MODELOWANIE PRZEPŁYWU POWIETRZA W KANAŁACH WENTYLACYJNYCH PIECZARKARNI

Podobne dokumenty
BADANIA CHARAKTERYSTYK HYDRAULICZNYCH KSZTAŁTEK WENTYLACYJNYCH

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Rozwiązywanie zadań optymalizacji w środowisku programu MATLAB

Symulator układu regulacji automatycznej z samonastrajającym regulatorem PID

α i = n i /n β i = V i /V α i = β i γ i = m i /m

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

Weryfikacja hipotez dla wielu populacji

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

OPTYMALIZACJA WARTOŚCI POLA MAGNETYCZNEGO W POBLIŻU LINII NAPOWIETRZNEJ Z WYKORZYSTANIEM ALGORYTMU GENETYCZNEGO

OPTYMALIZACJA KSZTAŁTU KANAŁU DO WTRYSKU MATERIAŁÓW TIKSOTROPOWYCH

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

7.8. RUCH ZMIENNY USTALONY W KORYTACH PRYZMATYCZNYCH

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA. Poszukiwanie optymalnej średnicy rurociągu oraz grubości izolacji

Nieustalony wypływ cieczy ze zbiornika przewodami o różnej średnicy i długości

dn dt C= d ( pv ) = d dt dt (nrt )= kt Przepływ gazu Pompowanie przez przewód o przewodności G zbiornik przewód pompa C A , p 1 , S , p 2 , S E C B

1. Definicje podstawowe. Rys Profile prędkości w rurze. A przepływ laminarny, B - przepływ burzliwy. Liczba Reynoldsa

MODELOWANIE STEROWANIA ZBIORNIKIEM AKUMULACYJNYM W INSTALACJI UDOJOWEJ

Metody analizy obwodów

WYZNACZENIE DYSYPACJI KINETYCZNEJ ENERGII TURBULENCJI PRZY UŻYCIU PRAWA -5/3. E c = E k + E p + E w

PROJEKT PNEUMATYCZNEGO MODUŁU NAPĘDOWEGO JAKO ZADAJNIKA PRĘDKOŚCI POCZĄTKOWEJ W HYBRYDOWEJ WYRZUTNI ELEKTROMAGNETYCZNEJ

Proces narodzin i śmierci

Sprawozdanie powinno zawierać:

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. - Prąd powstający w wyniku indukcji elektro-magnetycznej.

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L3 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE PD ORAZ PID

Politechnika Poznańska

FDS 6 - Nowe funkcje i możliwości: Modelowanie instalacji HVAC część 2 zagadnienia hydrauliczne

PRZYCHODNIA W GRĘBOCICACH GRĘBOCICE ul. Zielona 3działki nr 175/7, 175/4, 705 PROJEKT BUDOWLANY BUDOWY BUDYNKU PRZYCHODNI CZĘŚĆ SANITARNA

- opór właściwy miedzi (patrz tabela 9.1), l długość nawiniętego na cewkę drutu miedzianego,

Wstępne przyjęcie wymiarów i głębokości posadowienia

Pomiary parametrów akustycznych wnętrz.

STATECZNOŚĆ SKARP. α - kąt nachylenia skarpy [ o ], φ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu [ o ],

Straty ciśnienia w systemie wentylacyjnym

ZMIANA WARUNKÓW EKSPLOATACYJNYCH ŁOŻYSK ŚLIZGO- WYCH ROZRUSZNIKA PO PRZEPROWADZENIU NAPRAWY

STEROWANIE ADAPTACYJNE WYBRANEJ KLASY PROCESÓW INŻYNIERII ROLNICZEJ

MODELOWANIE WSPÓŁZALEŻNOŚCI PARAMETRÓW FAZY KOŃCOWEJ DOJU MASZYNOWEGO KRÓW

Stabilizator wentylacji

WYKŁAD 10 METODY POMIARU PRĘDKOŚCI, STRUMIENIA OBJĘTOŚCI I STRUMIENIA MASY W PŁYNACH

( ) ( ) 2. Zadanie 1. są niezależnymi zmiennymi losowymi o. oraz. rozkładach normalnych, przy czym EX. i σ są nieznane. 1 Niech X

Minimalizacja globalna. Algorytmy genetyczne i ewolucyjne.

Przepływy laminarne - zadania

PROGNOZOWANIE KSZTAŁTOWANIA SIĘ MIKROKLIMATU BUDYNKÓW INWENTARSKICH MOśLIWOŚCI I OGRANICZENIA

5. Pochodna funkcji. lim. x c x c. (x c) = lim. g(c + h) g(c) = lim

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

Wstęp do fizyki budowli

SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA

KONSPEKT WYKŁADU. nt. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH TEORIA I ZASTOSOWANIA. Piotr Konderla

Praca podkładu kolejowego jako konstrukcji o zmiennym przekroju poprzecznym zagadnienie ekwiwalentnego przekroju

Dr inż. Robert Smusz Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Katedra Termodynamiki


Modelowanie i symulacja zagadnień biomedycznych PROJEKT BARTŁOMIEJ GRZEBYTA, JAKUB OTWOROWSKI

WSPOMAGANE KOMPUTEROWO POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI CHWILOWEJ SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH

FMDRU. Przepustnica z miernikiem przepływu. Wymiary. Opis. Przykładowe zamówienie. Ød i. Ød 1

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

Modelowanie i obliczenia techniczne. Metody numeryczne w modelowaniu: Optymalizacja

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

BADANIA WYCINKA RURY ZE STALI G355 Z GAZOCIĄGU PO 15 LETNIEJ EKSPLOATACJI Część II.: Badania metodami niszczącymi

KURS STATYSTYKA. Lekcja 1 Statystyka opisowa ZADANIE DOMOWE. Strona 1

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY Kryteria oceniania odpowiedzi. Arkusz A II. Strona 1 z 5

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

OKREŚLENIE CZASU MIESZANIA WIELOSKŁADNIKOWEGO UKŁADU ZIARNISTEGO PODCZAS MIESZANIA Z RECYRKULACJĄ SKŁADNIKÓW

liniowym w przeciwnym przypadku mówimy o programowaniu nieliniowym.

Badanie współzależności dwóch cech ilościowych X i Y. Analiza korelacji prostej

ZADANIE 9.5. p p T. Dla dwuatomowego gazu doskonałego wykładnik izentropy = 1,4 (patrz tablica 1). Temperaturę spiętrzenia obliczymy następująco

DIAGNOSTYKA WYMIENNIKÓW CIEPŁA Z UWIARYGODNIENIEM WYNIKÓW POMIARÓW EKPLOATACYJNYCH

ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego

5. CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

AKCESORIA: z blokiem sterowania

Politechnika Poznańska

J. Szantyr Wykład nr 27 Przepływy w kanałach otwartych I

Jakość cieplna obudowy budynków - doświadczenia z ekspertyz

Ćwiczenie 1b. Silnik prądu stałego jako element wykonawczy Modelowanie i symulacja napędu CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Modele matematyczne procesów, podobieństwo i zmiana skali

J. Szantyr Wykład nr 26 Przepływy w przewodach zamkniętych II

Projekt Metoda Elementów Skończonych. COMSOL Multiphysics 3.4

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

Aerodynamika i mechanika lotu

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

ZAGADNIENIA PROJEKTOWE PALNIKÓW PYŁOWYCH

EKONOMETRIA I Spotkanie 1, dn

1. SPRAWDZENIE WYSTEPOWANIA RYZYKA KONDENSACJI POWIERZCHNIOWEJ ORAZ KONDENSACJI MIĘDZYWARSTWOWEJ W ŚCIANIE ZEWNĘTRZNEJ

Eksperymentalnie wyznacz bilans energii oraz wydajność turbiny wiatrowej, przy obciążeniu stałą rezystancją..

ELEKTRYCZNA NAGRZEWNICA KANAŁOWA EKA NV /PH - INSTRUKCJA INSTALACJI

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

Prąd elektryczny U R I =

Stateczność skarp. Parametry gruntu: Φ c γ

WikiWS For Business Sharks

ProUnit. Hala sportowa Bydgoszcz Agnieszka Jan. Ciśnienie atmosferyczne

Badania efektywności pracy wywietrzników systemowych Zefir w układach na pustaku wentylacyjnym w czterorzędowym wariancie montażowym

METODA STRZAŁÓW W ZASTOSOWANIU DO ZAGADNIENIA BRZEGOWEGO Z NADMIAROWĄ LICZBĄ WARUNKÓW BRZEGOWYCH

Stabilizator wentylacji

Minimalizacja globalna, algorytmy genetyczne i zastosowanie w geotechnice

OPTYMALIZACJA ALGORYTMÓW WYZNACZANIA RUCHU CIECZY LEPKIEJ METODĄ SZTUCZNEJ ŚCIŚLIWOŚCI

Ćwiczenie nr 2 Wpływ budowy skraplacza na wymianę ciepła

OPTYMALIZACJA PROCESU PRZESIEWANIA W PRZESIEWACZACH WIELOPOKŁADOWYCH

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH PROJEKT

Transkrypt:

Inżynera Rolncza 10(108)/2008 MODELOWANIE PRZEPŁYWU POWIETRZA W KANAŁACH WENTYLACYJNYCH PIECZARKARNI Leonard Vorontsov, Ewa Wachowcz Katedra Automatyk, Poltechnka Koszalńska Streszczene: W pracy przedstawono model matematyczny komputerowy procesu przepływu powetrza w kanałach wentylacyjnych peczarkarn. Równomerny rozpływ powetrza w peczarkarn uzyskano dzęk zastosowanu metod optymalzacyjnych do oblczeń pól powerzchn otworów nawewowych w kanale wentylacyjnym. Słowa kluczowe: peczarkarna, kanał wentylacyjny, przepływ powetrza, modelowane Wykaz oznaczeń D średnca kanału nawewowego [m], c p współczynnk oporu przepływu powetrza na wejścu do kanału nawewowego [-], E 1 odwrotność kapacytancj dla perwszego segmentu kanału [s m 2 ], E odwrotność kapacytancj dla -tego segmentu kanału [s m 2 ], K cśnenowa sztywność kanału [Pa m -3 ], l 1 długość perwszego segmentu kanału [m], l długość -tego segmentu kanału [m], m 1 masowe natężene powetrza, wpływającego do perwszego segmentu kanału [kg s -1 ], m 2 masowe natężene powetrza, wpływającego do drugego segmentu kanału [kg s -1 ], m masowe natężene powetrza, wpływającego do -tego segmentu kanału [kg s -1 ], m +1 masowe natężene powetrza, wypływającego z kanału [kg s -1 ], m s masowe natężene powetrza nawewanego z kanału do hal peczarkarn [kg s -1 ], mg 1 strumeń powetrza w perwszym segmence kanału [kg s -1 ], mg strumeń powetrza w -tym segmence kanału [kg s -1 ], n wykładnk poltropowy [-], p w cśnene powetrza wytwarzane przez wentylator [Pa], p 1 cśnene powetrza w perwszym segmence kanału [Pa], p cśnene powetrza w -tym segmence kanału [Pa], p -1 cśnene powetrza w -1 segmence kanału [Pa], cśnene powetrza w hal peczarkarn [Pa], p H 269

Leonard Vorontsov, Ewa Wachowcz Δp R spadek cśnena w segmence [Pa], Re lczba Reynoldsa [-], S pole powerzchn przekroju kanału nawewowego [m 2 ], SDN pole powerzchn otworu nawewowego kanału wentylacyjnego [m 2 ], t czas [s], α współczynnk oporu przepływu powetrza z kanału do hal przez otwory [-], ρ gęstość powetrza [kg m -3 ], θ temperatura powetrza [ºK], ν współczynnk lepkośc knematycznej [m 2 s -1 ], η współczynnk lepkośc dynamcznej [N s m -2 ], λ współczynnk oporu lnowego [-], c p Re 1 współczynnk oporu mejscowego na wejścu do kanału [-], ω prędkość obrotowa wentylatora [obr mn -1 ], ω rob zadana prędkość obrotowa wentylatora [obr mn -1 ], ω max maksymalna prędkość obrotowa wentylatora [obr mn -1 ]. Wprowadzene Podczas realzacj procesu hodowl grzybów koneczne jest zagwarantowane wymaganych przez technologów warunków mkroklmatycznych oraz składu atmosfery wewnątrz hal peczarkarn. Wymagany mkroklmat zapewnają nstalacje do zmany mkroklmatu oraz systemy sterowana, w które wyposaża sę peczarkarne [Sakson 2005]. Obektem badań w nnejszej pracy jest system przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym (rys. 1), wyposażonym w wentylator. Rozpatrywany obekt jest ntegralną częścą nstalacj do zmany mkroklmatu w budynku peczarkarn. Celem pracy jest: sformułowane dla peczarkarn matematycznego oraz komputerowego modelu przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym z wentylatorem, optymalzacja doboru wartośc pól powerzchn otworów nawewowych kanału wentylacyjnego, gwarantujących równomerny rozpływ powetrza w peczarkarn, przeprowadzene badań symulacyjnych procesów z wykorzystanem opracowanych model. Matematyczny model przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym peczarkarn Rozpatrywany kanał wentylacyjny pokazano na rysunku 1. Kanał został podzelony na 11 segmentów. Wzdłuż kanału umeszczonych jest 27 otworów o średncy SDN, którym nawewane jest powetrze z kanału do hal w peczarkarn. W kanale umeszczony jest wentylator, którego prędkość robocza wynos 2800 obr. mn -1. 270

Modelowane przepływu powetrza... Źródło: opracowane własne Rys. 1. Fg. 1. Kanał wentylacyjny z wentylatorem Ventlaton duct wth fan Podczas formułowana matematycznego modelu przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym przyjęto następujące założena upraszczające: proces jest zotermczny, w danym segmence chwlowe wartośc parametrów gazu są: średne, jednakowe zależą tylko od czasu, przepływ jest zentropowy, o znanym stałym wykładnku przemany n, moduł odkształcalnośc przewodu K jest stały, cśnene w hal jest stałe, ścank kanału są dealne sprężyste, powetrze ne płyne z hal do kanału, współczynnk oporu wejśca do ln c p jest stały. Model uwzględna następujące zjawska fzyczne: przepływ powetrza burzlwy lub lamnarny, zmany cśnena, zmany prędkośc obrotowej wentylatora, rozpędzane sę slnka wentylatora. Matematyczny model kanału wentylacyjnego ma postać [Tarnowsk, Bartkewcz 2003]: Segment 1 dm1 S p w p 1 p R 1 dt l1 = ( ( Δ ) ) (1) l m ( ΔPR) = λ + (Re ) 1 D 2 ρ S 2 1 1 1 cp 1 2 (2) dp1 mg1 = (3) dt E 1 271

Leonard Vorontsov, Ewa Wachowcz mg1 = m1 m (4) 2 ρ S l1 E1 = + K n R θ (5) Segment -ty dm S = ( p ( ) ) 1 p Δ p (6) R dt l dp dt mg E = (7) 2 8 l m ( ΔpR) = λ ρ π D 2 5 Dla przepływu lamnarnego, gdy Re < 2100 współczynnk oporu lnowego wynos 64 λ =, zaś dla przepływu burzlwego, gdy R > 2100 1 λ = 0.3164. 4 Re Re (8) ρ S l E = + (9) K n R θ mg = m m m (10) + 1 3 s ms = α SDN 2 ρ ( p ph) (11) D m Re =, Re [ 1; ] S η (12) Wentylator Podczas badań symulacyjnych przyjęto, że w kanale wentylacyjnym zanstalowany jest wentylator frmy Deltafan model 450/KAN/8-8/30/400/H. Jego charakterystyka została użyta do defncj funkcj f w równanu (13). Wentylator rozpędza sę do zadanej prędkośc obrotowej według wzoru [Wahwahow 1975] ( 1, ) ω pw = f m ω. (13) ω Komputerowy model przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym peczarkarn Na podstawe znajomośc matematycznego modelu przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym peczarkarn opracowano model komputerowy, wykorzystując w tym celu toolbox Smulnk w środowsku programowym Matlab. Na rysunku 2 pokazano przykładowo komputerowy model perwszego segmentu kanału. rob 272

Modelowane przepływu powetrza... Rys. 2. Fg. 2. Komputerowy model perwszego segmentu kanału wentylacyjnego [Źródło: opracowane własne] Computer model of the frst ventlaton duct segment Wynk badań symulacyjnych przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym Ponżej pokazano przykładowe wynk badań symulacyjnych przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym w peczarkarn: zmany w czase strumen powetrza m (rys. 3) oraz zmany w czase strumen powetrza, wypływających z kolejnych segmentów kanału wentylacyjnego do hal peczarkarn (rys. 4). 10000 m2 9000 8000 m3 7000 Strumen m [m3/h] 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 Czas [mn] Źródło: opracowane własne Rys. 3. Fg. 3. Zmany w czase strumen powetrza w kolejnych segmentach kanału wentylacyjnego Changes n tme of ar streams n successve ventlaton duct segments 273

Leonard Vorontsov, Ewa Wachowcz 3000 2500 m2 Strumen msdn [m3/h] 2000 1500 1000 m3 500 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 Czas [mn] Źródło: opracowane własne Rys. 4. Fg. 4. Zmany w czase strumen powetrza, wypływających z kanału wentylacyjnego do hal peczarkarn Changes n tme of ar streams flowng out from ventlaton duct nto mushroom-growng cellar Na rysunkach 3 4 wdzmy, że m jest wyższy numer segmentu kanału, tym mnejszy strumeń powetrza wpływa do segmentu. Na skutek mnejszego cśnena w każdym kolejnym segmence, strumeń powetrza nawewanego z kanału wentylacyjnego do hal peczarkarn maleje wraz ze wzrostem numeru segmentu kanału. Poneważ w hal peczarkarn wymagany jest równomerny rozpływ powetrza, koneczne było dobrane (z wykorzystanem metod optymalzacj) takego pola powerzchn otworów w każdym z segmentów od 2-go do 11-go kanału wentylacyjnego, aby strumene powetrza nawewanego do hal peczarkarn z każdego z segmentów posadały taką samą wartość. Jako narzędze optymalzacyjne został użyty toolbox Smulnk programu Matlab. Do poszukwana rozwązana zastosowano algorytm genetyczny. Zaproponowana funkcja celu ma postać F _ celu = ( ms2 ms3 + ms3 ms4 + ms4 ms5 + ms5 ms6 + ms6 ms7 + ms7 ms8 + + m m + m m + m m ) 100000 mn. (14) s8 s9 s9 s10 s10 s11 Dokładność oblczeń przyjęto na pozome 0,001, zaś maksymalną lczbę teracj ustawono na 10000. Wprowadzono następujące ogranczena wartośc zmennych decyzyjnych: SDN jest wększe lub równe 0,02 m 2 oraz jest mnejsze lub równe 0,07 m 2. Jako wartośc początkowe zostały przyjęte wartośc maksymalne zmennych decyzyjnych. Przykładowe wynk badań symulacyjnych, uwzględnających wynk oblczeń optymalzacyjnych, pokazano na rysunku 5. 274

Modelowane przepływu powetrza... Źródło: opracowane własne Rys. 5. Fg. 5. Zależność uzyskanych w wynku optymalzacj strumen powetrza msdn, wpływających do hal peczarkarn z kolejnych segmentów kanału wentylacyjnego Dependence of ar streams msdn, obtaned usng optmsaton, whch flow nto mushroom-growng cellar room from successve ventlaton duct segments Podsumowane Analza logczna otrzymanych wynków badań symulacyjnych oraz weryfkacja logczna modelu pozwala stwerdzć, że model przepływu powetrza w kanale wentylacyjnym z wentylatorem został wykonany poprawne. Uzyskano równomerny wypływ powetrza z otworów nawewowych kanału wentylacyjnego do hal peczarkarn. Proponowany w pracy model kanału wentylacyjnego z wentylatorem będze wykorzystany podczas modelowana nstalacj do zmany mkroklmatu oraz systemu sterowana w budynku peczarkarn. Bblografa Tarnowsk W. Bartkewcz S. 2003. Modelowane matematyczne symulacja komputerowa dynamcznych procesów cągłych. Wydawnctwo Uczelnane Poltechnk Koszalńskej, Koszaln. s. 231-235. Sakson N. 2005. Peczarka: uprawa ntensywna. PWRL. Poznań. ISBN 83-09-01767-7. Wahwahow G.G. 1975. Rabota wentlatorow w set. Strojzdat. Moskwa. UDK 697 953. 275

Leonard Vorontsov, Ewa Wachowcz MODELLING OF AIR FLOW IN VENTILATION DUCTS OF MUSHROOM-GROWING CELLAR Abstract. The paper presents mathematcal and computer model of the ar flow process n ventlaton ducts of mushroom-growng cellar. Even spreadng of ar n mushroom-growng cellar was obtaned owng to the use of optmsaton methods for computng ar supply holes n a ventlaton duct. Key words: mushroom-growng cellar, ventlaton duct, ar flow, modellng Adres do korespondencj: Ewa Wachowcz; e-mal: ewa.wachowcz@tu.koszaln.pl Katedra Automatyk Poltechnka Koszalńska ul. Racławcka 15/17 75-620 Koszaln 276