 - Dispunerea nodurilor unei grile bidimensionale pentru calcul

câmp de temperatură

Ecuația diferențială pentru un câmp de temperatură plat are următoarea formă:

Ð 2 t/Ðx 2 = Ð 2 t/Ðy 2 . (3,2)

Integrarea acestei ecuații în formă generală este o sarcină foarte dificilă. Este și mai complicat de prezența în domeniul materialelor cu coeficienți de conductivitate termică diferiți. Problema este mult simplificată atunci când se rezolvă ecuația în diferențe finite. În acest caz, ecuația diferențială este înlocuită cu un sistem de ecuații liniare, în care necunoscutele vor fi valorile funcției dorite în punctele câmpului situat la nodurile grilei, compuse din pătrate cu o latură. de dimensiunea acceptată Δ.

În diferențe finite, ecuația are forma:

τ xx +τ yy =0, (3.3)

unde τ xx ,τ yy sunt a doua diferență finită a funcțiilor τ, respectiv, în X și prin y .

Scriindu-le în detaliu, obținem (Fig. 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.

De unde, rezolvând ecuația rezultată pentru τ x , y , vom avea:

τ x , y = (τ x + Δ , y + τ x - Δ , y + τ x , y + Δ + τ x , y - Δ)/4,

acestea. într-un câmp uniform, temperatura la fiecare nod al grilei trebuie să fie egală cu media aritmetică a temperaturilor a patru noduri învecinate.

Se consideră un nod cu temperatura τ x , y . Pătratul, în centrul căruia se află acest nod, primește (sau degajă) căldură în direcția către punctele situate în cele patru noduri învecinate ale rețelei, care au temperaturi.

τ x + Δ , y , τ x - Δ , y , τ x , y + Δ , τ x , y - Δ . Cantitatea de căldură care este schimbată cu materialul înconjurător printr-o tăietură pătrată în jurul unui punct x, y va depinde nu numai de temperatura nodurilor învecinate, ci și de valoarea coeficienților de transfer de căldură în direcția firelor rețelei dintre punctul x, y și aceste puncte. Notând coeficienții de transfer de căldură cu literele k cu indicii corespunzători, obținem:

2- cantitatea de căldură transferată în direcția de la nodul x, y către nodul cu temperatura τ x - Δ , y

Q 1 \u003d (τ x, y - τ x - Δ, y)k x - Δ; (3,4)

2- cantitatea de căldură transferată în direcția de la nodul x, y către nodul cu temperatura τ x , y + Δ

Q 2 \u003d (τ x, y - τ x, y + Δ)k y + Δ; (3,5)

2- cantitatea de căldură transferată în direcția de la nodul x, y către nodul cu temperatura τ x + Δ , y

Q 3 \u003d (τ x, y - τ x + Δ, y)k x + Δ; (3,6)

2 - cantitatea de căldură transferată în direcția de la nod X y la nodul cu temperatura τ x , y - Δ

Q 4 \u003d (τ x, y - τ x, y - Δ)k y - Δ. (3,7)

Din starea de echilibru termic, suma acestor cantități de căldură trebuie să fie egală cu zero, adică.

(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.

Rezolvând această ecuație pentru τ x , y , obținem în sfârșit

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)

Aceasta este formula generală pentru calcularea temperaturii la toate nodurile grilei.

Soluția trebuie făcută folosind o metodă numerică, calculând secvențial temperatura în fiecare punct. Calculul se efectuează până când diferența dintre valorile din fiecare punct la pasul de calcul curent și anterior nu depășește precizia specificată.

Datorită numărului mare de calcule, este recomandabil să se calculeze câmpul de temperatură bidimensional folosind tehnologia computerizată. Calculul se face folosind programul de la Departamentul HVAC.

Exemplu

Este necesară determinarea distribuției temperaturii și a rezistenței reduse la transferul de căldură într-o structură neomogenă (Fig. 4).

Datele inițiale

Structura este formata din doua materiale: peretele exterior al cladirii este din caramida cu un coeficient de conductivitate termica de 0,81 W/(m°C) iar tavanul este din placa de beton armat cu un coeficient de conductivitate termica de 2,04 W/( m°C). Următoarele condiții de pe părțile laterale ale gardului sunt luate în considerare în calcul:

afară - t exl = -30 °С; αext = 23 W/(m 2 °C), (5)

în interior - t int \u003d 20 ° С; și int = 8,7 W/(m2°C), (4).

Procedura de calcul

Calculele câmpului de temperatură se fac prin metoda iterației, după cum urmează.

Ele sunt stabilite preliminar de niște valori arbitrare ale temperaturii la toate nodurile grilei. Apoi, conform formulei, se calculează succesiv valoarea temperaturii la toate nodurile, înlocuind valorile precedente de temperatură cu valorile de temperatură obținute până când temperatura la fiecare nod al grilei câmpului satisface ecuațiile corespunzătoare la temperaturile aerului date pe una și cealaltă parte a gardului (Fig. 5).

Procesul poate fi considerat finalizat numai atunci când, în limitele preciziei date, temperaturile rămân constante la toate nodurile rețelei. Durata calculului depinde de cât de corect au fost setate temperaturile inițiale.

Figura 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

Calculul câmpurilor de temperatură ale secțiunilor structurilor de închidere ale clădirilor și structurilor

Scopul programului

Programul este conceput pentru a calcula câmpurile de temperatură (bidimensionale și tridimensionale) ale secțiunilor structurilor de închidere ale clădirilor și structurilor.

Rezultatul calculului va fi:

fluxul de căldură care trece prin zona calculată;
temperatura în fiecare punct calculat al câmpului de temperatură al secțiunii calculate a gardului;
temperatura pe suprafața interioară a gardului calculat și punctul cu temperatura minimă pe suprafața interioară;
reprezentarea grafică a câmpului de temperatură al gardului calculat;
izoterme ale câmpului de temperatură al gardului calculat.

Caracteristicile programului

Câmpul de temperatură este calculat folosind metoda grilei.

Calculul se poate face prin metoda exactă și prin metoda aproximărilor. Numărul maxim de puncte de calcul pentru metoda exactă este de 100 de mii pentru un câmp bidimensional și 60 de mii pentru un câmp tridimensional. Numărul maxim de puncte pentru metoda de aproximare nu este setat și este determinat de capacitățile computerului și monitorului.

Introducerea datelor se realizează printr-o metodă grafică.

Dimensiunile secțiunii de gard (nod) și distanța dintre grilă sunt stabilite de utilizator.

Pentru un câmp tridimensional, utilizatorul setează numărul de straturi și înălțimea acestora. Restricțiile privind numărul de puncte calculate sunt determinate de capacitățile computerului.

Dimensiunile coloanelor, rândurilor și straturilor sunt stabilite de utilizator (mm). Se recomandă să luați dimensiunile celulelor în intervalul 5-100 mm, în funcție de natura problemei care se rezolvă.

Lățimea pentru fiecare coloană și rând poate fi setată separat. La stabilirea datelor inițiale, setăm mai întâi dimensiunile și pasul grilei uniforme. Apoi puteți redefini dimensiunile coloanelor, rândurilor individuale și puteți obține o grilă cu un pas neuniform. Cu toate acestea, o grilă uniformă se reflectă în orice caz pe ecranul monitorului. În acest caz, dimensiunile coloanelor și coloanelor din grila neuniformă sunt afișate de-a lungul perimetrului câmpului calculat.

În nodul de calcul, numărul maxim de materiale este 8.

Valoarea temperaturii aerului exterior și interior este setată de utilizator în intervalul de la -100 la +2000°C. Pot fi setate 2 temperaturi interioare și una exterioară.

Valoarea coeficientului de transfer de căldură pe suprafețele interioare și exterioare este setată de utilizator (în intervalul 1-50).

Condițiile limită sunt determinate de parametrii - 2 temperatura aerului interior, temperatura aerului exterior și bariera de flux de căldură.

Nu există restricții cu privire la crearea condițiilor de limită pentru patru parametri.

În mod implicit, programul are condiții limită. Rândul orizontal superior se învecinează cu aerul exterior. Rândul de jos este cu aer intern. Coloanele din stânga și din dreapta ale câmpului de temperatură au o barieră de flux de căldură în stânga și, respectiv, în dreapta.

Odată cu intrarea în vigoare a SP 50.13330.2013 la secțiunea Eficiență Energetică, va fi necesară determinarea rezistenței reduse la transferul de căldură pe baza rezultatelor calculării câmpurilor de temperatură. Aceste calcule necesită deja unele examinări, deși experții înșiși nu înțeleg nimic despre asta.

Calculul TP pare a fi posibil de efectuat în diferite programe (a fost discutat pe forum). Cu toate acestea, majoritatea acestor programe sunt foarte dificil de stăpânit de arhitecții și inginerii obișnuiți. Puteți formula cerințele pentru un astfel de program:
1. Ar trebui să facă ceea ce este necesar pentru a calcula rezistența redusă conform SP 50 și, dacă este posibil, să nu facă nimic în plus.

2. Programul ar trebui să fie disponibil pentru stăpânire de către un inginer sau un arhitect obișnuit care nu are timp să-și petreacă jumătate din viață studiind un fel de monstru software precum ANSYS.

3. Programul trebuie să aibă o interfață în limba rusă.

4. Programele ar trebui să fie bine documentate și să aibă un sistem de ajutor.

5. Programul poate fi descărcat cel puțin pentru testare înainte de cumpărare.

Se pare că nu există nimic special în aceste cerințe? Dar nu este atât de ușor să le îndeplinești. S-ar părea că ar trebui să existe multe astfel de programe. Și se pare că sunt o mulțime, dar nu ai de unde alege. Puteți căuta pe internet și încercați singur.

Cu toate acestea, vom da un exemplu de un astfel de program. Acesta este ELCUT. Îndeplinește majoritatea (dar nu toate) condițiilor noastre.

1. ELCUT poate efectua destul de mult calcule ale câmpurilor de temperatură, deși face o mulțime de alte lucruri utile, dar nu avem nevoie de ele.

2. ELCUT este ușor de stăpânit. Prima dată, la întâlnire, puteți petrece o jumătate de zi la calcul, apoi - maximum o jumătate de oră.

3. ELCUT are o interfață în limba rusă.

4. ELCUT este echipat cu un sistem de ajutor excelent și videoclipuri cu instrucțiuni suplimentare.

5. ELCUT are o versiune gratuită „student”, care este suficientă pentru a ne rezolva problemele. În versiunea „student”, numărul de noduri ale rețelei de calcul este limitat, dar pentru probleme ca a noastră acest lucru este destul de suficient - trebuie doar să setați în mod rezonabil pasul nodurilor.

După ce m-am ocupat de acest program, am scris o mică documentație despre el cu dezasamblarea unui exemplu de calcul specific. Și, de asemenea, cum să folosiți rezultatele acestui calcul în nota explicativă a secțiunii 10.1, astfel încât niciun expert nu s-ar gândi măcar să „apare”.

Comentarii

Comentariile 1-4 din 4

Calcul de dragul unei căpușe la verificare. Frica si groaza...

Mulțumiri

Mutumesc pentru munca dumneavoastra grea!

Citat:

Postare #2 de filozov
Mutumesc pentru munca dumneavoastra grea!
Pentru mine, după ce am rezolvat câteva exemple simple, mi-am dat seama că ELCUT supraestimează pierderile de căldură de 2 ori. Este o eroare sau o caracteristică - nu există nici timp, nici dorință de a afla.
În exemplul dvs., discrepanța este, de asemenea, aproximativ dublă.

Nu notez mai mult sau mai puțin. Valoarea fluxului de căldură afișată de orice program pentru calcularea câmpurilor de temperatură depinde numai de elementul de limită (dimensiunea acestuia) specificat de utilizator. În ELCUT, acest lucru se face prin specificarea, în alte programe, prin specificarea „marginei”. Iar tura se poate face după cum doriți - și setați de 2 ori mai mult și de 4 ori mai puțin.

În teorie, societatea în participațiune (din moment ce a introdus calculul obligatoriu al TP) ar fi trebuit să sublinieze clar cerințele. Și nu există nimic acolo - o imagine, a cărei origine este în general necunoscută.
Frica si groaza...
În curând eficiența energetică va depăși (și depăși) protecția mediului în ceea ce privește numărul de pagini (~ 300 de coli de plăci 7-8 în font)
Dacă sunt mai multe clădiri, atunci vor fi mai multe. Și acest lucru este stabilit chiar de P87. Peste tot este nevoie de „justificare”. Pe baza acestui fapt, experții prea zeloși și meticuloși cer să „picteze după numere” cursul de calcul pentru fiecare indicator - de unde a venit, așa cum credeau ei. Dacă, așa cum era de așteptat, rezultatele ar fi date în notă, iar „fundamentările” ar fi în arhivă, volumul ar fi mai mic. Dar tot ar necesita calcule și mai trebuie întocmite.

Și odată cu introducerea modificărilor în P87, va fi și mai rău - nu va mai fi o secțiune, ci un „capitol” în aproape fiecare secțiune.