81 В Ы В О Д Ы 1. Рассмотрены возможные перспективы модернизации действующей линейной части газотранспортной системы ОАО «Белтрансгаз» с точки зрения выполнения ремонтно-восстановительных работ на функциониру- ющих участках. Основная цель – полная ликвидация повреждений сталь- ной трубы коррозией в результате длительного (30–40 лет) периода экс- плуатации. Показаны недостатки технологий и покрытий труб, используе- мых в нефтегазовой отрасли в 1960–1970 гг. 2. Рассмотрен метод нанесения покрытия в условиях действующе- го участка трубы диаметром 1220 мм, который опробован и внедрен ОАО «Белтрансгаз» в ноябре–декабре 2011 г. со значительным экономиче- ским эффектом на участке магистрального газопровода «Торжок – Минск – Ивацевичи». Л И Т Е Р А Т У Р А 1. А к с ю т и н, О. Е. Повышение надежности функционирования газотранспортной системы ОАО «Газпром» / О. Е. Аксютин // Газовая промышленность. – 2010. – № 3. – С. 22–25. 2. М е т о д и к а прогнозирования состояния изоляционного покрытия длительно экс- плуатируемых газопроводов / Ю. В. Александров // Газовая промышленность. – 2010. – № 4. – С. 14–18. 3. О с о б е н н о с т и и перспективы длительной эксплуатации газопроводов / И. И. Велиюлин [и др.] // Газовая промышленность. – 2010. – № 1. – С. 44–45. 4. Г у б а н о к, И. И. Ремонт как фактор продления ресурса магистральных трубопрово- дов / И. И. Губанок // Газовая промышленность. – 2007. – № 1. – С. 51–53. 5. I т к i н, О. I. Економiчнi механiзми iнновацiйноï та iнвестицiноï дiяльностi при реставрацii магiстральних газопроводiв Украiни / О. I. Iткiн. – Киïв: Науковий свiт, 2002. – 306 с. Поступила 13.03.2013 УДК 693.34 ДОПОЛНЕНИЕ ХАНТЛИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫТЕСНЯЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Докт. техн. наук ГУСЕНЦОВА Я. А. Луганский национальный аграрный университет В системах вентиляции под действием подъемной силы производится расслоение воздуха по высоте помещения, благодаря чему показатели мик- роклимата в обслуживающей зоне помещения качественно выше, чем 82 в системах с перемешивающей вентиляцией. Анализ различных способов вентилирования помещений и методик их расчета, систем воздухораспре- деления рассмотрен в 1–3 . Ранее полученные математические модели термоаэродинамических характеристик систем воздушного отопления и вентиляции не в полной мере описывают характеристики рассматривае- мых систем. В частности, не учитывается турбулентная вязкость воздуха, рассматривается только одномерное движение однофазной среды. В связи с этим целью работы является теоретическое и экспериментальное иссле- дования процессов изменения параметров воздушной среды в помещениях с вытесняющей вентиляцией. В общем случае математическая модель термоаэродинамических харак- теристик систем воздушного отопления и вентиляции может быть пред- ставлена: 2 ρ ρ μ μ div μ ; 3 ji i i j i v j i i j i uu u up u F u t x x x x x (1) ρ divρ 0u t или ρ ρdiv 0;u t (2) ρ ρ div λgrad ;i v i T T с сu T q t x (3) 1Фdiv 1 ρ ; ρ ρ ρ ρ vqi q t t (4) 2 2 2 1 об μ 2 Ф μ μ div Ф ζ div ; 2 3 ji v j i uu u u x x (5) ρ ,p RT (6) где – плотность среды; Fi – проекция плотности массовых сил на ось хi; Т – температура среды; с – массовая теплоемкость; λ – коэффициент теп- лопроводности; qv – плотность распределения источников теплоты в еди- нице объема; i – удельная энтальпия (на единицу массы); q – плотность теплового потока через единицу поверхности в единицу времени; Ф – дис- сипативная функция Релея; R – газовая постоянная. В простейшем случае однофазной среды, когда приток теплоты к ее элементу вентиляционной системы определяется только теплопроводно- стью, q находится из уравнения Фурье. Для замыкания уравнений (1)–(6) необходимо использовать дополни- тельные сведения о свойствах и физических закономерностях рассматрива- емой конкретной задачи с учетом принятых допущений: λ λ , λ( ); μ μ , μ( ); μ μ ( , )v vT p T T p T T p . (7) Приведенная система уравнений (1)–(6) полностью определяет (при за- данных граничных условиях) значения термоаэродинамических парамет- ров в каждой точке моделируемого пространства 4 . Такие явления, как 83 температурный градиент, уровни скорости в расслаиваемом потоке, уровни расслоения и, в конечном итоге, эффективность вентиляции, могут быть оценены с помощью критерия Архимеда [5]. Приблизительный критерий выбора типа системы вентиляции предло- жен в [2]. Его применение обосновано при значительных значениях возду- хообмена, теплоизбытках в вентилируемых помещениях, осуществлении подачи интенсивных потоков воздуха в небольшие помещения. Основным недостатком его применения, как показали исследования автора статьи, является возможность появления сквозняков и турбулентностей. Использование вытесняющей вентиляции прежде всего связано с устойчивостью течения газа по отношению к малым возмущениям. Прове- денные исследования позволили предложить критерий, позволяющий определить границы рационального применения такого типа вентиляции. Для стратифицированной жидкости (пренебрегая диффузионными про- цессами, так как течение является ламинарным) устойчивость течения за- висит от ряда аэродинамических параметров течения воздуха (плотности газа, скорости его течения, температурного напора) и геометрии вентили- руемого помещения. Используя дополнение Хантли [5], введем класс си- стем единиц , ρ , ρ , ,x yM T в котором имеются две независимые размерно- сти плотности. Система единиц этого класса в общем случае должна со- держать размерный критерий к [к] = х, у, (т. е. плотность и ее изменение). Эти величины практически независимы для параметров работы вентиляци- онной системы, поэтому [к] исключим из числа определяющих величин. Запишем искомую зависимость в виде (ρ , , , ).xf g L V Все аргументы функции f имеют независимые размерности. Применяя π-теорему 0 0 0 3 2 1 3 ,a b c d eM T L M L LT L LT M L получим одно из возможных значений функции f с точностью до безраз- мерного множителя в рамках анализа размерностей 2 ρ . ρ g L V v (8) По структуре функция (8) соответствует критерию Ричардсона, в соот- ветствии с которым течение является устойчивым при V 1/4. Модифицируя, для условий вытесняющей вентиляции получим крите- рий ее рационального использования 3 2 4 1 . 4273П Ω g s V n В качестве примера представляем систему вытесняющей вентиляции для аудитории (рис. 1). а б Рециркуляционный воздух = 33 с = 65 с 84 Рис. 1. Картина течения воздуха в помещении: а – схема помещения; б – изолинии при = 33, 65 и 100 с Сравнение расчетных картинок распределения линий тока с данными эксперимента показало хорошее совпадение результатов. Количественное совпадение достигается при определенном выборе характерного размера, что говорит о необходимости учета в математической модели аэротермо- динамических характеристик такого явления, как перемешивание газа в процессе теплообмена. Перемешивание при отсутствии определяющего потока, создаваемого вентиляционной системой, приводит к возникнове- нию вертикальных струй, вызванных Релеевской неустойчивостью 6 из- за разности плотностей горячего и холодного воздуха. Таким образом, проверка эффективности применения полученного кри- терия на существующих системах вытесняющей вентиляции подтвердила правильность их использования. В Ы В О Д Ы Получен критерий рационального использования вытесняющей вен- тиляции, позволяющий упростить проектные работы. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. A l a m d a r i, F. Displacement Ventilation and Cooled Ceilings. Proceedings of Room- vent 98 / F. Alamdari. – Stockholm, 2001. 2. С и с т е м ы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика / В. А. Ананьев [и др.]. – М.: Евроклимат, из-во «Ариана», 2002. – 416 с. 3. В ы т е с н я ю щ а я вентиляция в непроизводственных зданиях. Справочное руко- водство REHVA / Под. ред. Хакон Скистад; пер. с англ. – М.: АВОКПРЕСС, 2003. – 100 с. 4. М а т е м а т и ч е с к а я модель аэротермических характеристик систем отопления и вентиляции / Я. А. Гусенцова [и др.]. – Луганск: Из-во ВНУ имени В. Даля, 2005. – 63 с. 5. Г у с е н ц о в а, Я. А. Математическое моделирование систем вытесняющей вентиля- ции / Я. А. Гусенцова // Східноевропейський журнал передових технологій. – 2008. – № ¼ (31). – С. 9–11. 6. Г у с е н ц о в а, Я. А. Математические модели движения потоков воздуха в системах воздушного отопления и вентиляции / Я. А. Гусенцова // IV MEZINÀRODNI VÊDECKO – PRAKTIKA KONFERENCT «PREDNI VÊDECKO NOVINKY – 2008», 01–15 záŕi 2008 roku. – Praha : Publishing House «Education and Saintist», 2008. – P. 70–74. Представлена кафедрой строительных конструкций Поступила 01.03.2013 tопт = 23 С grаd T = 8 С Приточный воздух Вытяжной воздух = 100 с В устано- вившемся режиме