8 812 123 45 67
Расчет вентиляции шкафа управления насосами

В работе выполнено численное моделирование вентиляции шкафа управления насосами (ШУН). Определены поля относительной влажности и оценены риски образования конденсата на электротехнических компонентах.

Попадание влажного воздуха на электротехнические компоненты может стать причиной образования конденсата и поломки оборудования. В связи с этим, обеспечение требуемых параметров микроклимата внутри корпуса ШУН и поддержание низкого уровня влажности на электротехнических компонентах является важной и актуальной задачей, требующей комплексного решения от инженеров при проектировании системы вентиляции.

Схема расположения электротехнических компонентов

Рисунок 1 — Схема расположения электротехнических компонентов в ШУН

Специалистами «АО ЦИФРА» по заказу компании Grundfos, ведущего мирового производителя насосного оборудования, выполнено численное моделирование вентиляции ШУН с помощью ANSYS CFD, сформулиированы рекомендации по размещению электротехнических компонентов и работе системы контроля микроклимата.

Объект исследования и постановка задачи

В качестве объекта исследования выбраны несколько вариантов ШУН. На корпусе ШУН установлены выпускные решётки и вентиляторы, нагнетающие воздух из окружающей среды. Печки имеют собственные вентиляторы, нагнетающие воздух в сторону электротехнических компонентов. Датчики температуры и гигрометр расположены внутри ШУН и управляют работой вентиляторов и нагревателей. В качестве исходных данных для построения модели используются STL-модели и
чертежи (рисунки 1, 2).

Геометрическая модель шкафа

Рисунок 2 — Геометрическая модель ШУН

В работе необходимо определить поля относительной влажности внутри корпуса, оценить риски образования конденсата на электротехнических компонентах, а также скорректировать технические решения для обеспечения требуемых параметров климата внутри корпуса, на основе многовариантных расчётов.

Для проведения многовариантного численного анализа была выполнена параметризация модели. Геометрические параметры модели определяют размеры ШУН, расположение электротехнических компонентов в конструкции и их количество.

Параметризация конечно-объёмной сетки настроена так, чтобы автоматически распознавать все изменения, произведённые в геометрической модели. Зоны, на которых прикладываются граничные условия, меняют своё расположение в соответствии со всеми перестроениями геометрической модели и конечно-объемной сетки. Продольный разрез конечно-объёмной сетки области внутри ШУН представлен на рисунке 3.

Конечно-объёмная сетка

Рисунок 3 — Конечно-объёмная сетка. Продольный разрез

Парциальное давление паров воды в воздухе, а также влажность воздуха и парциальное давление насыщения рассчитывалось на основании физических свойств среды, давления и температуры в соответствии с методикамирасчёта [1].

Для определения коэффициентов аэродинамического сопротивления ПЧ, нагревателей с вентилятором, фильтров и выпускных решёток были произведены предварительные расчёты как с помощью CFD-расчётов, так и на основании справочных данных [2].

Результаты и выводы

Газодинамические расчёты выполнены для двух режимов работы:

  1. Режим охлаждения ШУН. Вентилятор подаёт охлаждённый воздух из атмосферы, охлаждая электротехнические компоненты внутри ШУН.
  2. Режим сушки ШУН. Вентилятор выключен, печка нагревает воздух внутри ШУН, понижая общий уровень влажности.
Распределение относительной влажности

Рисунок 4 — Распределение относительной влажности

Для этих режимов рассчитаны ожидаемые показания на датчиках температуры и гигрометре, построены поля влажности, температуры, и скоростей. Распределение относительной влажности и линии тока внутри ШУН для одного из расчётов приведены на рисунке 4 и рисунке 5.

На основании произведённых расчётов даны рекомендации по расположению электронных компонентов в корпусе ШУН и работе системы контроля микроклиматом. В результате проведённого газодинамического анализа выявлены зоны повышенной относительной влажности внутри корпуса и скорректированы технические решения для обеспечения требуемых параметров климата внутри корпуса.

Линии тока и распределение температур по потоку и на электронных компонентах

Рисунок 5 — Линии тока и распределение температур по потоку и на электронных компонентах

Полученные результаты способствуют сокращению числа длительных и материально затратных экспериментов и позволяют как качественно, так и численно оценить преимущества и недостатки каждого из конструкторских решений по компоновке ШУН.

Источники

  1. ГОСТ 8.524-85 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Таблицы психрометрические. Построение, содержание, расчетные соотношения.
  2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под редакцией М.О.Штейнберга. – М.:Машиностроение, 1992– 672 с.:ил.
вернуться к списку новостей
Рассчитать стоимость онлайн
Сообщите основную информацию о вашей задаче, ответьте на несколько вопросов и мгновенно получите оценку трудоемкости актуальной для вас инженерной задачи.
Узнать цену
Связанные новости
17 октября 2022

Эксперты АО «ЦИФРА» выступили на нефтегазовой конференции АО «ТомскНИПИнефть»

Специалисты АО «ЦИФРА» приняли участие в V научно-технической конференции «Технологии обустройства нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений», организованной АО «ТомскНИПИнефть». Событие состоялось 20-21 сентября 2022 года и стало местом встречи учёных и практиков, проектировщиков и представителей служб эксплуатации – специалистов, представляющих наиболее актуальные разработки в сфере обустройства, подготовки нефти и газа.
Новости
12 октября 2022

Отзывы стажеров 2021-2022

Продолжаем публиковать отзывы молодых специалистов, прошедших полный курс стажировки и стали сотрудниками компании.
Новости
Связанные публикации в блоге
19 июля 2022

Численное моделирование процессов горения твердого ракетного топлива

В ракетно-космической отрасли наибольшее распространение получили двигатели на жидком и твёрдом ракетном топливе. Среди преимуществ твердотопливных ракетных двигателей можно отметить как длительный срок хранения топлива, так и относительную простоту конструкции и дешевизну самих двигателей, что обуславливает их широкое применение в этой отрасли. Одним из важнейших процессов в камере сгорания ракетного двигателя является процесс горения твёрдого топлива, так как он определяет газоприход в двигателе и, следовательно, его секундный массовый расход и развиваемую тягу.
Блог
18 июня 2022

Численное моделирование аэродинамики тягача с прицепом

Сегодняшняя потребность в увеличении эффективности эксплуатации транспортных средств является одной из самых сложных проблем автомобильной промышленности. В условиях тренда на повышение стоимости топлива и направленности промышленности в сторону экологически чистых технологий данная проблема приобретает все большую актуальность. В особой степени это относится к грузовым транспортировщикам, в качестве которых обычно используются тягачи с прицепами с существенным аэродинамическим сопротивлением, что обусловлено их большими габаритами, наличием в конструкции плохообтекаемых элементов и относительно высокой скоростью движения. В совокупности с большой длительностью и интенсивностью эксплуатации грузовых транспортировщиков, даже малейшее сокращение расхода топлива за счёт улучшения аэродинамики приводит к существенному уменьшению эксплуатационных расходов на транспортное средство и улучшению его рентабельности.
Блог
Связанные вебинары
23 декабря 2020

Повышение эффективности процессов промышленной газоочистки с использованием численного моделирования

На вебинаре рассмотрим численное моделирование современных газоочистных установок.
Вебинары
30 апреля 2020

Моделирование распространения трещин с целью предсказания усталостной прочности и долговечности конструкций и сварных соединений

На вебинаре будут рассмотрены методы, применяемые для моделирования трещин, основы теории механики разрушения, а также прикладные задачи, решенные специалистами АО «ЦИФРА» в ПО Ansys.
Вебинары
Сделайте заказ
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!