vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2023-50-4-166-174vdgtu-1385Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTURECFD-анализ воздушных потоков и температур на базе газолучистого отопления в промышленных условияхCFD analysis of air flows and temperatures based on radiant heating in industrial environmentshttps://orcid.org/0000-0002-0974-0801АраловЕ. С.AralovE. S.

Аралов Егор Сергеевич - аспирант, старший преподаватель кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела.

394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

AuthorID: 1010588

Egor S. Aralov - Postgraduate student, Senior Lecturer, Department of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business.

84 20th Anniversary of October St., Voronezh 394006

AuthorID: 1010588

vgtu.aralov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8135-8431КумицкийБ. М.KumitskyB. M.

Кумицкий Борис Михайлович - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела.

394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

AuthorID: 615658

Boris M. Kumitsky - Cand. Sci. (Physical and Mathematical), Assoc. Prof., Department of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business.

84 20th Anniversary of October St., Voronezh 394006

AuthorID: 615658

boris-kum@mail.ruВоронежский государственный технический университетРоссияVoronezh State Technical UniversityRussian Federation202321012024504166174Copyright © Аралов Е.С., Кумицкий Б.М., 20242024Аралов Е.С., Кумицкий Б.М.Aralov E.S., Kumitsky B.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1385

Цель. Исследование направлено на изучение сложного взаимодействия между лучистым отоплением и воздушными потоками в промышленных помещениях. Цель состоит в том, чтобы понять динамику температуры, уделяя особое внимание оптимизации энергоэффективности и комфорта в производственных помещениях, отапливаемых двухзонным темным газолучистым обогревателем. Метод. Используя Computational Fluid Dynamics (CFD) и программу Ansis для моделирования, в исследовании была разработана модель, представляющая типичные промышленные условия. Этот метод включал определение и проверку параметров температурных градиентов и скорости воздуха, а также тщательное картирование сложностей процесса промышленного нагрева. Результат. Анализ обеспечивает подробные графические представления температуры и скорости воздуха в отдельных точках, раскрывая влияние лучистого отопления на модели воздушных потоков. Особое внимание было уделено тому, как температурные профили взаимодействуют с двухзонной системой отопления, раскрывая важные данные, которые помогают понять тепловую динамику в промышленных помещениях. Вывод. Полученные данные демонстрируют потенциал для значительного прогресса в области энергосбережения и повышения комфорта работников в промышленных условиях, использующих лучистое отопление. Комплексный подход исследования заполняет критический пробел в существующих исследованиях, подчеркивая необходимость и потенциал для дальнейшего изучения технологий устойчивого отопления в сложных промышленных условиях.

Objective. The study aims to investigate the complex interaction between radiant heating and airflow in industrial environments.The aim is to understand the dynamics of temperature, with particular attention to optimizing energy efficiency and comfort in industrial premises heated by a dual-zone dark gas radiant heater. Method. Using Computational Fluid Dynamics (CFD) and Ansis simulation software, the study developed a model that represents typical industrial conditions. This method included the determination and verification of temperature gradients and air velocity parameters, as well as careful mapping of the complexities of the industrial heating process. Result. The analysis provides detailed graphical representations of temperature and air velocity at individual points, revealing the effect of radiant heating on airflow patterns. Particular attention has been paid to how the temperature profiles interact with a dual-zone heating system, revealing important data that helps understand thermal dynamics in industrial environments. Conclusion. The findings demonstrate the potential for significant progress in energy savings and improved worker comfort in industrial environments using radiant heating. The integrated research approach fills a critical gap in existing research, highlighting the need and potential for further exploration of sustainable heating technologies in challenging industrial environments.

лучистое отоплениеэнергоэффективностьобогревAnsys fluentвоздушные потокитепловой комфортradiant heatingenergy efficiencyheatingAnsys fluentair flowthermal comfortReferencesАралов Е.С. Обеспечение теплового комфорта в помещениях ресторанных комплексов // Научная опора воронежской области : Сборник трудов победителей конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов ВГТУ по приоритетным направлениям развития науки и технологий, Воронеж, 03–28 апреля 2017 года. – Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2017. – С. 95-96.Aralov E.S. Ensuring thermal comfort in the premises of restaurant complexes. Scientific support of the Voronezh region: Collection of works of the winners of the competition of research works of students and graduate students of VSTU in priority areas of science and technology development, Voronezh, April 03–28, 2017. Voronezh: Voronezh State Technical University, 2017; 95-96. (In Russ)Чуйкин С.В., Аралов Е.С. Разработка конструкции и совершенствование методики расчёта двухзонного тёмного газолучистого обогревателя для отопления промышленных и общественных помещений // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. – 2023. – № 2(254). – С. 29-31.Chuikin S.V., Aralov E.S. Development of the design and improvement of the methodology for calculating a two-zone dark gas-radiant heater for heating industrial and public premises. Plumbing, Heating, Air Conditioning. 2023; 2 (254); 29-31. (In Russ)Аралов Е.С. Оптимизация конструкции газолучистого обогревателя темного типа // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. – 2023. – № 1(24). – С. 55-61. – DOI 10.36622/VSTU.2023.24.1.006.Aralov E.S. Optimization of the design of a gas-radiant heater of a dark type. Housing and communal infrastructure. 2023; No. 1(24); 55-61. – DOI 10.36622/VSTU.2023.24.1.006. (In Russ)Аралов Е.С., Чуйкин С.В. Эффективная конструкция двухзонного темного газолучистого обогревателя // Математическое и экспериментальное моделирование физических процессов : Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Биробиджан, 15 декабря 2022 года / Под научной редакцией В.М. Козина. – Биробиджан: Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема, 2023. – С. 62-66.Aralov E.S., Chuikin S.V. Effective design of a two-zone dark gas-radiant heater. Mathematical and experimental modeling of physical processes: Collection of materials of the All-Russian scientific and practical conference with international participation, Birobidzhan, December 15, 2022; Under the scientific editorship of V.M. Kozin. Birobidzhan: Priamursky State University. Sholom Aleichem; 2023; 62-66. (In Russ)Аралов Е.С., Кумицкий Б.М., Бугаевский Д.О. Эффективность теплоизоляционных материалов, применяемых при строительстве наружных ограждающих конструкций // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. – 2021. – № 4(25). – С. 26-31.Aralov E.S., Kumitsky B.M., Bugaevsky D.O. Efficiency of heat-insulating materials used in the construction of external building envelopes. Urban planning. Infrastructure. Communications. 2021; 4 (25); 26-31. (In Russ)Патент на полезную модель № 213700 U1 Российская Федерация, МПК F24D 5/08, F23M 9/04, F28D 1/047. Двухзонный темный газолучистый обогреватель : № 2022118249 : заявл. 04.07.2022 : опубл. 23.09.2022 / С. В. Чуйкин, Е. С. Аралов.Utility model patent No. 213700 U1 Russian Federation, IPC F24D 5/08, F23M 9/04, F28D 1/047. Two-zone dark gas-radiant heater: No. 2022118249: Appl. 07/04/2022 : publ. 23.09.2022; S. V. Chuikin, E. S. Aralov. (In Russ)Калинина А.И., Макаров А.Р., Аралов Е.С. Особенности формирования микроклимата в помещениях с повышенной влажностью, с учетом теплотехнических характеристик ограждающих конструкций // Инновации и инвестиции. – 2021. – № 3. – С. 256-259.Kalinina A.I., Makarov A.R., Aralov E.S. Features of microclimate formation in rooms with high humidity, taking into account the thermal characteristics of building envelopes. Innovations and investments. 2021; 3; 256-259. (In Russ)Aralov E.S., Kumitsky B.M., Kutsigina O.A., Dornyak O.R. Modeling of the thermal state of a room when using the heating structure of a two-zone dark gas-beam heater // Russian Journal of Building Construction and Architecture. – 2023. – No. 3(59). – P. 16-24. – DOI 10.36622/VSTU.2023.3.59.002.Aralov E.S., Kumitsky B.M., Kutsigina O.A., Dornyak O.R. Modeling of the thermal state of a room when using the heating structure of a two-zone dark gas-beam heater. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2023; 3(59); 16-24. – DOI 10.36622/VSTU.2023.3.59.002.Kumitskiy B., Tul’skaya S., Morozov V., Aralov E., Budnikov V. Hydrodynamics of the Flow of an Ideal Liquid When It Flows Out of the Bottom Hole of a Parabolic Tank // Modern Problems in Construction : Selected Papers from MPC 2021, Kursk, November 18–19, 2021. – Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2023. – P. 225-232.Kumitskiy B., Tul’skaya S., Morozov V., Aralov E., Budnikov V. Hydrodynamics of the Flow of an Ideal Liquid When It Flows Out of the Bottom Hole of a Parabolic Tank. Modern Problems in Construction : Selected Papers from MPC 2021, Kursk, November 18–19, 2021; Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2023; 225-232.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023617539 Российская Федерация. Программа расчета коэффициента облучения при лучистом теплообмене прямоугольного обогревателя с элементарной площадкой : № 2023616247 : заявл. 28.03.2023 : опубл. 11.04.2023 / С.В. Чуйкин, Е.А. Копытина, Е.С. Аралов, С.О. Харин ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет».Certificate of state registration of the computer program No. 2023617539 Russian Federation. The program for calculating the irradiation coefficient for radiant heat transfer of a rectangular heater with an elementary platform: No. 2023616247: Appl. 03/28/2023 : publ. 04/11/2023 / S.V. Chuikin, E.A. Kopytina, E.S. Aralov, S.O. Kharin; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Voronezh State Technical University”.(In Russ)Павлов М.В., Бутовский И.Н. Повышение эффективности системы лучистого отопления теплицы с использованием газовых инфракрасных излучателей // БСТ: Бюллетень строительной техники. – 2019. – № 6(1018). – С. 36-38.Pavlov M.V., Butovsky I.N. Improving the efficiency of the greenhouse radiant heating system using gas infrared emitters. BST: Bulletin of construction equipment. 2019; 6 (1018); 36-38. (In Russ)Золотаревский С.А. Газовое лучистое отопление - радикальное решение для повышения энергоэффективности и конкурентоспособности промышленных предприятий // Автоматизация и IT в энергетике. – 2018. – № 5(106). – С. 46-51.Zolotarevsky S.A. Gas radiant heating - a radical solution to improve energy efficiency and competitiveness of industrial enterprises. Automation and IT in the energy sector. 2018; 5 (106); 46-51. (In Russ)Каштанова Д.С., Ивашкевич А.А. Воздушное отопление складских помещений // Новые идеи нового века: материалы международной научной конференции ФАД ТОГУ. – 2022. – Т. 2. – С. 287-292.Kashtanova D.S., Ivashkevich A.A. Air heating of warehouse premises. New ideas of the new century: materials of the international scientific conference FAD TOGU. 2022; 2; 287-292. (In Russ)Богословский, В.Н. Тепловой режим гражданских здании // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2023. – № 4. – С. 4-17.Bogoslovsky, V.N. Thermal regime of civil buildings. AVOK: Ventilation, heating, air conditioning, heat supply and building thermal physics. 2023; 4; 4-17. (In Russ)Смыков А.А. Тепловой и температурный режим помещений с системами отопления на основе водяных инфракрасных излучателей // Приволжский научный журнал. – 2021. – № 2(58). – С. 98-106.Smykov A.A. Thermal and temperature regime of premises with heating systems based on water infrared emitters. Privolzhsky scientific journal. 2021; 2 (58); 98-106. (In Russ)Климанов, В.А. Дозиметрическое планирование лучевой терапии : учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В. А. Климанов ; В. А. Климанов. – Москва : Московский инженерно-физ. ин-т (гос. ун-т), 2008. – 175 с. – ISBN 978-5-7262-0969-2.Klimanov, V.A. Dosimetric planning of radiotherapy : textbook for students of higher educational institutions. VA Klimanov ; V. A. Klimanov. - Moscow: Moscow Engineering Physics. in-t (state university), 2008; 175; – ISBN 978-5-7262-0969-2. (In Russ)Бухмиров В.В., Крупенников С.А., Солнышкова Ю.С. Модификации зонального метода для решения задач радиационного теплообмена: основные положения // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2009. – № 2. – С. 61-63.Bukhmirov V.V., Krupennikov S.A., Solnyshkova Yu.S. Modifications of the zonal method for solving problems of radiative heat transfer: basic provisions. Bulletin of the Ivanovo State Power Engineering University. 2009; 2; 61-63. (In Russ)Бодров В.И., Бодров М.В., Смыков А.А. Исследование систем лучистого отопления на базе низкотемпературных инфракрасных излучателей // Приволжский научный журнал. – 2019. – № 3(51). – С. 52-57.Bodrov V.I., Bodrov M.V., Smykov A.A. Study of radiant heating systems based on low-temperature infrared emitters. Privolzhsky scientific journal. 2019; 3 (51); 52-57. (In Russ)Идрисов А.З. Перспективы применения газовых инфракрасных излучателей в районах Крайнего Севера // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 1997. – № 3. – С. 55-57.Idrisov A.Z. Prospects for the use of gas infrared emitters in the regions of the Far North. News of higher educational institutions. Oil and gas. 1997; 3; 55-57. (In Russ)Семикашев, В. В. Теплоснабжение в России: текущая ситуация и проблемы инвестиционного развития // ЭКО. – 2019. – № 9(543). – С. 23-47.Semikashev, VV Heat supply in Russia: current situation and problems of investment development. EKO. 2019; 9 (543); 23-47. (In Russ)Глушков А.Ю., Полосин И.И. Расчет газовых лучистых обогревателей для помещений сложной конфигурации // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. – 2013. – № 11(143). – С. 56-57.Glushkov A.Yu., Polosin I.I. Calculation of gas radiant heaters for premises of complex configuration. Plumbing, Heating, Air conditioning. 2013; 11 (143); 56-57. (In Russ)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.