Бородин А.И.

УДК 697:621.365

БОРОДИН АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ, докт. физ.-мат. наук,

ст. научный сотрудник,

boraleksiv@yandex.ru

ЦВЕТКОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, докт. техн. наук, профессор,

nac.tsuab.@yandex.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

АНАЛИЗ  ТЕПЛОВЫХ  РЕЖИМОВ  ГРЕЮЩИХ  КАБЕЛЕЙ  В  СИСТЕМАХ  ПОДОГРЕВА  ГАЗООБРАЗНЫХ  И  КАПЕЛЬНЫХ  ЖИДКОСТЕЙ*

Представлены основные области применения греющих кабелей в строительстве. Показано, что моделирование тепловых режимов в системах с греющими кабелями в подавляющем числе случаев сводится к решению задач теплопроводности в составных протяженных телах различной формы, содержащих внутренние источники теплоты. Найдены и проанализированы аналитические решения для расчета температурного режима греющего кабеля в системах подогрева газообразных и капельных жидкостей. Представлены примеры расчета стационарных температурных полей сердечника и оболочки греющего кабеля в системах кондиционирования воздуха, термостатирования и подогрева жидких сред.

* Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (проект 02.G25.31.0022).

Ключевые слова: греющий кабель; тепловой режим; температурное поле; аналитические решения; теплопроводность в составных телах; внутренние источники теплоты.

Библиографический список

  1. Козлобродов, А.Н. Повышение качества микроклимата помещений энергоэффективных керамзитобетонных зданий за счет линейных источников и стоков теплоты во внешних углах / А.Н. Козлобродов, Е.А. Иванова // Инновационные технологии в науке и образовании – III: cб. тр. Междунар. научно-практ. конф. 15–18 июля 2013 г. – БГУ. – Улан-Удэ : Изд-во БГУ, 2013. – С. 83–87.
  2. Подледнева, Н.А. Определение коэффициентов теплопроводности и температуропроводности за один опыт методом линейного источника теплоты постоянной мощности / Н.А. Подледнева, В.А. Краснов, Р.С. Магомадов // Вестник Астраханского ГТУ. – 2013. – № 2 (56). – С. 50–55.
  3. Прохоров, А.В. Моделирование неподвижных распределенных источников тепла / А.В. Прохоров // Инновации в науке. – 2013. – № 19. – С. 20–24.
  4. Аверин, Б.В. О тепловой устойчивости многослойных плоских стенок при нагреве внутренними источниками, зависящими от температуры / Б.В. Аверин // Вестник Самарского ГТУ. – 2009. – № 2 (19). – С. 177–185.
  5. Чирков, А.Е. Численное решение задачи теплопроводности в твердых телах от движущегося нормально распределенного источника тепла / А.Е. Чирков, А.Г. Салов // Тепловые процессы в технике. – 2013. – № 10. – С. 463–466.
  6. Касьянов, В.А. Повторно-кратковременный режим обмотки трансформатора бетатрона с произвольным числом циклов «нагрузка-пауза» / В.А. Касьянов, В.С. Логинов, В.Е. Юхнов // Известия Томского политехнического университета. – 2008. – Т. 313. – № 4. – С. 15–17.
  7. Sharma, A.K. Turbulent natural convection of sodium in a cylindrical enclosure with sources: a conjugate heat transfer stady / A.K. Sharma, K. Velusamy, C. Balaji // Intenational Journal of Heat and Mass Transfer. – 2009. – V. 52. – № 11–12. – Р. 2858–2870.
  8. Blomberg, T. Heat conduction in two and three dimensions. Computer Modelling of Building Physics Applications // Report TVBH-1008, ISRN LUTVDG/TVBH-96/1008-SE/(1-188), – Department of Building Physics Lund University, Sweden. – 1996. – 188 р.
  9. Козлобродов, А.Н. Пространственный теплоперенос в стене малоэтажного здания из профилированного утепленного бруса с коннекторами / А.Н. Козлобродов, Д.Н. Цветков // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2013. – № 3. – С. 298–307.
  10. Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера: практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. − М. : Едиториал УРСС, 2003. − 272 с.
  11. Пронин, В.А. Компоновки трубных пучков и синтез конвективных поверхностей теплообмена с повышенной энергоэффективностью : автореф. дис. … докт. техн. наук. – М. : МЭИ, 2008. – Условия доступа : Диссертации по физике, математике и химии: http://fizmathim.com (дата обращения : 13.03.2014).
  12. Ходяков, А.А. Основы теории теплообмена. – Условия доступа : http://web-local.rudn.ru/web-local/prep/rj/index.php?id=1007&p=11567 (дата обращения : 13.03.2014).

______________________________ 

ALEKSANDR I. BORODIN, DSc, Senior Research Assistant,

boraleksiv@yandex.ru

NIKOLAI A. TSVETKOV, DSc, Professor,

nac.tsuab.@yandex.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

THERMAL  EFFECT  ANALYSIS  OF  HEATING  CABLES  IN  HEATING  SYSTEMS  OF  GASEOUS  AND  LIQUID  FLUIDS

The paper presents the main fields of application of heating cables in construction. It is shown that modeling of thermal conditions in heating cable systems can be reduced to solving heat conductivity problems in compound extended bodies comprising internal heat sources. Analytical solutions for calculating thermal conditions of a heating cable in heating systems of gaseous and liquid fluids are identified and analyzed in this paper. The paper presents the analysis of steady temperature fields of heating cable core and sheathing in air condition, thermostatic, and heating systems.

Keywords: heating cable; thermal conditions; temperature field; analytical solution; compound body; heat conductivity; internal heat sources.

References

  1. Kozlobrodov A.N. Ivanova E.A. Povyshenie kachestva mikroklimata pomeshchenii energoeffektivnykh keramzitobetonnykh zdanii za schet lineinykh istochnikov i stokov teploty vo vneshnikh uglakh [Improvingthequalityofroom microclimate in expanded clay aggregate and concrete buildings due to linearheatsources andsinks inoutercorners] . Coll. Papers Int. Sci. Tech. Conf. ‘Innovative Technologiesin Science and Education – III’. Ulan-Ude: Buryat State University Publ., 2013. Pp. 83–87. (rus)
  2. Podledneva N.A., Krasnov V.A., Magomadov R.S. Opredelenie koeffitsientov teploprovodnosti i temperaturoprovodnosti za odin opyt metodom lineinogo istochnika teploty postoyannoi moshchnosti[Determinationofthermalconductivityandthermaldiffusivityusing a method ofconstantpower linearheatsource]. Vestnik of Astrakhan State Technical University. 2013. No. 2 (56). Pp. 50–55. (rus)
  3. Prokhorov A.V. Modelirovanie nepodvizhnykh raspredelennykh istochnikov tepla[Modeling of stationarydistributedheat sources]. Innovatsii v nauke. 2013. No. 19. Pp. 20–24. (rus)
  4. Averin B.V. O teplovoi ustoichivosti mnogosloinykh ploskikh stenok pri nagreve vnutrennimi istochnikami, zavisyashchimi ot temperatury [Thermal stability ofmultilayerplane wallsat heating by internal sourcesdependingon temperature].Vestnik of Samara State Technical University 2009. No. 2 (19). Pp. 177–185. (rus)
  5. Chirkov A.E., Salov A.G. Chislennoe reshenie zadachi teploprovodnosti v tverdykh telakh ot dvizhushchegosya normal'no raspredelennogo istochnika tepla [Numerical solution of heat conductivity problem in solids from normally distributed moving heat source].Thermal Processes in Engineering. 2013. No. 10. Pp. 463–466. (rus)
  6. Kas'yanov V.A., Loginov V.S., Yukhnov V.E. Povtorno-kratkovremennyi rezhim obmotki transformatora betatrona s proizvol'nym chislom tsiklov «nagruzka-pauza» [Intermittent duty of betatron transformer winding with arbitrary number of cycles "load-break"]. Bulletin of Tomsk PolytechnicUniversity. 2008. V. 313. No. 4. Pp. 15–17. (rus)
  7. Sharma, A.K., Velusamy K., Balaji C. Turbulent natural convection of sodium in a cylindrical enclosure with sources: a conjugate heat transfer stady . Int. J. of Heat Mass Transfer. 2009. V. 52. No. 11–12. Pp. 2858–2870.
  8. Blomberg T. Heat conduction in two and three dimensions. Computer Modelling of Building Physics Applications. Report TVBH-1008, ISRN LUTVDG/TVBH-96/1008-SE/(1-188), Department of Building Physics Lund University, Sweden. 1996. 188 p.
  9. Kozlobrodov, A.N. Prostranstvennyj teploperenos v stene maloetashhnogo zdaniya iz profilirovannogo uteplennogo brusa s konnektorami [Spatialheattransferina lowrisebuildingwall made of heat-insulatingshaped timberwithconnectors].Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 3. Pp. 298–307. (rus)
  10. Kaplun A.B., Morozov E.M., Olfer'eva M.A. ANSYS v rukakh inzhenera: prakticheskoe rukovodstvo [ANSYSinengineer’s hands: practicalguide]. Moscow : EditorialURSS,2003. 272 p. (rus)
  11. Pronin V.A. Komponovki trubnykh puchkov i sintez konvektivnykh poverkhnostei teploobmena s povyshennoi energoeffektivnost'yu[Matrix assemblyandsynthesisofheatexchangeconvectivesurfaceswithenhancedenergyefficiency. Dr. Thesis]. Moscow 2008. Available at :http://fizmathim.com (last visited:13 March 2014). (rus)
  12. Khodyakov A.A. Osnovy teorii teploobmena [Basics of heat transfer theory] Available at : http://web-local.rudn.ru/web-local/prep/rj/index.php?id=1007&p=11567 (last visited : 13 March 2014). (rus)

Статья | (379 Кб)