FRONT PAGE VÝZKUM TEPLOTNÍCH POLÍ V PRŮMYSLOVÝCH BUDOVÁCH Odbor termomechaniky a techniky prostředí EÚ FSI VUT v Brně VÝZKUM TEPLOTNÍCH POLÍ V PRŮMYSLOVÝCH BUDOVÁCH PŘI RŮZNÝCH PODMÍNKÁCH VĚTRÁNÍ A VYTÁPĚNÍ FRONT PAGE Milan Pavelek – Eva Janotková Projekt COST G3.20 1

METODY ŘEŠENÍ PROJEKTU - 1 Interferometrický výzkum teplotních polí v modelech místnosti a výzkum proudění z vyústek Výzkum proudění v laboratoři větrání (8.5 x 4.8 x 3.5 m) pomocí anemometrů, mlhy a PIV systému 2

METODY ŘEŠENÍ PROJEKTU - 2 Výzkum teplotních polí ve zkušební místnosti pomocí termočlánků a modulů ADAM Výzkum tepelné zátěže pracovníků ve dvou sklárnách a návrh snížení ukazatele WBGT 3

VYVÍJENÝ SOFTWARE - 1 Pro zpracování vizualizačních záznamů byl vyvinut software Interfer-Visual. Software určuje:  Průběhy a rozložení proužků.  Hranice proudů zviditelněných mlhou. Software zpracovává i videozáznamy ... 4

VYVÍJENÝ SOFTWARE - 2 Na obrázcích vidíme zpracování videozáznamu z vizualizace proudění mlhou s využitím funkce Sčítání dvou obrazů a funkce Interferogram. 1 2 3 + = 2.5 m 5

VZDUCHOVÉ PROUDY - 1 Projekt se zabýval výzkumem proudů z vyústek pomocí anemometrů, mlhy a interferometrie. Byla testována i metoda PIV. Výsledkem výzkumu byly: Rovnice trajektorií os neizotermních proudů z vyústek. Pro štěrbinovou vyústku: Pro kruhovou vyústku: Tvary proudů. Konstanty vyústek. Entalpie a další parametry proudů. 6

Osa proudu směřuje nad překážku Osa proudu směřuje do překážky VZDUCHOVÉ PROUDY - 2 Na těchto obrázcích je interferometrická vizualizace tvarů vzduchových proudů z vyústek kruhového průřezu při obtékání příčných překážek. Osa proudu směřuje nad překážku Osa proudu směřuje do překážky 7

Proudění z vyústky podél stropu Proudění z vyústky kolmo na stěnu VZDUCHOVÉ PROUDY - 3 Zde vidíme výsledky interferometrického výzkumu tvarů vzduchových proudů z vyústek kruhového průřezu při proudění podél stropu a kolmo na stěnu. Proudění z vyústky podél stropu Proudění z vyústky kolmo na stěnu 8

VZDUCHOVÉ PROUDY - 4 Konstanty štěrbinových vyústek byly určovány interferometricky z úhlu rozšíření proudu v hlavní oblasti 2t . L 2Jt 9

Porovnání naměřených konstant VZDUCHOVÉ PROUDY - 5 Konstanty štěrbinových vyústek byly také určovány pomocí mlhy, z úhlu rozšíření proudu v hlavní oblasti 2 . Porovnání naměřených konstant 2 10

Délková hustota entalpie určená z interferogramů VZDUCHOVÉ PROUDY - 6 Výzkum entalpií, teplot, rychlostí, průtoků, a dalších parametrů volných proudů byl prováděn interferometricky. Délková hustota entalpie určená z interferogramů 11

Testování metody PIV s mlhou VZDUCHOVÉ PROUDY - 7 Testování metody PIV s mlhou ověřilo možnost jejího použití do 0,25 x 0,25 m. PIV usnadní: Výzkum přechodu proudění z krajní oblasti do hlavní. Výzkum přisávání vzduchu do proudu apod. Vyústka 12

VÝZKUM OTOPNÝCH TĚLES - 1 Výzkum vytápění místností vyžadoval měřit teploty a rychlosti v okolí otopných těles. Zde je vizualizace proudění mlhou u konvektoru s nucenou konvekcí. Konvektor bez usměrňující mřížky Konvektor s usměrňující mřížkou 13

VÝZKUM OTOPNÝCH TĚLES - 2 Na níže uvedených obrázcích je uvedena vizualizace proudění pomocí mlhy nad konvektorem s přirozenou konvekcí. Původní záznam proudění s mlhou Záznam proudění s mlhou po zpracování 14

VÝZKUM OTOPNÝCH TĚLES - 3 Rovněž byl proveden interferometrický výzkum deskových otopných těles. Přestup tepla z čela tělesa Přestup tepla ve štěrbině Ra Optimální konstrukce zdvojených deskových otopných těles musí splňovat podmínku 15

TEPLOTNÍ POLE V MÍSTNOSTI - 1 Interferometrický výzkum teplotních polí ve zmenšeném modelu místnosti s vodou při vytápění stěnovém a vytápění deskovým otopným tělesem. Vytápění stěnou umístěnou vlevo Vytápění deskovým otopným tělesem 16

TEPLOTNÍ POLE V MÍSTNOSTI - 2 Interferometrický výzkum teplotních polí ve zmenšeném modelu místnosti s vodou při vytápění stropem a vytápění podlahou. Zátop při vytápění stropem Zátop při vytápění podlahou 17

TEPLOTNÍ POLE V MÍSTNOSTI - 3 Interferometrický výzkum teplotních polí ve zmenšeném modelu místnosti rozdělené překážkou při vytápění levou stěnou a chlazení pravé stěny. Překážka uprostřed místnosti nahoře Překážka uprostřed místnosti dole 18

TEPLOTNÍ POLE V MÍSTNOSTI - 4 Teplotní pole v místnosti o rozměrech 3 x 2,3 x 1,3 m naměřená termočlánky napojenými na počítač jsou uvedena na těchto obrázcích. Vytápění konvektorem s přirozenou konvekcí Vytápění článkovým otopným tělesem 19

TEPLOTNÍ POLE V MÍSTNOSTI - 5 Numerické modelování teplotních polí v místnosti při zátopu i v ustáleném stavu bylo prováděno pomocí programu STAR-CD verze 3.100B. Ustálený stav Ustálený stav Vytápění konvektorem s nucenou konvekcí Vytápění deskovým otopným tělesem 20

TEPLOTNÍ POLE V MÍSTNOSTI - 5 Porovnání výzkumů teplotních polí v místnostech je na následujících obrázcích. Bezrozměrné teplotní profily jsou v širokém rozsahu čísel Ra podobné. Porovnání různých způsobů vytápění Interferometrie Porovnání různých metod výzkumů 21

TEPELNÁ ZÁTĚŽ PRACOVNÍKŮ - 1 Snižování tepelné zátěže pracovníků v horkých provozech bylo řešeno ve dvou sklárnách. Tepelnou zátěž pracovníků lze snížit: ? Odcloněním a zmenšením emisivity zdrojů tepelného záření Vhodným oděvem Měřením w a WBGT lze stanovit optimální rozložení rychlostí ve vzduchové sprše Vzduchovou sprchou: 22

TEPELNÁ ZÁTĚŽ PRACOVNÍKŮ - 2 Zde vidíme ověření vlivu lokálního přívodu vzduchu na technologii výroby skla pomocí mlhy Přirozené proudění 23 Dolní vzduchová sprcha Horní vzduchová sprcha

Snížení tepelné zátěže pracovníků v horkých provozech. DOSAŽENÉ CÍLE Obrazy proudění z vyústek, měření trajektorií os proudů, konstant vyústek, entalpií, rychlostí ... Výzkum otopných těles, posuzování parametrů a návrh optimálních konstrukcí otopných těles. Obrazy teplotních polí v místnostech, ověření možnosti použití interferometrie a numerického modelování. DOSAŽENÉ CÍLE  Snížení tepelné zátěže pracovníků v horkých provozech. Vytvoření software Interfer pro vyhodnocování vizualizačních záznamů. Využití výsledků ve výuce. 24

KONTAKT http://dt.fme.vutbr.cz/~pavelek/ 25 pavelek@eu.fme.vutbr.cz COST G3.20 25 pavelek@eu.fme.vutbr.cz