автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Разработка теоретических основ расчета и проектирования систем обеспечения параметров воздушной среды в овощехранилищах с использованием естественного источника холода наружного воздуха в грунтовых аккумуляторах

- О ^ МЕЖДУНАРОДНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ЭКОЛОГИИ II БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

, ц m

На правах рукописи УДК 697. 502. 7

Брем Виктор Кондратьевич

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РАСЧЕТА II ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ОВОЩЕХРАНИЛИЩАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ИСТОЧНИКА ХОЛОДА НАРУЖНОГО ВОЗДУХА В ГРУНТОВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ

Специальность 05.04. 03. Машины и аппараты холодильной и криогенной техники и систем кондиционирования. 27.00.02. Безопасность деятельности.

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1998 г.

Работа выполнена б военком отделении ¡¿ежзукеродной академии наук экологии к безопасности .-изнелеятельности

Научный руководитель: кандидат технических наук, академик

А/Ех'ОЬ В.ф.

Сфйщиальные оппоненты: доктор технических наук, профессор .ОМАНОЬ Борис Николаевич

доктор технических наук, профессор,

академик ыАаЬБ

ПОЛУШКЛа Ьига.тай йезкович

Защита состоится " декабря 1£96 г. на заседают диссертационного с-вета Д 053.02 иАНзБ Со9 в /Vе"

С диссертаций мигво ознакомиться е библиотеке президиума ¡¿еч^нарояной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАКоБ)

ТЧЬЭДЙ СЬлРЫАРд диссертационного совета доктор технических наук, профессор, академик л1АйзБ

^^ сл.

ОКДАЯ ХАРАК£ЬРЖЙКА РАБО&

АлхУАЯЬНОСоЬ РАБОТЫ. Решение продовольственной программы в России связано не только с обеспечением агропромышленными комплексами и другими сельскими хозяйствами высоких урожаев, но и с совершенствованием технологии обработки и хранения сельхозпродуктов.

Овощи и фрукты с полей и садов поступают с определенной влажностью, Требуется еще много мероприятий'дяя того, чтобы цостич оптимальных условий их длительного хранения, а затем доставить потребителю. Б Россия и за рубежом в хранилищах для обеспечения требуемого температурного режима 6 = -I - -*4°С используются холодильные установки с традиционными испарителями из ребристых трубок. При этом в хранилищах имеет место низкая относительная властность, что приводит к потере веса, окраски, размягчению хранимой продукции.

Тенденции современного рынка таковы, что гораздо большим спросом пользуется продукция, отличающаяся высокими вкусовыми качествами и тлеющая привлекательный внешний вид.

Исследования Д.Уилмота (США) и А.Хельсенена (Бельгия) показали, что при относительной влажности ¥ 93% вес и качество овощей и фруктов сохраняются гораздо лучше, чем при 93?. Для обеспечения такой влажной технологии хранения авторами предложена и практически реализована техническая система, состоящая из холодильных установок, льдоаккумуляторов, контактных аппаратов для обработки рециркуляционного воздуха сильно охлажденной водой.

Обеспечение необходимых параметров воздушной среды в хранилищах с использованием холодильных установок имеет ряд недостатков. Прежде всего, это значительные капитальные затраты, высокая энергоемкость от 3 до 7 кВт на одну тонну хранимой продукции, высокий уровень эксплуатации. К тому не в связи с распадом СССР в России образовался существенный дефицит в холодильном оборудовании и запасных частях.

Решение Монреальской конференции 1933 г., связанное с ограничением и в последующем с запрещением производства озоно-разрушающих хладонов, обязывает специалистов искать альтернативные экологически безопасные способы хранения сельскохозяйственной продукции.

Запасы естественного холода практически не ограничены. Баять, например, низкие телиерагуры наружного воздуха или ледовые запасы. Зги источнике холода не только не ограничены, но, самое важное, они экологически чистые и малоэнергоемкие.

Климатические особенности значительного большинства регионов России позволяет использовать такой естественный источник холода, как наружный возлух. Например, суммарная продолжительность стояния низких температур наружного воздуха в году для г.г.%рманскз, Саши-Петербурга и Москвы составляет порядка 140-150 суток, а для Ростова-на-Дону - 30 суток. Поэтому разработка теоретических основ расчета и проектирования систем обеспечения параметров воздушной среды в хранилищах овощей и фруктов с использованием естественного источника холода наружного воздуха в грунтовых аккумуляторах на наш взгляд является актуальной.

Для решения этой научно-технической задачи потребовалось:

1. Доказать потенциальную возможность использования холодного наружного воздуха в различных регионах России для создания запасов холода по времени и по значениям низких температур.

2. Обосновать выбор метода решения задач нестационарного теплообмена в том числе и при наличии фазового перехода.

3. Разработать математические модели и решить задачи, связанные с аккумуляцией холода в хранилище путем его сквозного проветривания, охлаждением грунтового массива вокруг трубчатых грунтовых аккумуляторов. Обосновать выбор теплозащитных свойств покрытия сооружения.

4. Решить задачу о влиянии кондуктивного теплообмена на температурное поле грунтового массива в период сохранения холода.

5. Разработать теоретические предпосылки использования "пассивных" и "активных" аккумуляторов холода в .теплый период года.

6. Рассмотреть задачи нестационарного теплообмена при наличии фазового перехода (промерзание) при аккумуляции холода влажным грунтом.

7. Проверить на физической модели адекватность теоретических решений реальным физическим процессам.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

I. Разработан принципиально новый метод обеспечения требу-

емых параметров воздушной среды в хранилищах сельскохозяйственных пролукгов, основанный на использования естественного источника холода наружного воздуха и грунтовых аккумуляторов.

2. Созданы математические модели и разработаны теоретические основы регулирования параметров воздушной среды в хранилищах с использованием аккумуляторов холода.

3. Получены новые решения, касающиеся влияния индуктивной теплопроводности на запасы холода в грунтовых аккумуляторах и особенностей теплообмена в грунтовых аккумуляторах при наличии объемной конденсации.

НА ЗАЦИГ/ ЕЬНОСЯДЗЯ:

1. Общая теория обеспечения необходимых параметров воздушной среды в хранилищах сельскохозяйственной продукции на основе использования естественного источника холода (наружного воздуха) в грунтовых аккумуляторах.

2. Принципиальные решения (схемы) технических систем вентиляции, отопления и холодоснабженйя, автоматики, обеспечивающих современную технологию влажного охлаждения и влажного длительного хранения сельскохозяйственной продукция, отличающихся малой энергоемкостью, низкими капитальными затратами и экологической чистотой.

ПРАКШЖЖАЯ ЦЕННОСДэ РАБОЛ СОСЛАВШИХ:

1. Разработка проекта вентиляции, отопления, холодоснабженйя и автоматики овощехранилища в совхозе "Ленсоветовский" в г. Санкт-Петербурге с грунтовыми аккумуляторами холода.

2. Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, могут быть использованы для разработки Руководства по проектированию овощехранилищ с грунтовыми аккумуляторами холода.

АПРОБАЦИЯ РАБОЛ»:

1. Система обеспечения параметров воздушной среды с использованием низкопотенциального холодного воздуха (изобретение).

2. Реализовано проектное решение по вентиляции, отоплению, холодоснабжению и автоматике при реконструкции овощехранилища на 500 т в совхозе "Ленсоветовский" в г.Санкт-Петербурге.

3. Опубликовано две статьи в журнале "Вестник МАНЬБ".

Сх'РУКдУРА А ОБЪЕМ РАБОГЫ

Диссертация состоит из введения, трех глав, списка литера-

- о -

туры и приложений. Работа изложена на 163 страницах, включая 52 рисунка по тексту и отдельных и 2С таблиц по тексту и от-: цельных. Список литературы включает 102 наименования.

5 приложениях к диссертации приведено:

- подробное решение задачи об изменении температуры грунтового массива и вентиляционного воздуха при его движении в подземном канале круглого сечения, полученное моим научным руководителем. Результаты этого решения использованы во второй главе диссертации;

- авторский проект вентиляции, отопления, холсдоснабяения и автоматики экспериментального овощехранилища на 500 т с грунтовыми аккумуляторами холода в совхозе "Ленсоветовский" в г. Санкт-Пе тербурге.

СОДЕРЖАНИЕ, РАБ01и

Рассматриваются хранилища обсыпного и котлованного типов. Аккумулятором холода является грунтовый массив вокруг сооружения. Поскольку в качестве холодоносителя используется наружный воздуха, то, прежде всего, необходимо было выполнить оценку климатических особенностей районов строительства. Суммарная продолжительность во времени стояния в течение года низких температур является одним из факторов, определяющих возможность использования наружного воздуха для аккумуляции холода в грунтовом массиве. Достаточно полную информацию о суммарной продолжительности стояния параметров наружного воздуха в определенных интервалах можно получить с помощью £ - ^диаграммы (автор Л.Б.Успенская) или воспользоваться вероятностными методами. Последний метод несколько проще и удобнее. Гак расчетное время стояния теплосодержаний в интервале ^ и определяется из выражения

Г- - Ф, ( I )

где Фсу - интеграл вероятности (функция ошибок)

фч>=••

3я - медианное значение теплосодержания; <о1 - среднеквадратичное отклонение от среднегодового значения.

На основании обработки статистических данных по наружно-

му климату к настоящему времени получены значения и для оЗ городов России и стран СНГ. Анализ климатических условий для различных городов показывает, что потенциальная возможность использования холодного наружного воздуха для запасов холода по времени различна. Например, для г.Мурманска суммарная продолжительность стояния отрицательных температур составляет 156 суток, а для Ростова-на-Дону - 30 суток. Отсюда можно сделать вывод о том, что климатические условия района строительства будут определять конструктивные решения грунтовых аккумуляторов холода.

В теплый период года общий энергетический баланс хранилища складывается аз количества тепла, поступающего во внутренний объем через покрытие . от работающего оборудования (вент.установки, электрокары и т.д.) £?0р , за счет вентиляции теплым наружным Еозцухом Qg . Запасы холода должны компенсировать все эти теплопрнтоки.

+ <7/ ( 2 )

В диссертации рассмотрены системы, предназначенные для создания запасов холода. Конвективные скважины, сквозное проветривание хранилища холодным наружным возтухом относятся к йассивным" системам. Эти системы не позволяют активно использовать запасы холода в необходимый момент времени. В этом отношении большими возможностями обладают "активные" системы с трубчатыми грунтовыми аккумуляторами холода.

На рис.1 представлен вариант

Рис.1. Вариант трубчатого грунтового теплообменника

размещения трубчатых грунтовых теплообменников вдоль хранилища, по которым в режиме активного накопления холода с помощью вентиляторных установок додается холодный наружный воздух. Расстояние

определяется о таким расчетом, чтобы в режимах активного накопления холода и его сохранения не допустить промерзания строительных ограж-

дающих конструкций.

Если пренебречь аккумулирующей способностью грунтового

массива, расположенного в ментрубном пространстве и считать, что сановные запасы холода будух в грунтовом массиве справа и слева от аккумулятора холода (симметричная задача), то расчетную схему теплообмена можно представить как теплообмен полуограниченного тела с наружным воздухом, движущемуся по ще-левкдному каналу размером а х к , с граничными условиями 3-го рода. Площадь сечения канёла принюхается эквивалентной по скорости суммарной площади сечения трубчатых теплообменников.

= (3)

где п - количество труб; с/т- диаметр трубы.

Внутренний коэффициент теплообмена о(£ определялся по известной критериальной зависимости

N11= о,027 {Яе- Рг )0,73 ( 4 )

** = ~а*7Г •

Решение для безразмерной температурной функции для полуограниченного массива тлеется в работах А.Б.Лыкова, Г.Карслоу и Д.Егера

где в(5) обозначены: м= , о - температуропроводность

функция ошибок,

Количество холода, аккумулируемого всей внутренней поверхностью щелевого канала будет

грунта м2/ч, <рг/(Н ) = ~ ^

ех/с(г,) = I - *«/ (е,). ^г. г, =

£ . ( б )

а изменение плотности теплового потока

с//?* 7гр' Сгр ; ( п \

> ~ сУт = Тж^ ■

Графические зависимости &{х,т) и £ для песка (суглинков) с теплофизическими свойствами ТГгр = 1300 кг/мЗ; сГр = 0,20 ккал/кг-град; - 2,0 ккал/м-ч-град представлены на рис.2,3.

Рис.2. Значения температурных Рис.3. Изменение плотности функций в (х ,7) теплового потока

Если расстояние между трубами грунтового теплообменника достаточно велико, то каядуя трубу можно рассматривать как независимый теплообменник. В этом случае задача сводится к определении температурного поля грунтового массива, окружающего трубчатый теплообменник, внутри которого движется холодный наружный воздух. Подобные задачи были решены профессорами Стефановым Е.В., Дымовым Г.И. Эти решения для температуры грунтового массива в ( г , 1, х) и вентиляционного воздуха в (г,2Г) содержатся в диссертационной работе. Графические

представления для безразмерной температуры грунтового массива и плотности теплового потока в обобщенных переменных изображены на рис.4, 5.

Рис.4. Распределение темпера- Ряо.5. Тепловой поток 1 на туры в ( г, т) в грун- внутренней поверхнос-

говом массиве ти трубы радиусом г

Режим аккумуляции холода прекращается при условии, что температура наружного воздуха iH вше температурь поверхности tro§ С i„ > "¿„eg ). Б момент окончания процесса охлаждения грунгового массива температурное пате в нем описывается сложными аналитическими решениями. В режиме сохранения холода температурное поле в грунтовом массиве будет изменяться за счет его теплопроводности. Для "решения этой задачи будем считать, что после прекращения работы технических систем, обеспечивающих аккумуляцию холода, на внутренних поверхностях грунтовых теплообменников тепловой поток равен нулю, т. е.Лгеx-f®'

а начальное распределение температур F (х ) описывается решением (5) для щелевого канала и номограммой рис.4 для расчета цилиндра (трубы).

Математическую формулировку этой задачи можно представить е виде:

- дифференциального уравнения теплопроводности

ôV-(x, ГУ _ д1&(х. гу дт ~ Q"> àxг

- начального условия Т= О

tf-U, о ) = Fix) .

- условие на границе

_ , à У fry = 0 âx х*0

где #ix.t) = .

t nos

Решением системы (8) служит интеграл Зурье

■ г®

С целью упрощения задачи начальное распределение температуры F{z) аппроксимируется экспоненциальной функцией, т.е.

Fix) = е'пх ( ю )

где п - показатель аппроксимации, существенным образом зависящий от времени наработки системы на аккумуляцию холода.

При такой постановке задачи нами получены решения для температурной функции х, Т )

i 8 )

характер изменения температуры на внутренней поверхности грунтового теплообменника получается из (II) подстановкой* =0

= ехр(лгагрт)е^/с(:г>^а^?) ( 12 )

t /JOB ^

Важное преимущество трубчатых грунтоЕых аккумуляторов холода заключается в тем, что с их помощью обеспечивается предложенные Д.Уилмотом и А.Хельсененом влажные технологии охлаждения и хранения овощей и фруктов. В теплый период года в трубчатых аккумуляторах температура внутренней поверхности существенно ниже температуры точки росы воздуха в помещения хранилища и наружного воздуха. При движении до ним рециркуляционного или наружного воздуха будет иметь место объемная конденсация влаги и на выходе получим холодный и влажный ( У = 100%) воздух. Изменение температуры воздуха, движущегося по подземному каналу, можно определить по экспериментальной зависимости, полученной Е.В.Степановым

* tff.rj'ir, = ( 13))

io ' tr/> W

где w - скорость движения воздуха;

fi - ^— S,F - периметр канала и площадь, соответственно; V - коэффициент распространения тепла V = / ( Si , Fo , jj— ). Эти критериальные уравнения имеют вид: — Гцля 50 <fi= 0,2b-Fo"'1S. Bi~°'s , а для

50 <cf 100 V = 0,1 Fo~c,1*8i°'e. В критериях Фурье {Го) и Био {Si ) за характерный линейный размер принимается радиус трубы. Как уже указывалось выше в трубчатом теплообменнике имеет место объемная конденсация. Используя линейное представление зависимости влагосодержания с/ от температуры t , т.е. d- m + rti , и известную аналогию между теплообменом dх и массообменом ^ , (соотношение Льюиса), нами получе-

на зависимость для коэффициента теплообмена при наличии конденсации

где г - скрытая теплота конденсации; ср - изобарная теплоемкость воздуха;

Ва> - коэффициент массообаеиа, отнесенный к разности елзго-содержаний.

.значение с/^^ следует подставлять в критерий Био в формулу (13).

В диссертации сформулирована задача нестационарного теплообмена при промерзании влажных грунтов. Решение этой задачи осуществлялось по методу Л;'С.1ейбензона. Некоторые результаты по закономерностям движения границы промерзания для водона-сыщенного песка ( I/тах = 45*) представлены в таблице й I.

Таблица № I

Время промерзания грунтового массива (водонасыщенный песок) в зависимости от температуры наружного воздуха и толщины грунта ^ (сутки)

н ' Глубина промерзания £ , м

0,1 0,2 0,4 0,6 0,3 1,0 ' 1.2 1,5 2,5 3,0

-5 2 3 31 71 127 193 235

-Ю 0,6 2,2 о 20 35 55 79

-15 0,3 1.2 5 II 19 30 44 63

-20 0,2 0,8 3,3 7,5 13 20,5 30 46

-25 0,15 0,6 2,5 5,5 10 15,5 22 35

-30 0,12 0,5 2 4,5 8 12,4 18 28 50,5 та,8

Сопоставление результатов охлаждения сухих грунтов и промерзания влажных грунтов показывает, что зона распространения низках температур в сухих грунтах намного больше, чем во влажных. Это и естественно, так как во влажных грунтах значительное количество холода затрачивается на льдообразование. Поэтому выбор расстояния от сооружения до грунтового теплообменника следует осуществлять из полученных решений для сухих грунтов для режимов активного накопления холода и его сохранения.

Задачи нестационарного теплообмена в грунтовых аккумуляторах холода мсжно разделить на три группы:

- первая - работа аккумулятора в режиме накопления холода;

- вторая - влияние кондуктивной теплопроводности на рас-

пределение температуры в грунтовом массиве в режиме сохранения холода;

- третья - использование запасов холода в теплый период

года для обеспечения нормативных параметров воздушной среды в хранилище.

Поскольку математические модели первой и третьей групп задач аналогичные, то задача физического моедлировения несколько упрощается и свозится к следующему:

- установить на физической модели адекватность аналитических решений задач нестационарного теплообмена в режимах аккумуляции и сохранения холода реальным физическим процессом.

Моецлировался грунтовый аккумулятор из ж/б трубы ^=300 м, расположенной в песчаном грунте. Физическая модель представлена на рис.6. При физическом моделировании были соблюдены все условия теории подобия, т.е. равенство критериев ни , , д/ , масштабность геометрических размеров и т.д.

Рис.6. Физическая модель грунтового аккумулятора холода

I - регулирующий вентиль с/ = 20 мм; 2 - счетчик расхода води; 3 - короб с тепловой изоляцией стенок; 4 - неравновесный электрический мост; 5 - переключатель термопар; 6 - песок; 7 - алюминиевая трубка с/ = 25 мм; 8 - термопары

Значение критерия (Фурье) для физической модели в режиме аккумуляции холода в течение 30 минут (0,5 ч) составляет

¿7 Т

р°м = ■■ Р \ = 13,5. Идя реального грунтового теплообменника с

с/н - 300 м этому значения критерия Зурье время наработки в режиме аккумуляции холода равно 112,5 часа.

На рис.7 представлены значения температур грунтового массива, полученные теоретическим путем (кривая I) и экспериментальным методом на физической модели (кривая 2). Кривая 2 примерно соответствует = 10. Такое расхождение незначительное и его можно объяснить влиянием продольной теплопроводности алюминиевой трубки Ог^ = 179,7 ккал/м-час).

йшолъзуя коэффициенты подобия для времени и расстояния на основании данных, полученных на физической модели, построено в одномерном пространстве распределение температуры (рис.8 кривая I) в грунтовом массиве для I м2 внутренней поверхности трубы а?н = 300 м, что соответствует длине трубы 0,94 м при Бремени наработки 112,5 часа (в модели это 30 минут). Ка рис.3 кривая I является начальным распределением температуры е грунтовом массиве после прекращения подачи холоцоносителя. Она аппроксимируется зкс-

± {х Т) ~лж

т ■' ^ = е , где

¿о

поненциальной функцией Л = - 1,85.

Т)

о, С

0,4 0,1

V

V

< N

0,2

о.Ч

V

■ V %

ч\ Чч -П5 )

• ^ >

0,1 4,-0

Чй

О 0,3 О,»о 0,с 0,0,9 х.н

Рис.7. Температура в груню- Рис.8. Распределение температуры вом массиве после окончания режима акку-

муляции холода кривая I - по данным эксперимента кривая 2 - Щ>о*е*

1 - теоретическое зна-

чение для Го= 13,5

2 - |кспе|)именгальное

На рис.9 представлены изменения температуры внутренней поверхности грунтового теплообменника в режиме сохранения холода по экспериментальным данным - кривая I, и кривая 2 - по теоретическому решению вида (12), т.е. У(.0,Т) = ехр (лга Т ) х х ег/<?( л т/агр г").

Рис.9. Изменение температуры внутренней поверхности грунтового теплообменника в режиме сохранения холода

Кривая I - по экспериментальным данным Кривая 2 - по теоретическому решению

Сопоставление теоретических решений с результатами экспериментальных исследований на физической модели как в режиме аккумуляции холода, так и в режиме его сохранения показывает, что теоретические решения вполне адекватны реальным физическим процессам.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований нами выполнен проект вентиляции, отопления, электроснабжения и автоматика хранилища на 500 т е совхозе "Ленсоветовский" в г.Санкт-Петербурге.

Принципиальная схема технических систем вентиляции, и отопления представлена на рис.10. Принципиальные решения приняты исходя из трех режимов хранения: лечебный период, основное время хранения в холодный и теплый периоды года.

Необходимые метеорологические параметры воздушной среды в картофелехранилище обеспечиваются системами ПР-1, ПР-3 и ПР-4. Б помещениях 2 и 4 (хранилища корнеплодов) требуемые параметры воздушной среды обеспечиваются системой ПР-2, работающей совместно о грунтовыми теплообменниками (аккумуляторами холода). Аккумуляция холода грунтовым массивом осуществляется с помощью вытяжной системы В-1, работающей в режиме накопления холода по принципу сквозного проветривания. Здесь наружный холодный воздух поступает через воздухозаборные устройства колодцев К-3 и К-4 и, пройдя через железобетонные трубы, заложенные на глубине 3,2 м,

гГ*Л Г

к-з

'АмПНТТ щ-нЬ

ТТГ1

к-к

кн

Рис. Ю Принципиальная схема систем вентиляции

выбргсываегся через воздуховыбросное устройство системы Б-1. Б данном хранилище запаси холода в грунтовых теплообменниках использовались лишь для обеспечения требуемых параметров в помещениях хранения корнеплодов.

ОБДЛЬ ЬЬШОдЬ.

1. Существующие системы обеспечения необходимого температурного режима в хранилищах овощей и корнеплодов, основанные на использовании холодильных установок и трубчатых ребристых теплообменников (сухое хранение) не обеспечивают сохранения качества хранимой продукции. Более перспективной является технология, сущность которой основана на обеспечении при охлаждении и хранении продукции параметров воздушной среды Ь = 0,5-1°С и Для обеспечения этой технологии требуются холодильные установки, аккумуляторы льда, контактные аппараты.

2. Большие капитальные затраты рассмотренных технических систем обеспечения необходимых параметров воздушной среды в хранилищах, существенная энергоемкость, достигающая 3-7 кВт на тонну хранимой продукции, высокий уровень эксплуатации, использование азоноразрушающих фреонов, характерный для России дефицит холодильного оборудования - все это требует искать более дешевых, простых и надежных альтернативных методов обеспечения параметров воздушной среды.

• 3. Анализ климатических условий большинства регионов России показал, что неограниченным холодовдтсчникш может служить наружный воздух с отрицательными температурами. Продолжительность стояния низких температур наружного воздуха для различных регионов России предлагается определить вероятностно-статистическим методом, разработанным Л.Б.Успенской.

4. Основной принцип использования наружного воздуха, как холодоносителя, основан на аккумуляции холода в грунтовом массиве. Анализ "пассивных" и "активных" методов аккумуляции холода

и его последующего использования показал, что здесь следует предпочтение отдать "активным" аккумуляторам, основанным на ислоль-~ зовании трубчатых грунтовых теплообменников.

5. Исходя из характеристик режимов хранения и вентиляции в хранилищах корнеплодов и овощей определены три периода использования грунтовых аккумуляторов:

- первый - при ¿у > ¿^ < 0°С - режим аккумуляции холода (холодный период года);

- второй - при ЬГр < ^ ^ - режим сохранения запасов холода (переходный период);

- третий - при íк■>tg - использование запасов холода для обеспечения требуемых параметров Еоздуха в хранилище.

Во всех периодах использования грунтовых аккумуляторов холода имеют место сугубо нестационарные процессы теплообмена.При наличии адажного грунтового массиза нестационарные процессы теплообмена осложняются фазовыми переходами(промерзание,плавление).

6. Разработаны теоретические основы расчета грунтовых аккумуляторов холода, включающие решения следующих задач нестационарного теплообмена:

- разработаны методы расчета накопления необходимых запасов холода для различных схемных решений грунтового аккумулятора в виде неограниченного массива и трубчатого грунтового теплообменника;

- разработан метод оценки изменения температурного поля вокруг аккумулятора холода в переходный период за счет конлукти-вной теплопроводности грунта;

- выполнены расчеты по промерзанию влажного грунта и определены скорости перемещения границы фазового перехода;

- на основании аналогии между тепло- и массообменом (соотношение Льюиса) предложен метод учета влияния на коэффициент теплообмена наличия объемной конденсации влаги в грунтовых теплообменниках в теплый период года.

Наличие объемной конденсации влаги позволяет получить на выходе из теплообменника воздух с Ь = 0 - +4°С и относительной влажностью порядка 93-100?.

7. окспершентадьные исследования на физической модели грунтового теплообменника подтвердили адекватность полученных аналитических решений реальным физическим процессам в части, касающейся режимов накопления холода и влияния кондуктивной теплопроводности на температурное поле в режиме сохранения холода.

8. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований под руководством автора был выполнен "Проект вентиляции, электроснабжения и автоматики овощехранилища на 500 тонн в совхозе "Ленсоветовский" в г.Санкт-Пегербурге с грунтовыми аккумуляторами холода. Проект был реализован в натурный объект в 1993 году при реконструкции хранилища в совхозе "Ленсоветовский". Энергетические показатели технических систем обеспечения требуемых параметров воздушной среды на порядок ниже суще-

ствующих систем и составляют 0.3 - 0.5 кВт на тонну хранимой продукции.

9. Дальнейшее направление в реализации результатов исследований, представленных в диссертационной работе, заключается в разработке руководства для проектирования овощехранилищ с использованием грунтовых аккумуляторов холода.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ II ОТДЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТА -Ц1Ш ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Боем В.К. Система вентиляции, электпоснтте.-ения и автоматики овощехранилища с грунтовыми аккумуляторами холода. Проект инв. №5"5"65/0 ЗИТУ. г. СПб. 1991 г."

2. Брем В.К. Система обеспечения параметров воздушной среды с использованием низкопотенциального холодного воздуха. Изобретение, СПб. 1998 г.. 8 с.

3. Брем В.К. Разработка экологически чистых технических систем, обеспечивающих требуемые параметры воздушно?! ере.:;- з овощехранилищах. на основе использования естественного наружного ьоздуха в грунтовых аккумуляторах холода. Изд. МАНЭБ "Белые ночи". СПб, 1998 г.

4. Брем В.К. Теоретические основы расчета и проектирования систем обеспечения параметров воздушной среды в овощехранилищах с использованием естественного источника холода наружного возд\?са в грунтовых аккумуляторах. Вестник МАНЭБ № , СПб, 1998 г.

Соиска

МГПП "Курс".Зак.206у. - 1998 г.