ВРАХОВУЮЧИ багатопараметрічність досліджуваного процесса, запропоновані засоби багатовімірної прикладної геометрії для побудова образної графічної моделі температурного простору виробничого приміщення. Просторові моделі, побудовані з Використання графічних інформаційних технологій, дозволяють, базуючісь на фізічному аналізі конкретного режиму, оцінюваті продуктивність інфрачервоніх систем опалення з подалі їх раціональнім проектування у виробничих пріміщеннях різного призначення. предложено 3D модель дает можлівість візначаті значення тих параметрів в довільніх точках простору приміщення, Які експериментально візначіті Важко, обробляті та аналізуваті їх Із залучених методів багатовімірного геометричного моделювання

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - О. М. Гумен, Н. А. Сподінюк


3D MODELING OF TEMPERATURE SPACE AT INFRARED HEATING OF INDUSTRIAL BUILDINGS

High energy intensity of the Ukrainian industry, low efficiency of the district heating systems of the country's residential and industrial complex and high prices for imported energy make it necessary to resort to a variety of energy saving measures. Much of the energy consumption of industrial facilities falls on microclimate security systems. This results in compliance with the special requirements for providing the necessary temperature regime in the areas of maintenance of industrial premises. When choosing heating and ventilation systems, the production facility benefits from highly efficient energy systems that have proven themselves well in the overseas market, in the European Union and the United States. These include infrared heating systems. Considering the multiparameterity of the investigated process, means of multidimensional applied geometry for constructing a figurative graphic model of the temperature space of industrial building were proposed. The proposed 3D model makes it possible to determine the values ​​of those parameters at arbitrary points of the room space, which are difficult to determine experimentally, to process and analyze them with the use of methods of multidimensional geometric modeling. The scientific results obtained in this work will allow to develop a new methodological approach to the process of studying the temperature space of the production premises on the basis of a combination of physical and geometric modeling using the design apparatus of applied multidimensional geometry, which can be an instrumental basis for the purposeful study of similar technological processes in industrial buildings. The proposed approach, which combines experimental and geometrically simulated components of graphic information technologies, allows us to control the technological process and track the characteristic changes in its flow in the problem areas of the investigated building. This will increase the quality and efficiency of the work, provide comfortable temperature conditions of the premises in accordance with the features of its destination.


Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: 2018
    Журнал: Вісник Херсонського національного технічного університету

    Наукова стаття на тему '3D МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО простори ПРИ ІНФРАЧЕРВОНОМУ ОПАЛЕННІ виробничих приміщень'

    Текст наукової роботи на тему «3D МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО простори ПРИ ІНФРАЧЕРВОНОМУ ОПАЛЕННІ виробничих приміщень»

    ?УДК 514.18

    О.М. гумен

    Нащональній техшчній ушверсітет Украши "Кшвській полггехшчній iнститут iMeHi 1горя Сжорського"

    на. сподіНюк

    Нацiональний унiверситет '^ bBiBCbKa полiтехнiка "

    3D МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО простори ПРИ 1НФРАЧЕРВОНОМУ ОПАЛЕНН1 ВИРОБНИЧИХ ПРІМ1ЩЕНЬ

    ВРАХОВУЮЧИ багатопараметрічтсть до ^ джуваного процесса, запропоноват засоби багатовімiрноi прикладної геометрії для побудова образно! графiчноi моделi температурного простору виробничого примiщення. Просторовi моделi, побудовали з Використання графiчніх Iнформацiйний технологт, дозволяють, базуючісь на фгзічному аналiзi конкретного режиму, оцiнюваті продуктівтсть тфрачервоніх систем опалення з подалі ix рацюнальнім проектування у виробничих примщень ргзного призначення. Предложено 3D модель дае можлівкть візначаті значення тих параметрiв в довшьніх точках простору примiщення, як експериментально візначіті Важко, обробляті та аналгзуваті! Х i-з залучених методiв багатовімiрного геометричного моделювання.

    Ключовi слова: iнформацiйнi графiчнi технологи, 3D модель, виробниче примiщення, зона опромтення, температурний простiр.

    Е.Н. Гумен

    Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

    Н.А. СПОДИНЮК

    Національний університет "Львівська політехніка"

    3D МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПРОСТОРУ ПРИ ІНФРАЧЕРВОНОМУ опаленні виробничих приміщень

    З огляду на многопараметрічность досліджуваного процесу, запропоновані засоби багатовимірної прикладної геометрії для побудови подібної графічної моделі температурного простору виробничого приміщення. Просторові моделі, побудовані з використанням графічних інформаційних технологій, що дозволяють, грунтуючись на фізичному аналізі конкретного режиму, оцінювати продуктивність інфрачервоних систем опалення з подальшим їх раціональним проектуванням в виробничих приміщеннях різного призначення. Запропонована 3D модель дає можливість визначати значення тих параметрів в довільних точках простору приміщення, які важко визначити експериментально, обробляти і аналізувати їх з залученням методів багатовимірного геометричного моделювання.

    Ключові слова: інформаційні графічні технології, 3D модель, виробниче приміщення, зона опромінення, температурне простір.

    О.М. GUMEN

    National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"

    N.A. SPODYNIUK

    Lviv Polytechnic National University

    3D MODELING OF TEMPERATURE SPACE AT INFRARED HEATING OF INDUSTRIAL BUILDINGS

    High energy intensity of the Ukrainian industry, low efficiency of the district heating systems of the country's residential and industrial complex and high prices for imported energy make it necessary to resort to a variety of energy saving measures. Much of the energy consumption of industrial facilities falls on microclimate security systems. This results in compliance with the special requirements for providing the necessary temperature regime in the areas of maintenance of industrial premises. When choosing heating and ventilation systems, the production facility benefits from highly efficient energy systems that have proven themselves well in the overseas market, in the European Union and the United States. These include infrared heating systems.

    Considering the multiparameterity of the investigated process, means of multidimensional applied geometry for constructing a figurative graphic model of the temperature space of industrial building were proposed. The proposed 3D model makes it possible to determine the values ​​of those parameters at arbitrary points of the room space, which are difficult to determine experimentally, to process and analyze them with the use of methods of multidimensional geometric modeling.

    The scientific results obtained in this work will allow to develop a new methodological approach to the process of studying the temperature space of the production premises on the basis of a combination ofphysical and

    geometric modeling using the design apparatus of applied multidimensional geometry, which can be an instrumental basis for the purposeful study of similar technological processes in industrial buildings. The proposed approach, which combines experimental and geometrically simulated components of graphic information technologies, allows us to control the technological process and track the characteristic changes in its flow in the problem areas of the investigated building. This will increase the quality and efficiency of the work, provide comfortable temperature conditions of the premises in accordance with the features of its destination.

    Keywords: information graphic technologies, 3D model, industrial building, irradiation zone, temperature

    space.

    постановка проблеми

    Велика енергоемнють украшсько1 'промісловосп, низька ефектівнють систем теплопостачання житлового та промислового комплексу краш та вісош цші на iмпортованi енергоносп змушують вдаватся до найрiзноманiтнiшіх заходiв, спрямованостей на енергозбереження. Значний Частка енергоспоживання виробничих об'екттв припадають на системи забезпечення мшроммату. Це зумовлюе Дотримання особливо вимог относительно забезпечення необхiдно температурного режиму в зонах обслуговування виробничих примщень. При віборi систем опалення та вентиляційних виробничого об'єктах надаеться перевага Високоефективний та енергозбертаючім системам, яш собі добро зарекомендувалі на зарубiжному Сайти Вся, в краш? Вропейського Союзу та США. До таких ввдносяться системи шфрачервоного опалення.

    Преимущества такого способу порiвняно з iншими видами опалення полягають у віщому коефщенп корісно1 дii i зменшеннi витрати теплово1 енергii на 20 ... 25% [1]. Крiм того, системи iнфрачервоного опалення дешевшi за сво1'мі ПЕРВИННА витратами i простiшi в експлуатацп.

    ! Застосування iнфрачервоніх нагрiвачiв дозволяе Забезпечити комфортш умови при нижчих температурах повір в прімiщеннi, пвдтрімання необхвдного температурного режиму зони обслуговування виробничого примщень за рахунок променевоi складовоi шфрачервоного на ^ вача. Частка тепловоi 'енергii, что передаеться Шляхом віпромiнювання, змiнюеться в широких межах i Залежить ВВД типу iнфрачервоного нагрiвача ( "звили", "темний", "толерантність"). Чим бiльша температура поверхш віпромiнювача, тім вища променева складових.

    Для електричних віпромiнювачiв, ЯК-1 широко застосовуються у виробничих примщень, Частка променево1 'складово1' досяжними 60 - 75% [2]. Решта - конвективні складових ВВД iнфрачервоного нагрiвача, яка такоже бере участь у формуванш температурного режиму в зош опромшення нагрiвачем. Рацiональній пiдбiр iнфрачервоного на ^ вача у виробничому прімiщеннi, з врахування впліву на формирование температурного режиму променево1 'та конвектівно1' складово1 ', Вимагаю першочергово досл1дження розподiлу температур у зош опромшення с помощью СУЧАСНИХ шформацшніх графiчніх технологiй на основi поеднання фiзичних та геометричного моделювання.

    Аналiз останшх досл1джень i публшацш

    Аналiз останнiх дослiдження та публжацш з наукового напрямку, что стосуеться дослвджень температурного простору виробничих примщень [3-6], показуючи, что результату дослвдження у виглядi iзотерм температурного поля в поперечному перерiзi примiщення НЕ ввдображають у повнiй мiрi характер розподвду температур та впліву на него шшіх факторiв . У тій же година сучасш методи проведення дослвджень, использование геометричного апарату вiзуалiзацii в повну обсязi та методолопя анал1зу й ОБРОБКИ отриманий Даних дозволяють набагато ефектівнiше контролюваті Параметри температурного режиму виробничих примiщень рiзного призначення. Залуччя методи геометричного моделювання [7, 8] та шформацшш графiчнi технологii [9, 10], ставитися завдання Розробити засоби оброблення експериментально отриманий Даних для встановлення рацiональніх режімiв експлуатацii вiдповiдно технологiчного устаткування у виробничих примщень.

    Мета дослвдження

    Метою дослвдження е Запропонувати унiверсальнi образш геометрічнi модел1 процесiв теплового режиму для дослвдження температурного простору виробничого примщень при застосуванш iнфрачервоного на ^ вача. Одержанi у роботi Науковi результати дозволяти Розробити новий методолопчній пвдхвд до процесса дослвдження температурного простору виробничого примщень на засадах поеднання фiзичних i геометричного моделювання з Використання конструктивного апарату прікладно1 'багатовімiрноi геометрii, что может складаті шструментальну основу для цiльового дослiдження подiбніх технологiчного процесiв у промислових будiвлях.

    Викладення основного матерiалами дослiдження

    Проведено дослвдження температурного режиму виробничого примщень. 1нфрачервоній на ^ вач вмікався в електромереж i с помощью перемикач перемікався на потужнiсть Q = 800 Вт та віводівся на стацюнарній режим роботи (5 - 10 хв). Замiрі температури повпря здiйснювалісь с помощью термоанемометра в зош опромшення шфрачервонім на ^ вачем [3]. Для ii рiвномiрного визначення застосовувався коордінатнік, что дозволяє здшсніті вімiрювання через фгксоваш пром1жкі як у

    вертікальнш, так i у горизонтально площіш. У результату проведення експериментального дослiдження побудовали графiчній розподш температурних noniB у поперечному nepepi3i зони опромшення виробничого примiщення. Наведеш iзoтермі в сiчнiй плoщінi з вімiрамі висоти примiщення h та координати х примщень при стала значенш координати у (рис. 1).

    Мал. 1. Дослвджуваній перер1з температурного простору примщень.

    Значення температури рееструвалісь у фiксoваііх точках РОбочий простору при постшніх значення у (у = const) поперечного перерiзу примщень та увiмкненoму iнфрачервoнoму нагрiвачi. Результати дослщження наведенi в табл. 1.

    Таблиця 1

    Значення температури у фшсованіх точках простору при увiмкненoму iнфрачервoнoму нагрiвачi

    Значення температури, 0С Координати фiксoваніх точок простору, м

    16.5 h 0 0,20 0,40 0,60 0,80 0 0,20 0,40 0,60 0,80

    x 0,20 0,20 0,20 0,20 0 1,12 1,06 0,80 0,96 1,13

    16.6 h 0 0,075 0,09 0,08 0,072 0,07 0,06 0,05 0,05 0

    x 0,40 0,45 0,50 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,9

    16.7 h 1,00 0,95 0,80 0,70 0,70 0,82 0,86 0,90 0,94 0,90

    x 0 0,10 0,30 0,50 0,80 0,90 1,00 1,05 1,10 1,20

    17.0 h 1,10 1,00 0,94 0,90 0,85 0,87 0,90 1,00 1,10 1,20

    x 0 0,15 0,30 0,40 0,70 0,80 0,85 0,99 1,08 1,25

    17.1 h 1,30 1,20 1,10 1,03 1,00 0,97 1,00 1,05 1,20 1,30

    x 0 0,12 0,16 0,40 0,47 0,70 0,80 0,90 1,00 1,25

    17.5 h 1,40 1,32 1,17 1,12 1,10 1,10 1,10 1,25 1,30 1,40

    x 0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,70 0,90 1,00 1,20

    18.0 h 1,40 1,30 1,24 1,24 1,23 1,20 1,21 1,30 1,36 1,40

    x 0,40 0,20 0,30 0,40 0,50 0,65 0,80 0,90 1,00 1,12

    19.0 h 1,40 1,30 1,28 1,26 1,27 1,30 1,36 1,35 1,34 1,40

    x 0,17 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

    Просторова модель створювалася зпдно Графiк прoекцiй температурного поля в наступнш пoслiдoвнoстi. Створювалася прямокутна область. Вiсь х та вюьу масштабуваліся як 4: 1, вюь z НЕ шдлягала

    масштабуванню. Цша подшкі на осях переклад у мшметрі як 1: 1. Зпдно з визначеними координатами (табл. 1) будувався графж проекцп температурного поля.

    Далi область дослвдження розбівалася на сегменти - квадрат малого розмiру. Чим менший БУВ Розмiр квадратiв, что утворювалі сггку, тім точнiшою Вихід побудова вщносно осi р Відiляліся сегменти, что потрапляють в область, обмеження проекщею, та належати лші саме! проекція.

    Шсля цього Створено модель відшено! обласп i3 Залучення ос z (рис. 2). Таке уявлення 1люструе взаємозв'язок дослвджуваніх пaрaметрiв, дозволяе сістематізуваті aнaлiз та Обробка даних с помощью СУЧАСНИХ iіформaцiйііх грaфiчііх комп'ютерних техіологiй.

    При дослiджеііi температурного простору виробничих прімiщеіь з Використання експериментально одержаних iзотерм, ЯК-1 формують каркас поверхнi (рис. 3), картина процесса зграї видимою як в окремий точках, так i в Певної перерiзi температурного простору будiвлi, например, на зaдaнiй вісотi примщень.

    Запропонованій пiдхiд, что поеднуе в собi експеріментaльнi та геометрично змодельоваш компоненти грaфiчніх iнформaцiйніх технологiй, дозволяе контролюваті технологiчного процес та вщстежуваті хaрaктернi змiни его перебiг в проблемних зонах дослвджувано! облaстi. У тій же година можна візначіті вщповщт параметри в конкретних точках виробничих примщень та корегувати 1х, если необхвдно. Це шдвіщіть яшсть та ефектівнiсть роботи, забезпечен комфортш темперaтурнi умови примiщення вiдповiдно до особливо его призначення.

    Висновки

    Просторовi моделi, побудовaнi з Використання грaфiчніх iнформaцiйніх технологiй, дозволяють, базуючісь на фiзичних aнaлiзi конкретного режиму, ощнюваті продуктівнiсть iнфрaчервоніх систем опалення з подалі 1х рaцiонaльнім проектування у виробничих примщень рiзного призначення.

    Запропоноваш 3D моделi температурного простору дають можливiсть візначаті значення тих пaрaметрiв у довiльніх точках простору примщень, яш експериментально візначіті Важко, обробляті та aнaлiзувaті 1х iз залучених методiв бaгaтовімiрного геометричного моделювання.

    Список вікорістаноТ лiтератури

    1. Захаров А.А. Застосування тепла в сільському господарстві / А.А. Захаров. - М .: Колос, 1980. - 310 с.

    2. Bakowski K. Sieci i instalacje gazowe / K. Bakowski // Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. - Warszawa, 2002. - 655 p.

    3. Сподінюк Н.А. Дослщження ефектівностi роботи витяжною парасольки конструкцп iнфрaчервоного на ^ вача / Н.А. Сподінюк, В.М. Желих // теорiя i практика будiвніцтвa: Вісник НУ "Львiвськa полiтехнiкa". - 2010. - № 664. - С.235-238.

    4. Gumen O. Research of thermal processes in industrial premises with energy-saving technologies of heating / O. Gumen, N. Spodyniuk, M. Ulewicz, Ye. Martyn // Diagnostyka. - 2017. - № 18 (2). - P. 43-49.

    5. Shepitchak V. The Study of the Intensity of Infrared Heating Systems Radiation / V. Shepitchak, V. Zhelykh, N. Spodyniuk // Building Physics in Theory and Practice. - Lodz, 2016. - Vol. VIII. - № 3. - P.29-32.

    6. Zhelykh V. Analysis of the Processes of Heat Exchange on Infrared Heater Surface / V. Zhelykh, М. Ulewicz, N. Spodyniuk, S. Shapoval, V. Shepitchak // Diagnostyka. - 2016. - № 17 (3). - P.81-85.

    7. Gumen O.M. The method of projective n-spaces in the simulation of multi processes / O.M. Gumen // Nauka i studia. - Przemysl, 2011. - № 3 (34). - P.33-37.

    8. Гумен O.M. ! Застосування проективних бaгaтовімiрніх просторiв относительно розв'язування прикладних задач техшкі / O.M. Гумен, С.?. Лясковський, Г.Ю. Боднар, О.Я. Шийко // Прикладна геометрiя та шженерна графжа. - 2011. - Віп.50. - С.116-120.

    9. Гумен О.М. Вiзуaльне програмування задач мехашкі iз залучених геометричність зaсобiв CAD-систем / O.M. Гумен, С.?. Лясковський,? .В. Мартін // Прикладна геометрiя та iнженернa графша. - 2012. -Віп.55. - C.68-75.

    10. Гумен О.М. ! Застосування шформацшніх технологш у проектувaннi техшчніх об'ектiв / О.М. Гумен, Д.В. Стратой // Проблеми та перспективи розвитку системи безпеки жіттедiяльностi. Ч.2. - Львiв: ЛДУБЖД, 2017. - С.73-75.


    Ключові слова: інформаційні графічні технології / 3D модель / виробниче приміщення / зона опромінення / Температурний простір. / information graphic technologies / 3D model / industrial building / irradiation zone / temperature space.

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити