ALEKSANDRO STULGINSKIO UNIVERSITETAS

ŽEMĖS ŪKIO INŽINERIJOS FAKULTETAS

Žemės ūkio inžinerijos ir saugos institutas

Vytautas Šmitaitis

ORTAKIŲ MATMENŲ ĮTAKA ORO SRAUTO

PASISKIRSTYMUI VENTILIACIJOS SISTEMOSE

Magistrantūros studijų baigiamasis darbas

Studijų sritis: Technologijos mokslai

Studijų sritis: Mechanikos inžinerija

Studijų programa: Ž. ū. Mechanikos inžinerija

Akademija, 2015

2

Baigiamųjų darbų ir egzaminų vertinimo komisija:

(Patvirtinta Rektoriaus 2011 04 18 įsakymu Nr. 102–Ks)

Pirmininkas: Europos žemės ūkio inžinierių draugijos narys, prof. habil. dr. Bronius Kavolėlis,

Nariai: 1. Doc. dr. Rolandas DOMEIKA Aleksandro Stulginskio universitetas

2. Prof. dr Gvidonas LABECKAS Aleksandro Stulginskio universitetas

3. Prof. Eglė JOTAUTIENĖ Aleksandro Stulginskio universitetas

4. Gen. dir. Andrius KAVALIAUSKAS UAB „Dojus agro“

Mokslinis vadovas doc. dr. Mindaugas MARTINKUS, Aleksandro Stulginskio universitetas

Recenzentas doc. vyriaus. m. d., dr. Algirdas JASINSKAS, Aleksandro Stulginskio universitetas

Instituto direktorius prof. dr. Dainius STEPONAVIČIUS, Aleksandro Stulginskio universitetas

Oponentas Instituto direktorius Doc. Kęstutis Navickas Aleksandro Stulginskio universitetas

3

ALEKSANDRO STULGINSKIO UNIVERSITETAS

ŽEMĖS ŪKIO INŽINERIJOS FAKULTETAS

ŽEMĖS ŪKIO INŽINERIJOS IR SAUGOS INSTITUTAS

Magistrantūros studijų baigiamasis darbas

ORTAKIŲ MATMENŲ ĮTAKA ORO SRAUTO PASISKIRSTYMUI VENTILIACIJOS

SISTEMOSE

Autorius: Vytautas Šmitaitis

Vadovas: doc. Dr. Mindaugas Martinkus

Kalba – lietuvių

Darbo apimtis – 50 psl.

Lentelių skaičius –1

Paveikslų skaičius – 24

Naudota informacijos šaltinių– 24

Priedų skaičius – 2

Santrauka

Išlaikyti sandėlyje laikomos žemės ūkio produkcijos maistingąsias savybes ir prekinę

išvaizdą yra sudėtinga. Norint išvengti ar pristabdyti laikomos produkcijos gedimo procesus

žemės ūkio produktų laikymo sandėliuose, svarbu užtikrinti juose įdiegtų ventiliacijos sistemų

tolygų oro srauto paskirstymą.

Darbo tikslas - ištirti ventiliacijos šoninių ortakių matmenų įtaką tolygiam oro srauto

pasiskirstymui ventiliacijos sistemoje.

Nustatyta, kad imituojant tuščią sandėlį oro srauto netolygumas didėjo, didinant ortakių

matmenis. Esant šoniniams ortakiams 150 x 150 x 500 mm oro srautas ortakiuose skyrėsi 1,6

karto. Imituojant pilną sandėlį oro srautas ortakiuose pasiskirstė tolygiau. Oro srautas tarp

šoninių ortakių skyrėsi tik 1,17 karto esant 45 x 45 x 500 mm ir 1,35 karto esant 150 x 150 x

500 mm. Visais atvejais esant 105 x 105 x 500 mm ir 150 x 150 x 500 mm ortakių matmenims

oro srautas buvo didžiausias paskutiniuose ortakiuose. Nustatyta, kad norint tolygiai paskirstyti

patalpose pastovų oro srautą ventiliacine sistema, geriausia joje įrengti 45 x 45 x 500 mm

dydžius turinčius ortakius.

Reikšminiai žodžiai: Ortakiai, oro pasiskirstymas, produktų laikymas, tolygus oro srautas.

4

ALEKSANDRAS STULGINSKIS UNIVERSITY

FACULTY OF AGRICULTURAL ENGINEERING

Master theses

AIR CHANNEL MEASUREMENT INFLUENCE ON AIRFLOW DISTRIBUTION IN

VENTILATING SYSTEMS

Author: Vytautas Šmitaitis

Supervisor: doc. dr. Mindaugas Martinkus

Language – Lithuanian

Pages – 50 p.

Tables –1

Pictures – 24

Sources of literature – 24

Annexes – 2

Summary

It is difficult to maintain the nutritional qualities and visually appealing appearance of the

stocked agricultural production in warehouse. Seeking to avoid products rooting processes and to

protect their quality in the product storage premises the optimal and even air flow distribution is

essential.

The aim - to investigate the influence of the side vent duct dimensions on the even

distribution of the air flow in a ventilation system.

It was found that in a simulated empty warehouse the air flow unevenness increased by

increasing the duct size. At the side vent of 150 x 150 x 500 mm air flow in ducts was differed

1.6 times. Simulating a fully loaded warehouse the air flow in ducts distributed more evenly. Air

flow in ducts between differed only 1.17 times at the ducts of 45 x 45 x 500 mm and 1.35 times

at the ducts of 150 x 150 x 500 mm. In all the cases, with different (105 x 105 x 500 mm. and

150 x 150 x 500 mm.) ducts dimensions the highest air flow was identified in the last ducts.In

order to evenly distribute the premises of a constant air flow with ventilating system the best are

adapt to it 45 x 45 x 500 mm in size of ducts.

Keywords: ducts, air distribution, products storage, event air flow.

5

TURINYS

ĮVADAS .......................................................................................................................................... 7

1. INFORMACIJOS ŠALTINIŲ ANALIZĖ ................................................................................. 8

1.1 Produktų laikymo sandėliai ............................................................................................... 9

1.2 Ventiliacinės sistemos ..................................................................................................... 10

1.3 Ortakiai - jų projektavimas .............................................................................................. 12

1.4 Sultingųjų žemės ūkio produktų sampilo savybės .......................................................... 15

1.4.1 Fizinės savybės ....................................................................................................... 15

1.4.2 Biologinės savybės ................................................................................................. 16

1.5 Ventiliacijos sistemos aerodinaminė charakteristika ...................................................... 17

1.6 Ventiliacijos įtaka produkcijai......................................................................................... 24

1.7 Ventiliacijos sistemai keliami reikalavimai .................................................................... 26

1.8 Priešgaisriniai ventiliacijos sistemos reikalavimai .......................................................... 27

1.9 Informacijos šaltinių apibendrinimas .............................................................................. 28

2. TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ..................................................................................................... 29

3. TYRIMŲ METODIKA ............................................................................................................. 30

4. TYRIMŲ REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ....................................................................... 39

IŠVADOS ...................................................................................................................................... 47

INFORMACIJOS ŠALTINIŲ SĄRAŠAS ................................................................................... 48

MOKSLINIO DARBO APROBACIJA ........................................................................................ 50

PRIEDAI ....................................................................................................................................... 51

1 priedas ................................................................................................................................. 51

2 priedas ................................................................................................................................. 55

6

SIMBOLIŲ SĄRAŠAS

Kv – filtracijos greičio koeficientas

vf m/s faktiškas oro filtracijos greitis

vt m/s teorinis oro filtracijos greitis

Δh – aerodinaminis pasipriešinimas

KD – Sluoksnio ventiliavimo intensyvumo koeficientas

Df – faktiško ventiliavimo intensyvumas

Dt – teorinis ventiliavimo intensyvumas

∆φ – % – santykinės drėgmės sumažėjimas

φl – % – aplinkos oro santykinė drėgmė

tl – oC – pradinė (prieš patenkant į ventiliavimo sistemą) oro temperatūra

h – Pa – slėgio nuostoliai sistemoje

Q – m3/s – tiekiamo oro kiekis

RL – Pa∙s/

m3

– aerodinaminis sistemos pasipriešinimas, esant laminariniam oro

tekėjimui

RT – Pa∙s/

m6

– aerodinaminis tinklo pasipriešinimas, esant turbulentiniam oro

tekėjimui

Rs – Pa∙s/

m6

– suminis ventiliacijos sistemos pasipriešinimas oro srautui

R1 – Pa∙s/

m6

– atskirų taškų ventiliacijos sistemos pasipriešinimas oro srautui

R2 – Pa∙s/

m6

– atskirų taškų ventiliacijos sistemos pasipriešinimas oro srautui

ρdin – Pa – dinaminis slėgis

υ – m/s – oro greitis

ρ – kg/m3 – oro tankis

FB – m2 – ventiliatoriaus oro išėjimo angos plotas

𝜌𝜌 – Pa – pilnutinis slėgis

ρst – Pa – statinis oro slėgis

ρdin – Pa – dinaminis oro slėgis

𝝃 – aerodinaminio pasipriešinimo koeficientas

Φ – m3/s – oro srautas ortakyje

Af – m2 – aruodo grindų plotas

F – m2 – elementas pro kurį teko oro srautas, skerspjūvio plotas

AIDC – Automatic Industry Development Centre iš ang. kalb. Automatinės

pramonės vystymo centras.

7

ĮVADAS

Siekiant kuo ilgiau išsaugoti žemės ūkio produkcijos maistingąsias savybes ir prekinę

išvaizdą šaltuoju ir šiltuoju metų laiku šalies žemės ūkio produktų sandėliuose, pasitelkiama oro

vėdinimo sistemos. Jų dėka reguliuojama temperatūra ir tolygus oro paskirstymas patalpose.

Ventiliacija taikoma įvairaus tipo sandėliuose, kuriuose laikomi žemės ūkio produktai.

Dėl sandėlyje laikomų produktų ir juos supančios aplinkos aktyvios sąveikos - tai sudėtingų

biocheminių ir termoenergetinių procesų, gali smarkiai vykti drėgmės ir šilumos mainai.

Vykstantys mainai ir gedimo procesai neventiliuojamuose arba neteisingai ventiliuojamose

produktų laikymo vietose, daro įtaką ne tik produktų kokybei, bet ir prekinei išvaizdai ir jų

masės praradimą, kas gali iššaukti finansinį nuostolį.

Ventiliavimo kokybę daro įtaką tokie komponentai, kaip pačių produktų sandėlyje

laikymo būdo, atvežto produkto sužalotumo rodiklių, produkto pašaliniais produktais užterštumo

ir drėgmės atidavimo savybių, pačio sandėlio dydžio ir jo terminio laidumo.

Tam, kad apsaugotume sandėliuose laikomą produkciją nuo gedimo, turi būti taikomas

tyrimais pagrįstas, optimalus ventiliavimo režimas, kuris leistų išlaikyti žemės ūkio produktus

ilgą laiką sveikus, neprarandant jų vertingųjų maistinių medžiagų, bei išvengiant kitų neigiamų

veiksnių.

Ventiliacijų veiksmingumui ir konstrukcijos tobulinimui bei apskaičiavimui naudojami

skirtingų rūšių tyrimo matavimo įrengimai ir matavimo atlikimo būdai. Vienas iš būdų yra

išmatuoti oro sklidimą naudojant duomenų kaupiklius prijungtus prie matuoklių. Duomenų

kaupikliai sugeneravę gautus duomenis gali juos pateikti skaitmenine forma. Kitas būdas-

pamatuoti kiekviename taške oro srauto savybes ir gautus duomenis apdoroti tiek pateikiant

grafiškai, tiek matematiškai.

Atlikti oro srauto tyrimai panaudojant sumodeliuotą imitacinį lygiagretaus jungimo

ventiliacijos stendą leidžiantį gauti daug charakterinių oro srauto duomenų. Gauti tyrimo

rezultatai leidžia priimti geriausius sprendimus ir ventiliacijos tobulinimo idėjas siekiant

suvienodinti sandėliuose tiekiamo oro srauto tolygumą.

Spręstinas klausimas yra ventiliacijos šoninių ortakių matmenų įtaka oro srauto tolygiam

pasiskirstymui ventiliacinėje sistemoje.

8

1. INFORMACIJOS ŠALTINIŲ ANALIZĖ

Norint tolygiai paskirstyti orą ir taip išsaugoti sandėlyje laikomų žemės ūkio produktų

maistingąsias savybes ir prekinę išvaizdą neužtenka įrengti ventiliacijos sistemą. Kiekvienai

produktų rūšiai reikia sukurti tinkamas meteorologines sąlygas ir suformuoti tinkamą

mikroklimatą. Tam, kad nebūtų patirti produktų kokybės nuostoliai, turi būti atliekamos išsamios

taikomų ventiliacijos sistemų oro paskirstymo analizės tiek apie jų paskirtį, tiek apie pačias

vėdinimo sistemas, tiek apie jų principinį veikimą ir jų ypatumų įvairovę.

Šiuo metu iškelta pagrindinė esančių ventiliacijos sistemų problema ir sprendimo būdas:

reikia turėti patikimą, skaičiavimais pagrįstą ventiliacijos sistemą ir prognozuojamą aplinkos oro

parametrų kitimą produkcijos laikymo periodu. Šių duomenų, projektuojant augalininkystės

produktų sandėlius, kaip tik ir pasigendama. Tuo galima paaiškinti daugelyje pastatų sandėlių

esantį blogą produkcijos išsilaikymą, kartais nepagrįstai dideles energetines sąnaudas [1].

Ypač dideli reikalavimai keliami sultingai produkcijai (bulvėms, daržovėms,

šakniavaisiams), kadangi jų laikymo temperatūra ir drėgnis apima palyginus mažą intervalą –

temperatūra tegali svyruoti nuo 0 iki 3–4° C, o santykinis oro drėgnis sluoksnyje nuo 90 iki

95 %. Tai galima pasiekti laikant produkciją uždaroje aplinkoje, kondicionuojant orą [1].

Siekiant daugiau sužinoti apie ventiliacijos sistemas galima rasti daug literatūros šaltinių,

kuriuose aprašomi ventiliacijos sistemų tipai ir panaudojimo galimybės ir joms keliami

reikalavimai [1,2,3,4,5]. Oro srauto ventiliacijos sistemose vertinimui sukurta metodinė

priemonė, kurios dėka galima susisteminti ir teoriškai patikrinti gautų duomenų logiškumą ir

teisingumą [6]. Šio magistrinio darbo autentiškumą galima įvertinti apžvelgus kitus mokslinius

straipsnius, kuriuose taip pat aprašomi oro srautų ir ventiliacijos sistemų tyrimai

[7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17].

Šiuose straipsniuose galima rasti aprašytas ozono panaudojimo galimybės siekiant

sumažinti mikroorganizmų užkratą kviečių grūduose, termoenergetiniai procesai sandėliuojamų

augalininkystės produktų sluoksnyje, ventiliuojamų bulvių sluoksnio temperatūrų kitimo

tyrimas, šilumos procesų analizė bulvių sluoksnyje laikino sandėliavimo metu,, mikrobiologinis

vertinimas „Sultingų žemės ūkio produktų sandėliavimo technologijų [11], oro srauto

pasiskirstymo pagrindiniame ortakyje tyrimas“ [12], Ventiliuojamo oro pasiskirstymas bulvių

sampile“ [13], Van‘t Oosterio straipsnis apie bulvių laikymo sąlygas “Storage of patatoes“ [14],

mokslinis Lee, K.S., Jiang, Z., and Chen, 2009 metais išleistas straipsnis „Air distribution

effectivetnes with stratified air distribution systems“– plačiai ištirti ir aprašyti oro srauto

9

paskirstymo efektyvumai esant sluoksniuotai oro paskirstymo sistemai [15]. Apžvelgtos

matavimo prietaisų skaitinės reikšmės ir matavimų ribos [18–23].

Juose pateikiamos įvairiapusiškos žinios apie vėdinimo sistemų paskirtis priklausančias

nuo pačių sistemų konstrukcijos parametrų, išanalizuotos oro sklaidos vedinimo sistemose

pagrindinės veikimo savybės.

Įsigilinus į turimus šaltinius ir tyrimus galima iškelti pagrindines šiuolaikinių vėdinimų

sistemų problemas, jas spręsti atliktais matavimais ir skaičiavimais vėliau rezultatus panaudojant

savo darbe.

Šaltiniuose gausu informacijos apie sultingųjų žemės ūkio produktų mechanines ir

fizikines savybes, kurios bus labai svarbios tiriamajame darbe, norint suprasti kokius parametrus

turės atitikti mūsų tiriama ir tobulinama oro paskirstymo ventiliacijos sistema.

Parenkant atitinkamo skersmens šoninius ortakius ventiliacijos sistemai tolimesni tyrimai

leis pasiekti geresnę vėdinimo sistemos oro srauto paskirstymo kokybę žemės ūkio produktų

sandėliuose.

1.1 Produktų laikymo sandėliai

Žemės ūkio produktų sandėliai yra skirstomi pagal vidaus išplanavimą: aruodinius,

ištisinio produkcijos sukrovimo ir boksinio tipo sandėlius.

Aruodiniai sandėliai taikomi sultingiems žemės ūkio produktams ir grūdams laikyti

(1.1 pav. a). Skirtumas yra tas, kad grūdams laikyti tokie sandėliai yra visiškai mechanizuoti, o

sultingiems produktams laikyti mechanizacijos lygis liko labai žemas, kadangi tokiuose

sandėliuose buvo pritaikyti mechanizmai pakrovimo ir iškrovimo darbams atlikti. Vienas iš

aruodinių sandėlių privalumų yra tas, kad į atskirus aruodus galima krauti skirtingą produkciją.

Tačiau skirtingą mikroklimatą atskiruose aruoduose palaikyti praktiškai neįmanoma, nes aruodai

vienas nuo kito nėra izoliuoti, ventiliacijos sistema sultingų produktų laikymo sandėliuose yra

centralizuota. Mikroklimato palaikymo požiūriu taikomi reikalavimai yra mažesni, jei šiuose

sandėliuose laikomi grūdai.

Ištisinio produkcijos laikymo sandėliai pritaikyti laikyti vienos rūšies produkciją

(1.1 pav. b). Produkciją galima laikyti sampile arba laikyti taroje. Tokių sandėlių privalumas yra

tas, kad galima palaikyti pasirinktą mikroklimatą visame sandėlyje. Pakrovimo – iškrovimo

mechanizavimo problemos čia praktiškai išspręstos, sandėlio talpos išnaudojimas, lyginant su

kitais sandėliais – didžiausias.

Boksinių sandėlių išskirtinis privalumas yra tas, kad sandėlis suskirstomas į atskirus

izoliuotus boksus (1.1 pav. c). Kiekvienas iš boksų gali turėti automatizuotą mikroklimato

10

palaikymo sistemą. Galima taikyti tuos pačius mechanizmus iškrovimo darbams mechanizuoti

[1].

1.1 pav. Sandėlių vidaus išplanavimo variantai: a − aruodinis; b − ištisinio produkcijos

sukrovimo; c − boksinis.

Siekiant kuo labiau sumažinti produkcijos masės ir kokybės nuostolius, jų laikymo

sandėliuose sukurtos ir vis dar tobulinamos ventiliacijos sistemos, kuriomis tikimasi kuo tolygiau

paskleisti pučiamą orą po visą produktų plotą.

1.2 Ventiliacinės sistemos

Ventiliacijos sistema – tai yra iš įvairių skersmenų ir išmatavimų sudarytas vamzdžių

tinklas, jungiantis pastato vidų su išore, išvedžiotas po produktų laikymui skirtas patalpas.

Žemės ūkio produktų laikymas sandėliuose taikomos ventiliacijos sistemas sudaro tokios

sudėtinės dalys kaip: ventiliatorius, oro filtrai, kaloriferiai, technologiniai įrengimai, siurbtuvai,

oro skirstytuvai, kolektorius, elektros variklis ir ortakiai [7].

Pagrindinės ventiliacinės sistemos funkcijos:

1. Užtikrinti reikiamą ventiliavimo intensyvumą džiovinant produkciją;

2. Tiekti pakankamai deguonies;

3. Efektyviai atšaldyti produkciją iki optimalios laikymo temperatūros;

4. Palaikyti optimalų mikroklimatą sandėliuojamos produkcijos sluoksnyje;

5. Apsaugoti sandėliuojamą produkciją nuo drėkimo šalčių metu [3].

Sandėliuose, kur yra laikomi žemės ūkio produktai dažnai yra naudojamos priverstinio

tipo ir natūraliojo tipo ventiliacijos rūšys [8].

11

Priverstinės ventiliacijos sistemos gali paduoti ir ištraukti norimus kiekius oro iš patalpų

nepriklausomai nuo besikeičiančių oro sąlygų. Tačiau papildomai kainuoja elektros energija.

Šioje ventiliacijoje oro srautas dažniausiai sukuriamas mechaninėmis priemonėmis – paprastai

ventiliatoriais, o natūraliąją ventiliaciją galima naudoti vėdinant nedidelius kaupus ir tranšėjas

(sluoksnio storis 1,4 – 1,6 m) [8].

Natūralios cirkuliacijos ventiliacinėse sistemose naudojamas aplinkos ir recirkuliacinis

oras (sandėlio vidaus ir lauko mišinys). Todėl jos nereikalauja sudėtingų įrengimų ir elektros

energijos. Tačiau šios sistemos efektyvumas labai priklauso nuo vėjo krypties, oro temperatūros

ir greičio. Todėl jos nėra patikimos [3].

Savo ruožtu, natūralus vėdinimas esti organizuotas, kai orui įeiti ir išeiti numatytos

specialios angos, žinomi tų angų matmenys ir išdėstymas, o neorganizuotas, kai oras skverbiasi

pro nesandarumus ir plyšius, kurių plotas ir vieta tiksliai nežinomi [4].

Vyrauja vieninga nuomonė, jog ekonominiu pažiūriu apsimoka produktus laikyti

formuojant mikroklimatą pusiau uždaroje aplinkoje [1;4]. Čia mikroklimato formavimui

naudojamas aplinkos ir recirkuliacinis oras ( sandėlio vidaus ir lauko mišinys).“ „Kai higienos

normų leidžiamas oro temperatūros, santykinės drėgmės ir švarumo svyravimas neturi

apčiuopiamos reikšmės produkcijos kokybei, mechaninis vėdinimas derinamas su natūraliuoju,

žiemą ir pereinamuoju laikotarpiu pasikliaujant mechaniniu vedinimu, o vasara patalpas

papildomai pravėdinant pro atvirus vartus, langus ir kitas angas [1;4].

Vėdinimo sistemos, bet to, kad yra skirstomos į aktyviąją (mechaninę) ir natūraliąją, dar

skirstomos ir pagal tokius faktorius, kaip skleidžiamas oras sąveikauja su laikoma produkcija.

Aptekamoji ventiliacija – tai ventiliacijos sistema, kuriai esant pučiama apiplaukiančio

oro srovė sklinda iš aruode esančios produkcijos sluoksnio į aruodo sieneles. Pritaikius šią

ventiliacijos sistemą, natūralūs masės nuostoliai, lyginant su aktyviąja, sumažėja beveik

dvigubai. Tokią sistemą turinčiuose sandėliuose negalima laikyti šlapios produkcijos, nes

laikymo metu jos išdžiovinti nebus įmanoma [8].

Aktyvioji ventiliacija – tai ventiliacijos sistema, kurios skleidžiamas oro srautas pasiekia

kiekvieną esantį produktą atskirai ir paima iš jo šilumos ir kvėpavimo produktų perteklių. Tokia

ventiliacija taikoma dažniausiai sultingų žemės ūkio produktų sandėliuose. Sultingų žemės ūkio

produktų sandėliuose dažniausiai naudojama aktyvioji ventiliacija, kuri gaunama, kai oras apteka

kiekvieną daržovę iš jos paimdama šilumos ir kvėpavimo produktų perteklių [8].

Aktyvioji ventiliacija gali būti taikoma sultingų produktų sandėliuose, kur patys

produktai gali būti laikomi nebūtinai sampile, o ir dėžėse ar specialiuose konteineriuose ar

maišuose.

12

Mokslininkai tyrė šaltame sandėlyje laikomų bulvių masės praradimus, kuriems sąlyginai

daro įtaką padaryto sampilo forma. (M.K. Chourasia ir T.K. Groswami , 2007)[16].

Straipsnyje autoriai iškėlė vieną pagrindinių Indijos pramonės šalto laikymo bulvių

sandėliuose esančią problemą, t.y. sandėliuose pasireiškiantys ir visus produktų laikymo

reikalavimus viršijantys produktų masės nuostoliai. Todėl buvo siekiama kontroliuoti sampilo

matmenis nuo kurių priklausė karščio perdavimo charakterinės vertės. Buvo siekiama

patobulinti oro sklaidą sampile sudarytame iš tinkliniuose maišuose sukrautų bulvių aušinimą, p

dinaminės tėkmės skaičiavimo (CFD) modelius ir patvirtinantį tą patį su vyraujančiomis

situacijomis. Vienas iš tyrimo tikslų buvo kontroliuoti sampilo su maišuose esančiomis bulvėmis

dydžius kol jos yra šaldomos šaltam sandėlyje naudojant skaičiuojamą dinaminį srautą su CFD

technika [16]. Šio straipsnio autoriai pagal gautus tyrimų duomenis priėmė sprendimą, kad

sampilo aukštis turėjo didžiausią įtaką vidutinių produktų temperatūrai ir lyginamajam atvėsimo

laikui į tam tikrą sampilų plotą.

Aktyviosios ventiliacijos taikymas sampile yra vienas populiariausių sprendimų saugant

žemės ūkio produktus sandėliuose. Produkcijos sampilo reikiamas mikroklimatas (temperatūra ir

drėgmė) palaikomas pučiant nustatytų parametrų orą iš apačios į viršų. Tokiu būdu oras

pasiskirsto tolygiai aplink produkciją ir pro sandėlio lubose įrengtas angas išeina į lauką, Taip

džiovinami grūdai, sudaromas reikiamas mikroklimatas sultingai produkcijai (bulvėms,

daržovėms, šaknivaisiams) [1].

Aktyviosios ventiliacijos sistemos privalumai:

1. Galimybė išdžiovinti šlapią produkciją,

2. Efektyviai atvėsinami sandėliuojami produktai,

3. Galimybė stebėti oro drėgnumo reguliavimą sultingų produktų sampile.

Aktyviosios ventiliacijos sistemos trūkumai:

1. Produkcijoje ir ventiliacijos sistemoje oras šiltėja ir išgarina nemažai drėgmės,

2. Per daug išdžiovinami apatiniai sultingosios žemės ūkio produkcijos sluoksniai,

3. Negalimas izoterminis daržovių laikymas [8].

1.3 Ortakiai - jų projektavimas

Viena iš ventiliacijos sistemos dalių – ortakiai būna skirstomieji, siurbiamieji ir

tiekiamieji. Visas oras į ventiliatorių patenka siurbiamuoju ortakiu, iš ventiliatoriaus

tiekiamaisiais oras pučiamas patenka į pagrindinį ortakį, iš kurio pasiskirsto į šoninius –

13

skirstomuosius ortakius. Ortakių užimamas plotas ir erdvė priklauso nuo pasirinktos oro

paskirstymo schemos. Galimi keletas skirstomųjų ortakių išsidėstymo variantai sandėlyje

(1.2 pav.) [1].

1.2 pav. Skirstomųjų ortakių išdėstymo variantai sandėlyje: 1 – ventiliatorinės; 2 –

pagrindiniai skirstomieji ortakiai; 3 – šoniniai skirstomieji ortakiai; 4 – oro išleidimo ortakiai;

5 – sklendės.

Kiekvienas būdas turi trūkumų ir privalumų. Yra trys pagrindinai variantai:

Oras tiekiamas arba šalinamas tik ortakiais (dažniausiai);

Oras juda statybinėse konstrukcijose (virš kabamųjų lubų, šachtomis,

erdve po grindimis);

14

Mišrioji schema [4].

Apie oro judėjimą, jo tolygų paskirstymą žemės ūkio produktų sandėlyje yra parašyta

daug rašto darbų apie atliktus tyrimus.

Konstrukciskai ortakiai gali skirtis pagal formą ir matmenis: būna keturkampiai, apvalios

formos, trikampiai ar stačiakampiai.

Raila A.( 1995 m.) savo moksliniame darbe ištyrė ventiliacijos pasiskirstymo sistemos

ortakių formos įtaką oro srauto pasiskirstymui šakniavaisių sluoksnyje tikėdamasis, kad tai turės

tiesioginės įtakos. Savo tyrimų dėka nustatė, kad ortakio forma oro pasiskirstymo tolygumui

įtakos beveik neturi. Jis įrodė jog naudojant antžeminius ortakius gali susidaryti sandėlyje silpnai

ventiliuojamos zonos, o produktai esantys virš ortakių ventiliuojami daug intensyviau [8].

Kadangi tiriama ventiliacijos sistema yra lygiagretaus jungimo, tai šiuo atveju dvi arba

kelios atšakos išsišakoja viename taške A ir vėl susijungia taške B (1.3 pav. a). Be tokio jungimo

gali būti atviras atšakų jungimas (1.3 pav. b), kai oro srautas viename taške A padalinamas į du

srautus ir išeina į atmosferą taškuose B ir C. Arba srautas iš pastovaus slėgio ortakio 1 (1.3 pav.

c) atsišakoja į kelias atšakas (2 ir 3) ir išeina į atmosferą taškuose C irD [1].

1.3 pav. Ventiliacijos tinklo atšakų lygiagretaus jungimo variantai: a) uždaras jungimas;

b) atviras jungimas; c) atviras jungimas atšakas jungiant prie pastovaus slėgio kameros (ortakio):

1 − pastovaus slėgio kamera; 2 ir 3 − atšakos.

Lygiagrečiai sujungtų atšakų, turinčių pasipriešinimus R1 ir R2 su vienodomis

dimensijomis, suminis pasipriešinimas nustatomas pagal lygtį:

𝑅𝑠 =1

(1

√𝑅1+

1

√𝑅2)

2, (1.1)

čia R1 ir R2 – atskirų atšakų pasipriešinimai Pa ∙ s2/m

6.

15

Tokie sujungimai būna, kai tinklą sudaro magistralinis ( pagrindinis) ortakis, iš kurio eina

atšakos į šoninius. Esant lygiagrečiam jungimui ortakių atsišakojimo vietose oro slėgis yra

vienodas, tačiau dėl skirtingų atšakų pasipriešinimo pro kiekvieną iš jų tekės skirtingas oro

kiekis.

Oro srauto paskirstymui sandėlyje turi įtaka ortakių matmenų parinkimas, jų paviršiaus

šiurkštumas, tarpusavio sujungimas ir sandarumas.

1.4 Sultingųjų žemės ūkio produktų sampilo savybės

1.4.1 Fizinės savybės

Kiekviena žemės ūkio produktų rūšis laikoma tam tikro dydžio sampile. Pavyzdžiui,

grūdų sampilą sudaro pagrindinė kultūra. Grūdų sampilą be pagrindinės kultūros sudaro dar ir

priemaišos ar mikroorganizmai, bet ir kenkėjai. Sultingos produkcijos sampile visada būna

augalinių liekanų, grumstų, žemių [1].

Oras esantis sampilo tarpuose, turi labai didelę įtaką produkcijos išsilaikymui, produktai

gali tose tarpuose pradėti gesti (1.1 lentelė).

1.1 lentelė Sultingų produktų fizikinis tankis, sampilo tankis, poringumo koeficientas ir

produkcijos sampilo 1 m3 paviršiaus plotas.

Norint apskaičiuoti aerodinaminį pasipriešinimą, tam, kad pučiamas oras pereitų per

produkcijos sluoksnį reikia atsižvelgti į sampilo storį, poringumą, porų dydį ir judantį oro greitį.

Norint parinkti tinkamą ventiliatorių taip pat reikia atsižvelgti į aerodinaminį pasipriešinimą –Δh

ir pučiamo oro kiekį – Q.

16

∆ℎ = 𝑓(𝑄). (1.2)

Sluoksnio ventiliavimo tolygumą galima įvertinti oro filtracijos greičio koeficientais Kv,

KD.

𝐾𝑣 =v𝑓

vf, (1.3)

čia vf– faktiškas oro filtracijos greitis, m/s;

vt – teorinis oro filtracijos greitis.

Ventiliavimo intensyvumo koeficientas KD, kuris išreiškiamas santykiu tarp faktiško

ventiliavimo intensyvumo Dfir teorinio ventiliavimo intensyvumo Dt, tolygiai paskirstant orą:

𝐾𝐷 =𝐷𝑓

𝐷𝑡, (1.4)

čia Df – faktinis ventiliavimo intensyvumas;

Dt – teorinis ventiliavimo intensyvumas.

1.4.2 Biologinės savybės

Sampile produktai kvėpuoja, jie baigia bręsti. Jeigu laikymo sąlygos nepalankios,

prasideda medžiagų skilimas [1].

Kvėpavimas, tai yra dar viena iš labai svarbių sultingų žemės ūkio produktų savybių.

Kvėpavimas –lėta organinių medžiagų oksidacija, kurioje dalyvauja deguonis, fermentai ir

vanduo. Kvėpuodami produktai eikvoja įvairias atsargines medžiagas – angliavandenius,

riebalus, baltymus.

Kvėpavimas gali vykti dvejopai. Jei aplinkoje yra pakankamai deguonies, vyrauja

aerobinis kvėpavimas. Organinė medžiaga, dažniausiai gliukozė, visiškai oksiduojasi ir išsiskiria

anglies dioksidas, vanduo ir šiluma. Aerobinio kvėpavimo procesą galima išreikšti taip:

C6H12O6 + 6O2→6CO2 + 6H2O +2822 (kJ), (1.5)

Jei aplinkoje deguonies trūksta arba jo visai nėra, produktų kvėpavimas yra anaerobinis,

t.y. organinės medžiagos skaidomos be deguonies. Išsiskiria anglies dioksidas, etilo alkoholis ir

šiluma. Anaerobinis kvėpavimas yra artimas alkoholiniam rūgimui. Jį išreiškiame taip:

17

C6H12O6 + 2O2→2CO2 + 6C2 H5OH +117(kJ), (1.6)

Dėl kvėpavimo mažėjimo produktų masės blogėja kokybė ir išlaikymas, susidaro

vertingų medžiagų nuostoliai. Šiuos nuostolius galima sumažinti, bet visiškai jų išvengti

neįmanoma [1].

Atkreipiame dėmesį į pastebėjimą Vilimo V. ir Martinkaus M. (2006 m.) parašytoje

knygoje „Mikroklimato formavimas augalininkystės produktų sandėliuose“, kad laikant sultingą

augalininkystės produkciją santykinė ventiliuojamo oro drėgmė daugeliu atveju turi būti nuo 90–

95%. Ji priklauso nuo ore esančių vandens garų kiekio, oro temperatūros ir atmosferos slėgio [1].

Ventiliuojant sultingą žemės ūkio produkciją visas pučiamas oras praeidamas per

siurbimo liniją ir pro ventiliatorių įšyla, dėl ko ir pakyla jo temperatūra. Pakilus temperatūrai,

sumažėja santykinis oro drėgnis. Oro drėgmės pasikeitimas aprašomas V. Žadano formule:

∆𝜑 = 𝜑𝐼 (1 −13.1+𝑡𝑙

14.1+𝑡𝑙), (1.7)

čia ∆φ – santykinės drėgmės sumažėjimas, proc.;

φl– aplinkos oro santykinė drėgmė, proc.;

tl– pradinė (prieš patenkant į ventiliavimo sistemą) oro temperatūra oC.

Ši formulė leidžia palyginti mažą temperatūrų intervalą nuo 2 iki 4oC, t.y. atitinka

daugelio sultingų produktų (bulvių, daržovių) laikymo sąlygas [1].

1.5 Ventiliacijos sistemos aerodinaminė charakteristika

Ventiliacijos sistemos aerodinaminė charakteristika – tai sistemoje tekančio oro srauto

dydžio kitimas priklausantis nuo sistemoje atsirandančių oro nesandarumų ar paviršių

šiurkštumų. Charakteristika gaunama išmatavus sistemoje esančio oro slėgio kitimą, keičiant

pučiamo oro kiekį ir atlikus daug kitų tyrimų leidžiančių objektyviai įvertinti ir reguliuoti

produktų sandėliuose įdiegtas vėdinimo sistemas (1.4 pav.) [1].

18

1.4 pav. Ventiliacinės sistemos aerodinaminė charakteristika.

Ventiliacijos sistemos sandarumui paskaičiuoti yra taikomos formulės, kurios aprašytos

metodinėse priemonėse [4;6].

Esant tolygiai oro sklaidai vedinimo sistemoje ir jos dėka visame sandėlyje, produktai

gauna vienodą oro kiekį ir slėgį. Toks oro srauto judėjimas vadinamas laminariu. Esant

turbulentiniam oro tekėjimui srautas juda netvarkingai ir netolygiai, jo sluoksniai maišosi, tokiu

atveju taip patiriami slėgio nuostoliai pagal priklausomybę [1].

Priklausomai nuo oro greičio aerodinaminė sistemos veikimo charakteristika galima

aprašyti tokiomis lygtimis:

ℎ = 𝑅𝐿 ∙ 𝑄. (1.8)

ℎ = 𝑅𝑇 ∙ 𝑄. (1.9)

ℎ = 𝑅𝑇 ∙ 𝑄𝑁. (1.10)

čia h– slėgio nuostoliai sistemoje Pa;

Q – tiekiamo oro kiekis m3/s;

RL – aerodinaminis sistemos pasipriešinimas (Pa∙s/m3)( su indeksu L, esant laminariam

oro tekėjimui);

RT – aerodinaminis tinklo pasipriešinimas Pa∙s/m6 su indeksu T, esant turbulentiniam oro

tekėjimui [1].

Metodinėje priemonėje apžvelgtas ventiliacijos sistemų, atskirų elementų charakteristikų

sumavimas, esant lygiagrečiam ir nuosekliam elementų jungimui (Martinkus M., Griečius S.

2002 m.) [6]. Čia pateikiama principinė ventiliacijos sistemos schema (1.5 pav.), kai kurių

skaičiavimų metodika leidžianti teisingai įvertinti šiose sistemose pučiamo oro srauto slėgių

charakteristikas.

19

1.5 pav. Ventiliacijos sistemos schema: 1 – įėjimas; 2, 4, 6 – tiesūs ortakiai; 3 –

sumaišymo vožtuvas; 5 – posūkis; 7 – ištekėjimas iš ventiliatoriaus; 8 – pagrindinis ortakis; 9 –

paskirstomieji ortakiai; I – siurbimo linija; II – pūtimo linija.

Kiekvienoje šios ventiliacijos dalyje tekėdamas oro srautas patiria slėgio nuostolius,

kuriems įtaką daro atskiri vietiniai kelio ir slėgio nuostoliai (pvz. tiesios atkarpos ((1.5 pav.,

2,4,6), alkūnės (5), sumaišymo vožtuvas (3) ir t.t).

Suminės charakteristikos tašką l ir tašką n galime rasti išsireiškė matematine formule:

𝑛𝑛′ = 𝑛1𝑛′ + 𝑛2𝑛′ + 𝑛3𝑛′ + 𝑛4𝑛′ + 𝑛5𝑛′ + 𝑛6𝑛′, (1.11)

čia 𝑛1𝑛′ + 𝑛2𝑛′ + 𝑛3𝑛′ + 𝑛4𝑛′ + 𝑛5𝑛′ + 𝑛6𝑛′– slėgio nuostoliai h atskiruose elementuose, kai

patenka toks pats oro kiekis Q [6].

Pagrindinė sąlyga tolygiam oro srauto pasiskirstymui produkcijoje yra tolygus statinio

slėgio pasiskirstymas ventiliacijos sistemoje. Apskaičiavus ir susumavus dinaminį ir statinį slėgį

esantį ventiliacijos sistemoje, galime gauti ir pilnutinį slėgį. Dinaminis slėgis (ρdin) – tai toks

slėgis, kurio reikia srautui suteikti tokį pagreitį, kad iš ramybės būklės pasiektų atitinkamą greitį

[4].

𝜌𝑑𝑖𝑛 =𝑣2∙𝜌

2, (1.12)

čia ρdin– dinaminis slėgis, Pa;

υ – oro greitis, (m/s);

ρ – oro tankis (kg/m3).

Dinaminį slėgį paskaičiuoti galima įvertintinus pučiamo oro kiekį Q ir ventiliatoriaus oro

išėjimo angos plotą FB [1].

20

𝜌𝑑𝑖𝑛 =1

2𝜌 ∙ (

𝑄

𝐹𝐵)

2

(1.13)

čia FB.– ventiliatoriaus oro išėjimo angos plotas, m2;

Q– pučiamo oro kiekis.

Susumavus statinį ρst su dinaminį ρdin slėgį, gaunamas pilnutinis slėgis ρρ [5].

𝜌𝜌 = 𝜌𝑑𝑖𝑛 + 𝜌𝑠𝑡 (1.14)

čia 𝜌𝜌– pilnutinis slėgis, Pa;

ρdin– dinaminis slėgisPa;

ρst– statinis slėgis, Pa.

Statinis slėgis ρst – tai toks slėgis, kuris yra proporcingas 1 m3 oro potencinei energijai, jis

lygus slėgiui į ortakio sieneles [4]. Jo rezultatą galima patikslinti padauginus jį iš oro srautui

pasipriešinančios sistemos ir produkcijos koeficiento 𝝃, taip gaunami tikslesni oro srauto tėkmės

duomenys (form. 1.8).

Užtikrinant, kad laikoma produkcija visuose sluoksnio vietose ventiliuotųsi vienodu

greičiu, reikia apskaičiuoti vidutinį produkcijoje esančio oro filtracijos greitį, t.y. oro

pasiskirstymą produktų sluoksnyje.

v =Φ

Afγ, (1.15)

čia Φ – oro srautas ortakyje, m3/s;

Af – aruodo grindų plotas, m2.

Kiekiui kurį reikia prapūsti per pačią sistemą skaičiuoti yra pritaikyta matematinė

formulė. Čia suminis slėgis h lygus atskirų atšakų hi slėgių sumai.

Esant nuosekliam atšakų jungimui, oro tekančio per kiekvieną atšaką kiekis lygus

suminiam oro kiekiui h:

ℎ = ∑ ℎ𝑖𝑛𝑖=1 . (1.16)

Įrašę šią lygtį slėgio nuostolius atskirose atšakose gausime slėgį kaip funkciją nuo

pučiamo į sistemą oro kiekio Q:

ℎ = 𝑓(𝑄). (1.17)

21

Turint apskaičiuotą bendrą oro kiekį, reikia paskaičiuoti kiek pati sistema pasipriešina

oro srautui savo nelygumais ir išsišakojimais. Pagal bendrą oro kiekį, turint atskirų atšakų

aerodinamines charakteristikas, nustatomas judančio per kiekvieną atšaką oro kiekis.

Tinklo aerodinaminę charakteristiką galima nustatyti ne vien grafiniu būdu (1.3 pav.), bet

ir skaičiuojant. Tai labai svarbu projektuojant ventiliacines sistemas. Skaičiuojant būtina įvertinti

ortakių sienelių šiurkštumą, formą, atskirų atšakų išlenkimus, posūkius, praplėtimus ir

susiaurėjimus.

Slėgio nuostoliai, priklausomai nuo tiekiamo oro kiekio apskaičiuojami pagal lygtį [1]:

ℎ = 𝜉𝑝

2(

𝑄

𝐹)

2

, (1.18)

čia h – slėgio nuostoliai, Pa;

ρ– oro tankis kg/m3;

F – elementas pro kurį teko oro srautas, skerspjūvio plotas, m2;

Q – pratekančio oro kiekis, m3/s;

𝝃 – aerodinaminio pasipriešinimo koeficientas.

Oro srauto tyrimai ir jo paskirstymo kontroliavimo, bei norimo mikroklimato produktų

laikymo sandėliuose kūrimo savybės yra tiriamos gana plačios grupės mokslininkų visame

pasaulyje. Atrasti rodikliai ir oro srauto kontroliavimo galimybės produktų laikymo sandėliuose

įvertinimas leidžia ilgiau išlaikyti pačius produktus kokybiškus ir nepraradusius savo prekinės

išvaizdos bei maistingųjų savybių.

Gaidžiūnaitės D. parašytame moksliniame darbe „Oro srauto tyrimas ventiliacijos

sistemose“ pastebime, jog magistriniame darbe buvo gilintasi į oro srauto pasiskirstymą

pagrindiniame ortakyje. Esminis skirtumas tarp šio tyrimo ir jos yra tas jog ištirti visai kiti

ventiliacijos sistemoje oro srauto parametrai, bei sistemos kontroliniai taškai. Šiame darbe tirta

ortakių matmenų įtaka oro srauto pasiskirstymui ventiliacijos sistemoje [12].

Savo darbe autorė pastebėjo jog šoninius ortakius veikia ne vien tik statinis slėgis, bet ir

kiti veiksniai, kuriuos įvertina debito koeficientas. Nustatė jog debito koeficientas kinta išilgai

pagrindinio ortakio [8;9;10;13]. Esant mažesniam oro greičiui, koeficiento kitimas didesnis ( v –

6 m/s, µ kinta nuo 0,8 iki 1,2. Gauti debito koeficiento kitimo rezultatai rodo, kad jie turi įtakos

oro pasiskirstymui, ir tai reikėtų įvertinti skaičiuojant oro pasiskirstymą ventiliacijos sistemoje

[12].

Oro ventiliacijos pasiskirstymas taip pat buvo ištirtas ir aprašytas Želvyčio D. (2011)

[13]. Tyrimo tikslas buvo ištirti ventiliuojamo oro pasiskirstymą ventiliacijos stende, nustatyti

oro pasiskirstymą ventiliuojamame sampile keičiant ortakių skaičių, bei ištirti ventiliavimo

suintensyvinimo galimybes susidarančias gedimo zonose.

22

Buvo atrasta, kad kuo sistemoje yra mažesnis atvirų ortakių skaičius, tuo didesnis

maksimalus oro filtracijos greičio koeficientas KV. Esant atidarytam 1 skirstomajam ortakiui,

oro filtracijos greičio koeficientas – 5,4 tolstant nuo atidaryto ortakio šis koeficientas mažėjo

iki 0,9 ir išliko pastovus. Didinant atidaryt ortakių skaičių, didėja bendras suminis oro srautas,

tačiau į kiekvieną ortakį paduodamas oro srautas mažėjo. Esant vienam skirstomajam ortakiui

atidarytam, buvo tiekiamas 8,34 m3/s oro srautas. Atidarius visus aštuonis ortakius, į kiekvieną

ortakį tiekiama 3,9 m3/s oro. Esant atidarytiems trims skirstomiesiems ortakiams, galima

suintensyvinti ventiliavimą po gedimo židiniu, neperdžiovinant šalia esančios sveikos

produkcijos. Esant atidarytiems penkiems ortakiams, zonoje, kuri yra nutolusi per 6–8 m. nuo

ventiliatoriaus yra 2,08 karto didesnė tikimybė perventiliuoti šalia esančią sveiką produkciją

[13].

Lee, K.S., Jiang, Z. and Chen, 2009 ištyrė ir aprašė oro srauto paskirstymo efektyvumus

esant sluoksniuotai oro paskirstymo sistemai. Čia teigiama, kad sluoksniuotosios oro

paskirstymo sistemos, tokios kaip tradicinė oro keitimo (Traditional Displacement Ventilation

(TDV)) ir pogrindinė oro paskirstymo (Under Floor Air Distribution (UFAD)) sistemos žinomos

kaip palaikančios kokybišką vidaus patalpų orą. Čia tiriama kelėtos ventiliacijos sistemų

konstrukcinių savybių įtaka naudojant pripažintą CFD programą [15].

Įvairūs parametrai buvo studijuojami įvairiuose aplinkos tipų patalpose, kur šildoma,

šaldomi kroviniai, praėjimuose, pilnas oro sklidimo greitis ir kur yra papildomos šildymo

sistemos. Buvo įvertintos šešios vidinių patalpų aplinkos: klasės, administracijos aplinkose,

dirbtuvėse, restoranuose, prekybos vietose ir auditorijose (1.6. pav.) .

23

1.6 pav. Panaudoti vidaus patalpų tipai sudarant oro srauto paskirstymo efektyvumo

duomenims gauti: a – klasė; b – administracija; c – dirbtuvės; d – restoranas; e − parduotuvė;

f – auditorija.

Oro paskirstymo efektyvumas administracijos, klasių, restoranų ir prekyviečių

kvėpavimo zonoje buvo nuo 1,1–1,6 oro pasiskirstymo efektyvumo koeficientas, o dirbtuvėse ir

auditorijose nuo 1,6–2,0 efektyvumo koeficientas. Aplinkos su aukštomis lubomis, tokios kaip

dirbtuvės ar auditorijos turėjo aukštesnį oro pasiskirstymo efektyvumą, nei tos kurių buvo lubos

žemos. Ši sluoksniuoto oro paskirstymo sistema yra geresnė taikant ją aplinkai su aukštomis

lubomis. Oro paskirstymo efektyvumas šioms TDV ir UFAD nuo žemo išmetimo iki aukšto

išmetimo buvo panašūs ir tuo pačiu šiai UFAD nutekantis iš aukštai į aukštį ir maišomam

ventiliacijos. Gauti duomenys remiantis 102 studijuojamų parametrų rezultatų dalimis. Šių

duomenų dėka įvertinami šeši svarbiausi oro sklidimo ir tiekimo parametrai paremti tarpusavio

sąveika apskaičiuojant oro paskirstymo efektyvumą iš statistinės analizės. Oro paskirstymo

efektyvumas apskaičiuotas pagrinde su vidiniu 10% duomenų atitikimu.

Tradicinio TVD ir požeminio vėdinimo UFAD oro paskirstymo sistemos tampa vis

labiau populiarios, nes jų pagalbą galima sudaryti geresnes vidaus oro klimato sąlygas (Chenand

Glicksman, 2003; Baumanand Daly, 2003). Tai yra todėl kad tiekiamas švelniai žemesnės

temperatūras oro srautas teka tiesiai į kambaryje užimamą vietą. Dėl terminio tvarumo, šaltas,

bet gaivus oras gali likti žemutinėje kambario dalyje. Daugelių atvejų taršos šaltiniai kambaryje

24

yra priklausantys nuo šilumos šaltinių, tokių kaip patys gyventojai, baldai ir t.t. Temperatūrinė

cirkuliacijos kamuoliai sukuriami šilumos šaltinių kelia kambario teršalus į aukštesnius jo

sluoksnius tol kol išmetamosios dujos yra įprastai susidariusios lubų lygyje. Plačiau apie CFD

programą galima rasti 2 priede [15].

Reikia atkreipti dėmesį į produkcijos sluoksnio gebą praleisti pučiamą oro srautą iš

ventiliacijos ortakių, nes kaip žinome, pačių produktų sluoksnis nebūna tolygiai sandėlyje

paskleistas, vienodo tankumo [1].

D.f. Barbin ( 2011) atlikto tyrimo metu panaudota nešiojama, šaltą orą skleidžianti,

ventiliacijos sistema - ortakis, kuria sudaromos reikiamos vėdinimo sąlygos ir temperatūra

produktų paviršiuje. Tyrimo tikslas buvo gauti lyginamuosius oro sklaidos ir nuostolių

rezultatus. Panaudotas įrenginys buvo sumodeliuotas siekiant padidinti šaldymo ribas sandėlyje

nenaudojant vėdinimo/šaldymo tunelio [17].

Pasiūlyti įvairūs veiksniai oro cirkuliacijos skaičiavimams palyginti, su skleidžiamu

karščio perdavimo koeficiento (hef ) vertėmis. Žemesnės heterogenetinių modulių faktorių vertės

pateikia mažesnius temperatūros skirtumus tarp pavyzdžių. Lyginant dviejų oro srovių procesus,

heterogeninių faktorių vertės buvo vienodos vietose kur šaldantis oras galėtų sklisti be kliūčių.

Tačiau didesni skirtumai buvo aptikti vietose kur oro cirkuliacijai pasitaikė kliūtys. Rezultatai

nurodo jog oro pasiskirstymą, didesnį produktų aptekamumo netolygumus bei šilumos

perdavimą įtakoja ne pūtimo sistema, o paskirstymo būdas [17].

Pagrindinė problema - pučiamo oro srovės savybė kisti tiekiant jį per pačią ventiliacijos

pasiskirstymo sistemą, dėl joje atsirandančių aerodinaminių pasipriešinimų.

1.6 Ventiliacijos įtaka produkcijai

Taikant nepagrystą tiksliais skaičiavimais ir bandymais žemės ūkio produktų sandėlių

ventiliaciją, laikoma produkcija gali ne tik prarasti savo maistingąsias savybes bei išvaizdą, bet ir

tapti gedimo židiniu visai laikomai produkcijos masei. Iškilusią problemą, mikroorganizmų

užkratą kviečių grūduose, tyrė ir sprendė profesoriai prof. Raila A., Lugauskas A. ir kt. (2004–

2005) grūdų džiovinimui taikydami aktyviąją ventiliaciją su ozonu – oro ir dujų mišiniu. Priimta

išvada, kad mikrobiologinis užteršimas priklauso nuo pirminio grūdų drėgmės kiekio (w): kai

drėgmė siekė W =15,2% užterštumas buvo sumažintas iki 2,2 karto, ir, kai drėgmė siekė W=

22,0% – iki 3 kartų.

25

Tuo pačiu metu, mikromicetų rūšių sudėtis grūdų paviršiuje ženkliai pasikeitė:

nevėdinamoje grūdų masėje buvo aptikta 26 mikromicetų rūšių, o vėdinamoje grūdų masėje

mikromicetų buvo aptikta-11 rūšių [7].

Profesorių Railos A., Novošinsko H., ir kt. (2011 m.) atliktame moksliniame darbe

„Sultingų žemės ūkio produktų sandėliavimo technologijų mikrobiologinis įvertinimas“, aprašyta

temperatūros ir drėgnio įtaka produktų sandėlyje taip pat kaip ir pastarajame straipsnyje. Tyrimai

skiriasi tuo, jog čia tiriama jau sultingų žemės ūkio produktų sandėliavimo technologijos. Didelis

dėmesys buvo kreipiamas į laikomos produkcijos drėgmę ar mikromicetų kiekį, atsižvelgus į

mikromicetų vystymosi veiksnius, kurie reguliuojami naudojant įvairias ventiliacijos sistemas,

keičiant produktų sandėlio paruošimo metodiką, bei taikant skirtingus temperatūros ir vėdinimo

rėžimus.

Tyrimo tikslas buvo – įvertinti mikroklimato reguliavimui naudojamų įvairios

konstrukcijos aktyviosios ventiliacijos sistemų bei taikomų prevencinių priemonių įtaka bulvių

sandėliavimo patalpų užterštumui mikromicetais [11].

Nustatyta, kad palankiausias mikromicetų vystymosi sąlygas sudaro produktų kvėpavimo

metu išskiriamas vanduo, anglies dvideginis ir šiluma. Mikromicetų atsiradimų produktuose

pradas yra dirvožemis. Pagrindinis veiksnys dėl ko jos atsiranda yra ne patys produktai, o

sandėlio oras, kontaktuojantis su produkto paviršiumi, temperatūra ir drėgnis. Bet kokia

koloidiškai poringa medžiaga aplink save sukuria tam tikrą oro drėgnį, kurį vadiname

pusiausvyruoju drėgniu [11].

Labai palankios sąlygos mikromicetų vystymuisi yra, kai oro drėgnis didesnis nei 90%, o

oro temperatūra tarp +22–+35o

C. Pagrindinis viso sandėliavimo periodo metu produktų

išlaikomumas priklauso nuo pasirinktos ventiliacijos, mikroklimato valdymo sistemos.

Papildomi veiksniai lemiantys produktų išlaikymą tai yra jų užterštumas mikromicetais,

sužalotumas transportavimo metu, jų tarša mikobiotais ir laikymo sąlygos.

Laikymo metu temperatūra sandėliavimo patalpoje reguliuojama aktyviąja ventiliacija su

oro ventiliacijos sistemomis, naudojančiomis natūralų arba dirbtiną šaldymą, periodinį arba

nepertraukiamą ventiliavimą.

Tyrimo metu nustatyta, kad mikrobiologinei sandėliavimo patalpos būklei tik pradiniame

sandėliavimo etape teigiamą įtaką gali daryti sienų dažymas gesintomis kalkėmis ar jų plovimas.

Mikroklimato kontrolei naudojant periodinio veikimo ventiliacijos sistemą, per keturis laikymo

mėnesius sandėliavimo patalpoje mikromicetų skaičius sumažėjo 43%, t.y. 5.4 karto daugiau nei

ventiliuojant bulvių sampilą nepertraukiamu 25m3∙(t∙h)

-1 intensyvumo oro srautu.

Automatizavimas mikroklimato sandėlyje lėmė 1,4o

C žemesnę bulvių sandėliavimo

26

temperatūrą, 1,6 karto jos stabilumą ir 2,5 karto mažesnį sandėliavimo patalpos mikrobiologinį

užterštumą [11].

Moksliniame darbe (2015 m.) tarptautinis šaldymo institutas pažymėjo, jog kasmet

sumažėja 300 mln. tonų pasaulio produktų, nes yra taikomas netinkamas šaldymo valdymas.

Visas su gendančiais produktais susijusias problemas pasiūlė spręsti surinkus ir ištyrus

duomenis produktų gabenimo metu ir panaudojus gautus duomenis šaldymo sistemos valdymui

[24].

Pastarajame straipsnyje iškelta pagrindinė produktų šaltosios grandinės išlaikymo tyrimų

problema, nes transportuojant ir patalpinant vis į kitas laikymo sąlygas žemės ūkio produktus,

dėl jų savybių gesti ir pažeistumo atsiranda dideli produktų maistingumo vertės ir kokybės

nuostoliai. Esant nepastoviai palaikomoms jų laikymo sąlygoms eksploatacijos ir sandėliavimo

metu, produktai gali įgauti net nuodingąsias savybes.

Naujai pasirodžiusios technologijos, tokios kaip RFID or WSN gali būti svarbios kaip

pagalba palaikant šaldymo grandinės sistemą. Šiame moksliniame tyrime supažindinama su

RFID ir jutiklių technologijų panaudojimo galimybėmis ir nauda.

1.7 Ventiliacijos sistemai keliami reikalavimai

Visuose iš pagrindinio ortakio atsišakojusiuose ortakiuose turi būti palaikomas kiek

galima vienodesnis statinis slėgis, tam kad orą tolygiai paskirstytų po visą žemės ūkio

produktams laikyti sandėlį.

Oro išėjimo angos iš pagrindinio ortakio turi turėti sandarias sklendes, kuriomis

atjungiama dalis šoninių ortakių, kai prireikia suaktyvinti ventiliavimo intensyvumą po gedimo

židinių. Išleidžiamieji ortakiai jungiami tiesiai prie pagrindinio.

Skirstomieji ortakiai būna dviejų pakopų: pagrindiniai ir išleidžiamieji. Jų matmenys

parenkami pagal oro greitį juose:

pagrindinių ortakių skerspjūvio plotas parenkamas toks, kad oro greitis juose

nebūtų didesnis kaip 8...12 m/s;

skirstomuosiuose ortakiuose oro greitis turi būti ne didesnis kaip 4...6m/s [5].

Oro greitis skirstomuosiuose ortakiuose gali svyruoti nuo 6–10m/s. Siekiant sumažinti

oro trinties nuostolius ir gerai tolygiai paskirstyti orą reikia, kad oro greitis ortakyje būtų apie 8

m/s.

Siekiant sukurti vienodą oro pasiskirstymą išilgai skirstomojo ortakio, jo skerspjūvio

plotas turi mažėti priklausomai nuo jo ilgio. Skerspjūvio plotas turi mažėti proporcingai nedarant

27

staigių ortakio susiaurėjimų. Oro išėjimo angos turi būti projektuojamos, kuo arčiau grindų, kad

neliktų produkcijoje neventiliuojamų zonų [14].

Į pagrindinį ortakį patenka visas ventiliatoriaus pučiamas oras, kurio matmenys turi būti

tokie, kad būtų galima po jį vaikščioti. Tai reikalinga tam, kad esant reikalui (norint

suintensyvinti kurios nors vietos ventiliaciją, jei sandėlis ne visiškai užkrautas) būtų galima

uždaryti atskirus skirstomuosius (šoninius) ortakius, į kuriuos oras patenka iš pagrindinio ortakio

[5].

1.8 Priešgaisriniai ventiliacijos sistemos reikalavimai

Pramonės pastatų vėdinimo sistemoms reikalavimai griežtesni nei viešosios paskirties

pastatų, nes pramonėje gausiai naudojamos degiosios, sprogiosios ir nuodingosios medžiagos.

Kiekviena pramonės šaka turi tik jai būdingų vėdinimo ypatumų, todėl privalu laikytis

papildomų gaisrinės saugos darbo ir higienos reikalavimų.

Produktų laikymo sandėliuose vyksta ypač pavojingi procesai, per kuriuos išsiskiria

tirpiklių, skysto kuro garai, organinių medžiagų dulkės. Tos patalpos priskiriamos Asg ir Bsg

kategorijoms. Ir pramonės, ir viešosios paskirties patalpose turi būti laikomasi pagrindinių

priešgaisrinių saugos reikalavimų:

1. Šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemos neturi kelti gaisro ar sprogimo kilimo

ir plitimo pavojaus;

2. Vėdinimo sistemos tokio tipo ir taip išdėstomos, kad būtų kiek įmanoma ribojamas

sprogiųjų ir degiųjų oro mišinių plitimas;

3. Vėdinimo sistemose cirkuliuojančio oro parametrai neturi kelti gaisro ar sprogimo

pavojaus;

4. Oro mainai turi vykti taip, kad nesusidarytų pavojinga sprogiųjų ar degiųjų medžiagų

koncentracija;

Reikalavimai kiekvienam iš šių tikslų pasiekti išsamiai pateikiami norminiuose

dokumentuose [4].

28

1.9 Informacijos šaltinių apibendrinimas

Apžvelgus literatūros šaltinius susipažinta su ventiliacijų sandaromis, rūšimis, jų

konstrukciniais privalumais ir trūkumais, jų skirtingų sudedamųjų dalių parametrų įtaka oro

srauto pasiskirstymui. Laikomų sandėlyje produktų savybėms teigiamą įtaką gali daryti

netolygus oro srauto pasiskirstymas ar naudojami cheminiai preparatai, kurie gali būti

sandėliavimo metu maišomi su sandėlio oru.

Ypatingą dėmesys reikia skirti ventiliacinių sistemų aerodinaminių charakteristikų

vertinimą. Ši apžvalga leido teisingai įvertinti tiriamos ventiliacijos gautų tyrimo duomenų

logišką kitimą, bei veiksnius, darančius įtaką tolygiam oro srauto pasiskirstymui.

Išanalizavus visus šaltinius priimta išvada, kad pagrindinis trūkumas dabartinėse žemės

ūkio produktų saugyklose − produktai sandėlyje nevienodai yra aprūpinami oro srautu.

Pagrindinius ventiliacijos sistemų trūkumus gali įtakoti jų konstrukcinės ypatybės,

laikomoje produkcijoje esančios priemaišos ir netolygus laikomos produkcijos sluoksnio

sudaromas pasipriešinimas (priešslėgis) skleidžiamam oro srautui. Visi išvardinti veiksniai gali

sukelti produktų gedimą.

Apžvelgus ir įvertinus literatūros šaltinius yra tikslinga atlikti tolimesnius oro srautų

tyrinėjimus ventiliacijos sistemose. Savo magistriniame tyrimams parinkau tinkamų skersmenų

šoninius ortakius projektuojamoms ventiliacijoms, kurios bus diegiamos žemės ūkio produktų

laikymo sandėliuose, siekiama tolygiau paskleisti oro srautą po laikomų produktų sluoksnius,

taip užtikrinant jų kokybines ir savybių išsaugojimo laiką.

Mokslinė hipotezė

Keičiant šoninių ortakių matmenis kinta oro srauto pasiskirstymas ventiliacijos sistemoje

ir ventiliuojamojo patalpoje. Oro srauto pasiskirstymui į šoninius ortakius turi įtakos ne vien

statinis slėgis esantis pagrindiniame ortakyje.

29

2. TIKSLAS IR UŽDAVINIAI

Tyrimo tikslas – ištirti ventiliacijos šoninių ortakių matmenų daromą įtaką oro srauto

pasiskirstymui ventiliacinėje sistemoje.

Tyrimo uždaviniai:

1. Išanalizuoti matavimo įrengimų matavimo ribas ir galimybes,

2. Sukurti tinkamą tyrimo metodiką,

3. Ištirti oro srauto pasiskirstymo charakteristiką pagrindiniame ventiliacijos sistemos

ortakyje;

4. Išmatuoti oro kiekį ir įvertinti slėgio skirtumą ventiliacijos sistemoje esant skirtingų

matmenų šoniniams ortakiams;

5. Ištirti ventiliacijos sistemos oro srauto ir slėgio kaitą keičiant šoninių ortakių skersmenis.

30

3. TYRIMŲ METODIKA

Tolygaus oro srauto pasiskirstymo ventiliacijos sistemoje įtaką tyrėme aštuntuose

rūmuose esančio ventiliacijos sistemos stende (3.1 pav.).

3.1 pav. Ventiliacijos stendas principinė schema: 1 – elektros variklis; 2 – ventiliatorius;

3 – pagrindinis ventiliacijos ortakis; 4 – šoniniai ortakiai.

Stende prie ventiliatoriaus 2 prijungtas elektros variklis 1. Įjungus elektros variklį

įsukamas ventiliatorius, kuris besisukdamas tiekia orą į pagrindinį 4 ir ir penkis šoninius

ventiliacijos sistemos ortakius 3. Į ventiliacijos sistemą pučiamo oro kiekis buvo palaipsniui

didinamas dažnių keitikliu „ DELTA VED – B“. Tiekiamo oro srauto kiekis buvo keičiamas

nuo 0,64 m3/s – 1,08 m

3/s.

Stendą sudaro 0,55 kW elektros variklis 1. Jis prijungtas prie ventiliatoriaus MBCA180

T2. Maksimalus ventiliatoriaus 2 sūkių dažnis 2800, oro kiekis 1190 m3/h [16]. Ventiliatorius

prijungtas prie pagrindinio ventiliacijos sistemos ortakio 4 (jo dydžiai: plotis a = 200 mm, aukštis

b = 200 mm, ilgis h = 1700 mm). Pagrindiniame ortakyje yra išsidėstę penki šoniniai ortakiai 3 ,

kurie tyrimo metu buvo keičiami į kitus 45 x 45 mm, 105 x 105 mm, ir 150 x 150 mm, matmenų

ortakius, visų ortakių aukštis h = 500 mm. Ortakių sujungimo vietos ir tyrimo taškai buvo

užsandarinti kaučiuko guma (3.2 pav.).

31

3.2 pav. Ventiliacijos sistemos stendo principinė schema: 1 – elektros variklis; 2 –

ventiliatorius; 3 – šoniniai ortakiai; 4 – pagrindinis ventiliacijos ortakis; 5 – stendo atraminės

kojelės; 6 – oro srauto matavimo taškai ortakiuose; 7 – skylėtas dangtelis su 25% oro

pralaidumu; 8 – dangtis uždarantis pagrindinį ortakį.

Tyrimų eigoje atlikta:

1. Matavimo prietaisų apžvalga;

2. Bandymų metodikos parinkimo apžvalga;

3. Oro srauto paskirstymo ventiliacinėje sistemoje matavimai;

4. Oro srautui matavimas ventiliacijos sistemoje imituojant produkcijos 35%

pasipriešinimą;

5. Tyrimų rezultatų apdorojimas ir analizė;

6. Išvados ir pasiūlymai.

Oro srauto maksimalūs ir minimalūs charakteriniai duomenys gauti panaudojus vieną iš

matavimui skirtų duomenų kaupiklių Fuji Electric FD5000. Šis kaupiklis sujungtas žarnomis prie

matavimo elemento - Pito vamzdelio (3.3 pav.).

Fuji Electric, laisvas galios teikimas Voltažas nuo 90 – 264 V., dvigubo nulio funkcija,

užlaikymo funkcija, aukščiausios ir žemiausios reikšmes rodymas, lyginamoji išvedimo funkcija.

Tai aukšto agregavimo 1/8 Din matavimų duomenų kaupiklis su 19 perkėlimo jungčių (3.4 pav.).

32

3.3 pav. Oro srauto matuoklis Fuji Electric FD5000: 1 – duomenų kaupiklis; 2 –

matuoklio korpusas iš priekio; 3 - matuoklio korpusas iš galo; 4 – žarna; 5 – Pito vamzdelio

reguliuojama vožtuvų dalis; 6 – Pito vamzdelis; 7 – Elektros kištukas.

Norint išmatuoti slėgius su Fuji Electric FD5000 reikia skirtingai paruošti matavimui

matuoklį:

1. Norint išmatuoti dinaminį slėgį Pv abi žarnelės prijungtos ir atsukti vožtuvai;

2. Norint išmatuoti pilną slėgį Pt, pito vamzdelio Lp vožtuvas užsuktas (šlangutė numauta),

Hp atsuktas ir sujungiamas su kištuku Hp;

3. Norint išmatuoti Pito statinį slėgį Ps, pito vamzdelis sujungiamas su moduliu:

užsukamas Hp vožtuvas, nuimama Lp šlangutė ir jungiama į Hp angą.

Oro slėgio parametrams buvo naudojamas rankinis nešiojamas oro slėgio matuoklis

DO9847R . Matavimo diapazonas 0 ~ 2000w / m², Jo matavimo paklaida siekia ±0,15 %,

spaudimo matavimo ribos nuo 25 mbar., iki 10 barų, didžiausia spaudimo matavimo riba 2000

mbar. Atmosferos ir vėdinimo sistemos oro slėgio ir drėgmės matavimui buvo panaudotas

įvairiafunkcinis oro slėgio, srauto ir drėgmės matuoklis DO9847R (3.4 pav.) [20]. Jo matavimo

paklaida siekia ±0,15 %, spaudimo matavimo ribos nuo 25 mbar., iki 10 barų, didžiausia

spaudimo matavimo riba 2000 mbar.

33

3.4 pav. Universalus oro savybių matuoklis DO9847R.

Pito vamzdeliu T2 - 400 išmatuotas oro greitis ir slėgis. (3.5 pav.) Šis matavimo

įrenginys naudojamas su oro greitį ir slėgį matuoti skirtais moduliais AP473S1, AP473S2.

Modulio AP473S2 matavimo ribos: skirtuminio slėgio iki 20 mbar, greitis nuo 2...55 m/s, o

AP473S1 modulio skirtuminio slėgio matavimo ribos iki 10 mbar, greitis nuo 2–40 m/s. Bendra

greičių paklaida ±4%. (3.8 pav.) [21].

3.5 pav. Pito vamzdelis T2-400: 1 – vamzdelio matavimo dalis; 2 – laikiklis; 3 –pilno

slėgio daviklis, +Lp jungtis; 4 – statinio slėgio daviklis, -Hp jungtis.

Plieninio Pito vamzdelio ilgis siekia 400 mm. Jo paskirtis yra matuoti slėgius. Į Pito

vamzdelio atvertą angą patenka visas oro sukeltas slėgis, kuris sulyginamas su statistiniu slėgiu

esančiu kitoje vamzdelio sekcijoje (3.6 pav.). Gautas slėgių duomenų skirtumas leidžia gauti

tikslų oro sklidimo slėgį. Pito vamzdelio dėka pamatuojame oro srauto greitį, tankumą ir slėgio

skirtumą Paskaliais (Pa) [22].

34

3.6 pav. Pito vamzdelio veikimas.

Oro greičiui matuoti buvo naudojamas ir sparnelinis anemometras, kurio matavimo ribos

siekia 0,8–25 m/s, esant santykiniai paklaidai ±3% (3.7 pav.) [23].

Oro srovės sklidimo zondo veikimo principas – paprastas, veikiamas oro, besisukantis

zonde, ventiliatoriukas skleidžia elektros signalus (3.7 pav.). Vos zondo mentės pasukamos iš

karto pradedama kaupti informacija. Indukcinis apytikris apsisukimų "skaičius" sujungtas

mentėmis ir reikmenys impulsų seka, kuri yra konvertuojamas į matavimo prietaisą ir tada

nurodomos greičio vertės. Tinka matuoti gana plataus skersmens ventiliacijos sistemas (Ø 60

mm Ø 100 mm), tinkamas turbulencijos srovių matavimui (pvz.: prie angos latakų) nemažesnės

arba vidutiniams greičiams.

Įrodyta, kad 16 mm. zondas turi būti labai universalus. Tai yra pakankamai didelis, kad

atlaikytų 60 m/s apsisukimų greitį [23].

3.7 pav. Oro srauto greičio matuoklis: sparnelinis anemometras (AP472S4LT): 1 –

ventiliatoriukas; 2 – zondas; 3 – matuoklio laikiklis.

35

Esant pastoviam oro Q4 srautui ir naudojant skirtingų matmenų ortakius ventiliacijos

matavimo taškuose išmatuoti oro srauto parametrų kitimas. Tam, kad ortakių skersmens įtaka

oro srauto tolygumui būtų aiškesnė, tyrimo metu laipsniškai didintas ventiliatoriaus apsisukimų

skaičius, jį didinant dažnių keitikliu „ DELTA VED – B“ (20, 30, 40, 50 Hz). Oro srauto

veikimo charakteristiką sistemoje išmatavome su tam skirtais specialiais oro srauto matavimo

prietaisais.

Dinaminiam slėgiui, santykinei drėgmei ir temperatūrai išmatuoti skirtas zondas

PP473S2 (3.8 pa. b). Šio zondo matavimo ribos nuo 20 mbar. – 200 mbar. matavimo aplinkos

temperatūra nuo -10 iki + 60°C. Barometrinio sustingęs pt slėgio matavimui skirtas zondas

PP472 (3.8 pa. c), kurio matavimo ribos 6000 iki 1100 mbar. Slėgių skirtumams (dinaminis

slėgis) 𝑝𝑣 dar vadinamas diferentiniu ( nuo 0,01 mbar iki 20 mbar.) ir greičiui (nuo 1 iki 55 m/s)

matuoti skirtas zondas AP473S2 (3.8 pav. a).

3.8 pav. Oro srauto matavimo zondai: 1 – zondo kištuko duomenų kaupiklyje vieta;

2 − pilno slėgio (+Lp) jungtis; 3 – statinio slėgio (-Hp) jungtis; 4 − pilno slėgio jungties vieta

Pito vamzdelyje; 5 − statinio slėgio vieta Pito vamzdelyje.

Norint išmatuoti dinaminį slėgį Pv ir V oro greitį, pito vamzdelis sujungiamas su

moduliu PP473S2 specialiais, sandariais, vamzdeliais, o modulis prie skaitmeninio

matavimo įrenginio DO9847R;

Norint išmatuoti pilną slėgį Pt, pito vamzdelis sujungiamas su moduliu PP472

specialiais, sandariais, vamzdeliais, o modulis prie skaitmeninio matavimo įrenginio

DO9847R;

36

Norint išmatuoti Pito statinį slėgį Ps, pito vamzdelis sujungiamas su moduliu AP473S2

specialiais, sandariais, vamzdeliais, o modulis prie skaitmeninio matavimo įrenginio

DO9847R.

Tam, kad būtų įvertinti oro srauto judėjimo charakteriniai bruožai, pirmiausia buvo

atliekamas oro srauto tyrimai pagrindiniame ortakyje (3.9 pav.). Matavimai atlikti tik

pažymėtuose ortakio tyrimo taškuose naudojant duomenų kaupiklį DO9847R (3.4 pav.) ir

sparnelinį anemometrą AP472S4LT (3.7 pav.) . Oro srautas ir ventiliatoriaus apsisukimų dažnis

buvo keičiamas dažnių keitikliu “DELTA VED - B“.

Pagrindiniame ortakyje Oro srauto matavimai buvo atliekami keičiant oro srauto kiekį Q

ir lyginant gautus duomenis esant ir nesant imituojamai 35% žemės ūkio produkcijos

pasipriešinimui tiekiamam oro srautui.

Oro greičio duomenys buvo gaunami matuojant su sparneliniu anemometru. Matuoklio

greičio duomenys buvo išreikšti metrais per sekundę (m/s). Norint gauti oro srauto duomenis,

matuoklio parametrai buvo perskaičiuojami ir paversti į kubinius metrus per sekundę m3/s.

Siekiant imituoti 35% žemės ūkio produkcijos pasipriešinimą tiekiamam oro srautui,

panaudotos skylėtos grotelės. Procentinis grotelių pasipriešinimas gautas palyginus oro srauto

duomenų skirtumus pirmajame ventiliacijos matavimo taške jas uždėjus ant šoninių ventiliacijos

ortakio angų ir nuėmus. Imituojant tuščią sandėlį, šoninės ertmės buvo paliktos atidengtos.

Palyginę plokštelių pasipriešinimo oro srautui duomenis su žemės produktų sluoksnio oro

laidumu sandėlyje, priėmėme standartinį oro pasipriešinimą procentais [19].

Atliekamas duomenų kaupimas naudojant ventiliacijos sistemą, kuri sudaryta iš

elektros variklio 1, ventiliatoriaus 2, pagrindinio ortakio 3 su jo šone išpjautomis ertmėmis

kuriose yra nurodomi matavimo taškai 5, ir ventiliaciją laikančios atramos 4. Ortakio pabaigoje

uždengta orui nelaidi plokštelė (3.9 pav.).

3.9 pav. Pagrindinis ortakis: 1 elektros variklis; 2- ventiliatorius; 3 - pagrindinis ortakis;

4 - ventiliaciją laikančios atramos; 5- matavimo taškai.

Oro kiekis q matuojamas keičiant į pagrindinį ortakį tiekiamą oro srautą:

37

Q1 = 0.64 (m3/s), Q2 = 0.87 (m

3/s), Q3 = 0.97 (m

3/s), Q4 = 1,08 (m

3/s).

Pirmajame grafike tiriami duomenys gauti paliekant šonines ortakio ertmės atviras

(4.1 pav.). Po šių matavimų pamatuotas oro srautas esant uždengtoms ortakio šoninėms ertmėms

(4.2 pav.). Gauti abiejų būdų rezultatai palyginami tarpusavyje (4.3 pav.).

Sekantiems matavimams atlikti pasirenkamas pastovus oro srautas Q4, nes apžvelgus

duomenų kaitą esant srautui su imituojamu produktų 35 % oro srauto pasipriešinimu ir be

pastebimi ryškiausia duomenų kaita (4.3 pav.).

Išsiaiškinus oro veikimo charakteristiką pagrindiniame ortakyje toliau atliktas statinio

slėgio tyrimas visoje ventiliacijos sistemoje naudojant skirtingų skersmenų šoninius ortakius (45

x 45 mm , 105 x 105 mm ir 150 x 150 mm , visų ortakių aukštis h = 500 mm), (3.10 pav.).

Siekiant patirti kuo mažesnius oro srauto pratekėjimus ventiliacijos sistemos stende,

ortakių sujungimo vietos ir matavimo taškai sandariai užlipdomi kaučiuko mase. Visuose

(4.4 pav.) stendo matavimo taškuose išmatuota statinio slėgio charakteristika nesant produkcijos

pasipriešinimui tiekiamam oro srautui. Šaltiniuose teigia, kad oro srauto tolygus pasiskirstymas

ventiliacijos sistemoje priklauso tik nuo statinio slėgio [1,3,4].

Statinio slėgio matavimai atlikti naudojant Pito vamzdelį, kuris buvo žarnelėmis

jungiamas prie duomenų kaupiklio Fuji Electric FD5000 (3.3 pav.). Matavimo metu gaunami

parametrai duomenų kaupiklyje išreikšti kilo Paskaliai (kPa), jie buvo keičiami į Paskalius.

Siekiant užtikrinti duomenų tikslumą, statinio slėgio duomenys kiekviename taške buvo

matuojami po tris kartus, po to išvedant jų bendrą vidurkį. Gautų duomenų tikslumas buvo

patikrinamas atliekant tą patį statinio slėgio matavimą su Pito vamzdeliu T2 − 400 žarnelėmis

per matavimo zondą sujungtu su skaitmeniniu duomenų kaupikliu DO9847R. Matavimo

duomenys gauti hPa vertėmis.

3.10 pav. Oro srauto savybių ventiliacijos sistemos tiriamieji taškai nuo 1 iki 16.

38

Ventiliacijos sistemoje oro srauto ir greičio parametrai matuojami viršutiniuose šoninių

ortakių matavimo taškuose (3.11 pav.). Matavimas atliekamas su sparneliniu anemometru virš

šoninių ortakių laikant jį 50 mm. atstumu. Tyrimo metu buvo palaikomas pastovus oro srautas

Q4. Duomenys buvo gaunami keičiant ne tik šoninių ortakių skersmenį, bet ir atliekant

matavimus su imituojamu 35% produkcijos pasipriešinimu ir be (4.6, 4.7 pav.).

3.11 pav. Ventiliacijos sistema: šoniniai ortakiai ir juose esantys matavimo taškai.

Norėdami paneigti teoriją, kad vėdinimo sistemoje oro srauto pasiskirstymo

tolygumas priklauso tik nuo statinio slėgio, pateikiami oro srauto ir slėgio tarpusavio

sąryšio duomenų grafikai (4.8, 4.9 pav.). Juose matoma jog oro srauto pasiskirstymas į

šoninius ortakius priklauso ne vien nuo statinio slėgio.

39

4. TYRIMŲ REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS

Ventiliacijos pagrindiniame ortakyje keičiant oro srautą, nesant imituojamai produkcijai,

atliktas oro srauto tėkmės tyrimas (4.1 pav.). Pastebima, kad duomenų vertės tolinant matavimo

tašką nuo ventiliacijos pradžios taško 1 iki 6 yra krintančios. Grafike pastebima, kad esant

mažiausiam oro srautui Q1 sistemoje, ortakio matavimo taškuose oro srautas kito diapazone 0,15

(m3/s) t.y. nuo 0,64 (m

3/s) iki 0,49 (m

3/s).Didinant oro srautui kitimo paklaidą tarp matavimo

taškuose gautų duomenų mažėjo. Esant didžiausiam oro srautui Q4 matavimo taškuose duomenys

svyravo 0,08 (m3/s) diapazone, t.y nuo 1(m

3/s) iki 0,92 (m

3/s). Esant didžiausiam oro srautui

matavimo taškuose gautų duomenų diapazonas buvo net 8 kartus mažesnis lyginant su duomenų

kitimu esant mažam oro srautui.

4.1 pav. Oro srauto pasiskirstymas tiekiant skirtingą oro srautą. Šoninės ortakio ertmės

laikomos atviros.

Grafike (4.2 pav.) nurodomas oro srauto pasiskirstymas pagrindiniame ortakyje uždengus

visas ortakio šonines ertmes grotelėmis, taip sukuriant imituojamą 35% oro pasipriešinimą, kurį

galima atkartoti įvertinus sandėlyje laikomos žemės ūkio produkcijos pasipriešinimą.

Vertinant grafiko (4.2 pav.) duomenų kaitą, matomas duomenų kitimo tolygėjimas. Esant

mažiausiam oro srautui sistemoje, duomenų skirtumas matavimo taškuose gautas 0,07 (m3/s), t.y.

nuo 0,55 (m3/s) iki 0,62 (m

3/s). Didžiausias oro srautas ventiliacijos ortakyje, duomenų

tarpusavio diapazonas siekia 0,04 (m3/s), t.y. nuo 1,03 (m

3/s) iki 1,07 (m

3/s). Esant didžiausiam

oro srautui duomenų paklaida skyrėsi nuo mažiausio srauto duomenų 1,74 karto.

1,00 0,97 0,97 0,95 0,93 0,97

0,93 0,95 0,94 0,92 0,87

0,84 0,86 0,85 0,82

0,64 0,65

0,59 0,58

0,49

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1 2 3 4 5

Oro

sra

uta

s q

, m

3/s

Matavimo taškai

Q4(Pa)

Q3(Pa)

Q2(Pa)

Q1 (Pa)

40

4.2 pav. Oro srauto pasiskirstymas tiekiant skirtingą oro srautą su 35% produkcijos

pasipriešinimu. Šoninės ortakio ertmės laikomos atviros.

4.3 pav. Oro srauto pasiskirstymas pagrindiniame ventiliacijos ortakyje esant

imituojamam 35% oro srauto pasipriešinimui ir be jo.

Grafike (4.3 pav.) galima pastebėti jog esant didžiausiam pasirinktam oro srautui Q4 gauti

duomenys labai skiriasi.

Esant atviroms ortakio šoninėms ertmėms oro srautas nuo pirmo matavimo taško iki

penkto mažėjo per 0,07 (m3/s), o esant uždengtiems ortakiams grotelėmis duomenys tuose

1,03 1,04 1,04 1,05 1,07

0,93 0,95 0,95

1,00 1,03

0,80 0,80 0,81 0,82 0,85

0,55 0,59 0,59 0,60 0,62

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1 2 3 4 5

Oro

sra

uta

s q

, m

3/s

Matavimo taškai

Q4(Pa)

Q3(Pa)

Q2(Pa)

Q1 (Pa)

1,00

0,97 0,97

0,95

0,93

1,03 1,04 1,04

1,05

1,07

0,90

0,92

0,94

0,96

0,98

1,00

1,02

1,04

1,06

1,08

1 2 3 4 5

Oro

sra

uta

s q

, (m

3/s

)

Matavimo taškai

Q4(Pa) Bepasipriešinimo

Q4(Pa) su 35%pasipriešinimu

41

pačiuose taškuose kilo per 0,04 (m3/s). (4.3 pav.). Esant atviriems šoniniams ortakiams duomenų

paklaida buvo 1,75 karto didesnė nei esant šoniniams ortakiams uždengtiems grotelėmis.

Pastebima, kad antrame ir trečiame ortakio matavimo taške abiejų parametrų kreivėse oro

srautas buvo nekintantys (4.3 pav.).

a)

b)

c)

4.4 pav. Ventiliacijos sistemos statinio slėgio duomenys išreikšti Paskaliais esant

prijungtiems šoniniams ortakiams be imituojamo produktų pasipriešinimo oro srautui.

41

37

23 25

21

26

25

43,5 40,5

45 46,5 50

57

1015202530354045505560

1 2 3 4 5 6

Sta

tin

is o

ro s

lėg

is P

st,

(P

a)

Matavimo taškai

150x150

105x105

40x40

29,5

24,5 22,5

20,5 23,5

34,5 29

25 23,5 23

38 34,5

43 44 42

0

10

20

30

40

50

7 8 9 10 11

Sta

tin

is o

ro s

lėg

is P

st,

(P

a)

Matavimo taškai

150x150

105x105

40x40

24 22

19

20

19

31

26 26,5 27 25,6

0

10

20

30

40

12 13 14 15 16

Sta

tin

is o

ro s

lėg

is P

st,

(P

a)

Matavimo taškai

150x150

105x105

40x40

42

Paveikslėlio grafikuose (4.4 pav.) galima pastebėti jog oro srauto tolygų pasiskirstymą

įtakoją pasirinktas šoninio ortakio skersmuo.

Pirmoje šio paveikslėlio dalyje (4.4 pav. a.) laikant šoninius ortakius atvirus pastebimas

ryškus duomenų išsiskyrimas esant skirtingo skersmens ortakiams. Grafike (4.4 pav. a.) matosi

nuo pirmo iki antro matavimo taško visų duomenų tolygus kritimas taikant skirtingų skersmenų

ortakius. Matuojant statinį oro slėgį pagrindinio ortakio matavimo taškuose, parinkus didžiausio

ir vidutinio skersmens šoninius ortakius, 150 x 150 mm ir 105 x 105 mm, duomenų reikšmės

kiekviename taške mažėjo, o panaudojus mažiausio skersmens ortakius 45 x 45 mm oro statinis

slėgis pirmuose šešiuose taškuose kilo. Lyginant didžiausio ir mažiausio skersmens ortakių

matavimo taškuose gautus duomenis pastebima, kad oro srauto duomenų kaita esant siauriausio

skersmens ortakiams buvo 13,5 intervale, o esant didžiausiam skersmeniui kito 20 vienetų

intervalą. Tai reiškia, kad duomenų pastovumas 1,48 karto yra didesnis esant mažiausiam

šoninio ortakio skersmeniui.

Antroje šio paveikslėlio dalyje (pav. 4.4 b.) taikant skirtingų skersmenų ortakius, laikant

juos atvirus, pastebimas tolygus duomenų kritimas nuo aštunto iki septinto matavimo taško

taikant skirtingo skersmens ortakius. Staigus duomenų šuolis pastebimas nuo aštunto iki devinto

matavimo taško esant siauriausio skersmens (45 x 45 mm) ortakiams. Likusios to pačio grafiko

duomenų laužtinės toliau tolygiai krito iki taško 6. Esant mažiausio skersmens ortakiams statinis

oro slėgis kito nuo 34,5 Pa iki 44 Pa. t.y. per 9,5 sklaidos vienetus. Esant didžiausiam šoninių

ortakių skersmeniui statinio slėgio parametrai kito tarp 23 Pa ir 34,5, t.y. per 11,5 sklaidos

vienetus. Mažiausio skersmens duomenų tolygumas skiriasi 1,21 karto nuo didžiausio skersmens

šoninių ortakių (150 x 150 mm).

Didžiausias duomenų pastovumas pastebimas trečiajame šio tyrimo grafike (4.4. pav. c).

Matuojami statinio slėgio parametrai taškuose esant skirtingiems šoninių ortakių skersmenims

turi mažesnį kitimo intervalą. Esant mažiausiam skersmeniui 45 x 45 mm pastebima, kad statinis

slėgis kinta nuo 25,6 Pa iki 31 Pa t.y. 5 Paskalių intervale, o didžiausio skersmens ortakių

duomenys kito nuo 19 Pa iki 24 Pa t.y. 5 Paskalių intervale.

Sekančiame paveikslėlyje pateikti statinio oro srauto parametrai esant imituojamos

produkcijos 35% oro srauto pasipriešinimui. Visi šoniniai ortakiai uždengiami grotelėmis

(4.5 pav.).

43

a)

b)

c)

4.5 pav. Statinio oro srauto pst duomenys gauti ventiliacijos sistemos, su šoniniais

ortakiais, tyrimų taškuose esant 35% oro srauto pasipriešinimui.

42

34 28,5

25,5 26,5

34,5

45 40,5

36 33,5 32 31

65 63 60

65 67 70

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6

Sta

tin

is o

ro s

lėg

is P

st,

(P

a)

Matavimo taškai

150x150

105x105

40x40

34 29 28,5

25 24,5

39 35,8

33 30 29

63 57 57 56 55

0

10

20

30

40

50

60

70

7 8 9 10 11

Sta

tin

is o

ro s

lėg

is P

st (

Pa

)

Matavimo taškai

150x150

105x105

40x40

27,5 24,5

26,5 22 20,5

33

28 26

24 26

52 50

47,6 50

52

0

10

20

30

40

50

60

12 13 14 15 16

Sta

tin

is o

ro s

lėg

is P

st,

(P

a)

Matavimo taškai

150x150

105x105

40x40

44

Uždengus grotelėmis šoninių ortakių ertmes visuose grafikuose (4.5 pav.) pastebimas

matavimo taškuose gautų duomenų sutolygėjimas.

Pirmoje šio paveikslėlio dalyje (4.5 pav., a) pastebima, kad esant mažiausio skersmens

(45 x 45 mm) šoniniams ortakiams duomenys kito per 10 Pa, t.y. nuo 60 Pa iki 70 Pa. Esant

vidutinio skersmens (105 x 105 mm) ortakiams statinio oro slėgis kito per 14 Pa., t.y. nuo 31 Pa

iki 45 Pa. Ventiliacijoje panaudojus didžiausio skersmens šoninius ortakius (150 x 150 mm.)

statinis slėgis kito per 16,5 Pa., t.y. nuo 25,5 Pa iki 42 Pa.

Mažiausio skersmens (45 x 45 mm) statinio slėgio duomenų kitimo ribos buvo 1,4 karto

mažesnės už vidutinio skersmens (105 x 105 mm.) šoninių ortakių duomenis ir 1,65 karto

mažesnis už didžiausio skersmens (150 x 150 mm.) šoninių ortakių duomenis.

Šeštame matavimo taške pastebimas didžiausio ir vidutinio skersmens ortakių duomenų

susikirtimas, kuris spėjama buvo gautas tyrimo metu atsiradus oro netolygumams, dar vadinamai

turbulencijai.

Antroje šio paveikslėlio dalyje (4.5 pav., b) pastebima, kad pakeitus šoninius ortakius

statinis oro slėgis tolygiai krito labai panašiai. Esant 45 x 45 mm skersmens šoniniams ortakiams

statinis oro slėgis kito per 8 Pa., t.y. nuo 55 Pa iki 63 Pa. Matuojant slėgius esant 105 x 105 mm.

skersmens ortakiams slėgio duomenys kito 10 Pa tarpe, t.y. nuo 29 Pa iki 39 Pa.

Prijungus ventiliacijos sistemoje didžiausio skersmens ortakius gaunami slėgio duomenys

svyravo per 9,5 Pa. t.y. nuo 24,5 Pa. iki 34 Pa.

Matuojant mažiausio skersmens (45 x 45 mm.) ortakiuose statinio slėgio duomenis,

kitimo ribos buvo 1,25 karto mažesnės už vidutinio skersmens (105 x 105 mm) šoninių ortakių

duomenis ir 1,18 karto mažesnis už didžiausio skersmens (150 x 150 mm) šoninių ortakių

duomenis

Ryškiausiai matoma tolygi duomenų sklaida - paskutiniuose matavimo taškuose

(4.5 pav., c). Šiame grafike pastebimas aiškus dinaminio slėgio tolygus pasiskirstymas

šoniniuose ortakiuose, panaudojus siauriausio skersmens (45 x 45 mm) šoninius ortakius. Čia

statinis oro slėgis kito iki 4,4 Paskalių t.y. nuo 47,6 Pa iki 52 Pa. Matuojant slėgius esant 105 x

105 mm skersmens ortakiams slėgio duomenys kito 7 Pa tarpe, t.y. nuo 26 Pa iki 33 Pa. Esant

didžiausio skersmens šoniniams ortakiams (150 x 150 mm) oro srautas kito 7 Paskalių ribose

t.y. nuo 20,5 Pa iki 27,5 Pa.

Mažiausio skersmens (45 x 45 mm) šoninių ortakių ventiliacijos sistemoje statinio slėgio

duomenų kitimo ribos buvo 1,6 karto mažesnės už vidutinio skersmens (105 x 105 mm) šoninių

ortakių duomenis ir 1,6 karto mažesnis už didžiausio skersmens (150 x 150 mm) šoninių ortakių

duomenis.

45

Gauti oro srauto pasiskirstymo duomenys yra trijų tipų, nes buvo keičiami ir prie

pagrindinio ortakio jungiami skirtingų skersmenų šoniniai ortakiai (4.6 pav.).

4.6 pav. Oro srauto pasiskirstymas esant atviriems ortakiams.

Grafike (4.6 pav.) pastebima, kad esant pastoviam oro srautui Q4, laikant šoninius

ortakius atvirus, naudojant mažiausio skersmens šoninius ortakius duomenys kito nuo 2,49 –

2,51 (m³/s), t.y. 0,02 (m³/s) ribose , 105 x 105 mm skersmens kito nuo 1,43 – 1,78 (m³/s), t.y.

0,35 (m³/s) ribose, o 150 x 150 mm skersmens kito nuo 0,46 – 0,78 (m³/s), t.y. 0,32 m3

/s ribose.

Mažiausio skersmens ortakio duomenų ribos buvo 17 kartų tolygesnės nei vidutinio

skersmens šoniniams ortakiams ir 16 kartų tolygesnės už didžiausio skersmens šoninių ortakių

duomenų ribas.

Palaikant pastovų oro srautą Q4 ir visus matavimus atliekant šoninius ortakius laikant

uždengtus grotelėmis, taip imituojant produkcijos pasipriešinimą (4.7 pav.). Aiškiai pastebimas

oro srauto tolygumas. Kuo šoniniai ortakių skersmenys buvo parenkami siauresni tuo tolygiau

pasiskirstė iš šoninių ventiliacijos ortakių skleidžiamas oras.

0,78 0,68

0,59 0,46 0,50

1,78 1,68

1,56 1,54 1,43

2,51 2,51 2,56 2,53 2,49

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

1 2 3 4 5

Oro

sra

uta

s q

(m

³/s)

Matavimo taškai

150x150 (mm)

105x105 (mm)

45 x 45 (mm)

46

4.7 pav. Oro srauto pasiskirstymas ortakiuose imituojamam 35% produktų oro srauto

pasipriešinimą.

Esant 45 x 45 mm skersmens šoniniams ortakiams duomenys kito ribose nuo 2.06 (m³/s)

iki 2.11 (m³/s), t.y. 0,05 ribos. Esant 105 x 105 mm skersmens šoniniams ortakiams duomenys

kito nuo 1,78 (m³/s) iki 2 (m³/s), t.y. 0,13 (m³/s) ribose. Esant 150 x 150 mm skersmens

šoniniams ortakiams duomenys kito ribose nuo 1,46 (m³/s) iki 1,61 (m³/s), t.y. 0,15 (m³/s)

ribose. Mačiausio skersmens ortakių duomenų ribos yra 4 kartus mažesnės už vidutinio

skersmens (105 x 105 mm) šoninių ortakių duomenis ir 3 karto mažesnės nei esant 150 x 150

mm šoninių ortakių skersmenims.

1,46 1,47 1,54 1,56

1,61

1,86 1,78

1,96 2,00 1,96

2,11 2,05

2,10 2,06 2,10

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

1 2 3 4 5

q (

m³/

s)

Matavimo taškai

150x150 (mm)

105x105 (mm)

45 x 45 (mm)

47

IŠVADOS

1. Pagrindiniame ortakyje nuo taško 1 iki 5 oro srautas yra tolygiai mažėjantis. Esant

didžiausiam tiekiamo oro srautui Q4, duomenų kitimo diapazonas tarp matavimo taškų

sumažėjo net 2,4 karto nei esant oro srautui Q1.

2. Pagrindiniame ortakyje esant 35% pasipriešinimui buvo gautas mažesnis duomenų kitimo

diapazonas iki 1,23 karto nei nesant pasipriešinimui. Didinant oro srauto pasipriešinimą

ventiliacijos oro sklaida tolygesnė.

3. Tolygiausias statinis oro slėgis, lyginant su atvirais ortakiais gautas pasirinkus mažiausio

skersmens ortakius (45 x 45 mm). Statinio slėgio oro tolygumas esant mažiausio skersmens

ortakiams buvo 1,48 karto tolygesnis lyginant su didžiausio skersmens (150 x 150 mm)

ortakiais.

4. Esant pastoviam oro srautui Q4, laikant šoninius ortakius atvirus, naudojant mažiausio

skersmens šoninius ortakius duomenys kito nuo 2,49 – 2,51 m3

/s , t.y. 0,02 m3

/s ribose ,

105 x 105 mm skersmens kito nuo 1,43 – 1,78 m3

/s, t.y. 0,35 m3

/s ribose, o 150 x 150 mm

skersmens kito nuo 0,46 – 0,78 m3

/s ribose, t.y. 0,32 m3

/s ribose. Mažiausio skersmens

ortakio duomenų ribos buvo 17 kartų tolygesnės nei vidutinio skersmens šoniniams

ortakiams ir 16 kartų tolygesnės už didžiausio skersmens šoninių ortakių duomenų ribas.

5. Esant pastoviam oro srautui Q4, laikant šoninius ortakius uždengtus, naudojant mažiausio

skersmens šoninius ortakius duomenys kito nuo 2,06 – 2,11 m3

/s , t.y. 0,05 m3

/s ribose ,

105 x 105 mm skersmens kito nuo 1,78 – 2 m3

/s, t.y. 0,22 m3

/s ribose, o 150 x 150 mm

skersmens kito nuo 1,46 – 1,61 m3

/s ribose, t.y. 0,15 m3

/s ribose. Mažiausio skersmens

šoninių ortakių duomenų ribos buvo 4 mažesnės nei vidutinio skersmens šoninius ortakius

ir 3 kartus tolygesnės nei didžiausio skersmens šoninius ortakius.

48

INFORMACIJOS ŠALTINIŲ SĄRAŠAS

1. Vilimas V., Martinkus M. 2006. Mikroklimato formavimas augalininkystės produktų

sandėliuose. Akademija: Kaunas: 8 – 34 p.

2. Petruševičius V. 1984. Žemės ūkio produktų džiovinimas aktyviąja ventiliacija ir laikymas:

Mokslas. 186 p.

3. Raila A., Novošinskas H., Steponaitis V. 1994. Augalininkystės produktų laikymo

technologijos, sandėliai ir įrengimai. Akademija. Kaunas. 59 p.

4. E. Juodis 2009 .Vėdinimas. Vilnius, VGTU . 12 p.-206 psl.

5. M. Gedgaudas; E.Juodis 1980. Bendroji šiluminė technika, šilumos, dujų tiekimas ir

vėdinimas.

6. Martinkus M., Griečius S. 2002. Ventiliacijos sistemų aerodinaminis skaičiavimas /

Metodinė priemonė. Kaunas. LŽŪU. 4-8 p.

7. Raila A., Lugauskas A., Steponavičius D., Railienė M., Steponavičienė A., Zvicevičius E.

2006. Ozono panaudojimas, mažinant mikroorganizmų užkratą kviečių grūduose LŽŪU.

Kaunas.

8. Raila A. 1995. Termoenergetiniai procesai sandėliuojamų augalininkystės produktų

sluoksnyje: Habilitacinio darbo santrauka. LŽŪU. Akademija: Kauno r. 74 p.

9. Plieskis K. 2007. Ventiliuojamų bulvių sluoksnio temperatūrų kitimo tyrimas. LŽŪU.

Kauno.r.

10. Raila A., Novošinskas H. Ir Zvicevičius E. 2007. Šilumos procesų analizė bulvių

sluoksnyje laikino sandėliavimo metu. Kaunas, LŽŪU.

11. Raila A., Novošinskas, H. Zvicevičius E. ir Lugauskas A. 2011. Sultingų žemės ūkio

produktų sandėliavimo technologijų mikrobiologinis įvertinimas. Kaunas, LŽŪU.

12. Gaidžiūnaitė D. 2011. Oro srauto pasiskirstymo pagrindiniame ortakyje tyrimas. Kaunas.

LŽŪU, 42 p.

13. Želvytis D. 2011. Ventiliuojamo oro pasiskirstymas bulvių sampile. Kaunas. LŽŪU. 42 p.

14. Van‘tOoster, Storageofpatatoes. In: F. Bakker – Arkema, 1999. Editor, CIGR Handbookof

Agrycultural Enginieering, Agro Proccessing vol. IV The American Society of

Agrycultural Enginieers, StJoseph, MI, , 92–121p.

15. Lee, K.S., Jiang, Z.Chen, 2009.Airdistribution effectivetnes with stratifie dair distribution

systems.

49

16. M.K. Chourasia ir T.K. Groswami 2007 m. Simulation of effect of stack dimensions and

stacking arrangement on coolong - down characteristics of patato in cold store by

computational fluid dinamics. India.

[Žiūrėta 2015.03.20].

< Prieiga per: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1537511006004168>.

17. Barbin D.F., Neves L.C. Filho, Silveira V. J. 2011. Portable forced-air tunnel evaluation

for cooling products inside cold storage rotoms.

[Žiūrėta 2015.03.20].

Prieiga per:< http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0140700711002106>.

18. Ventiliatorius. [Žiūrėta2013.03.20]. Prieiga per:

http://www.nit.lt//images/default/source/attachments/MBCA.pdf.

19. Štampuota grotelė. [Žiūrėta2013.03.20].

Prieiga per internetą:

<http://www.morionis.lt/kainos/MEISER_Profile%20Planking%20an%20Stairtreads.pdf>

20. Srauto ir drėgmės matuoklis DO9847R .[Žiūrėta2013.04.22]. Prieiga per:

<http://mobile.sensorsone.co.uk/products/0/95/2000-Digital-Manometer.html>;

21. Moduliai AP473S1, AP473S2.[Žiūrėta2013.04.22].

Prieiga per : <http://www.flowkinetics.com/measurement.htm>;

22. Pitovamzdeliai T2-400. [Žiūrėta2014.03.20]. Prieiga per:

<http://www.instrumentationguide.com/utilities/airvelocity/velocity.html>;

23. Oro srauto greičio matuoklis – sparnelinis anemometras. [Žiūrėta2015.02.20].

Prieiga per: <// http://www.labprice.ua/files/22/UA_Probes.pdf .>

24. Woo Ram Kim. 2015 . Freshness gauge based cold storage management: a method for

adjusting temperature and humidity levels for food quality.

[Žiūrėta 2015.03.20].

Prieiga per: http:<//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956713514004368>

50

MOKSLINIO DARBO APROBACIJA

Tyrimų rezultatai paskelbti mokslinėje konferencijoje:

Šmitaitis V.Ortakių matmenų įtaka oro srauto pasiskirstymui ventiliacijos sistemoje.

Stendų mokslinė konferencija „ Jaunasis mokslininkas 2013“. - ASU, 2013.

Tyrimų rezultatai paskelbti mokslo leidinyje:

Šmitaitis V., Martinkus M. Ortakių matmenų įtaka oro srauto pasiskirstymui ventiliacijos

sistemoje. Agroinžinerija ir energetika:ASU Žemės ūkio inžinerijos fakulteto mokslo

populiarinimo ir gamybos žurnalas. ISSN 1392-8244.2013.Nr 18. p. 132 – 135.

Mokslinio straipsnio kopija pateikta 1 priede

51

PRIEDAI

1 priedas

ORTAKIŲ MATMENŲ ĮTAKA ORO SRAUTO PASISKIRSTYMUI VENTILIACIJOS

SISTEMOJE

Vytautas Šmitaitis, Mindaugas Martinkus

Įvadas

Siekiant išsaugoti žemės ūkio produkcijos maistingąsias savybes ir prekinę išvaizdą,

pasitelkta oro vedinimo sistema, kurios dėka reguliuojama temperatūra ir tolygaus oro

paskirstymas saugyklose.

Ventiliacija taikoma įvairaus tipo sandėliuose, kuriuose laikomi įvairaus tipo žemės ūkio

produktai. Ventiliacijos oras pro oro išėjimo pagrindinį ortakį pasiskirsto į skirstomuosius

ortakius, iš kurių patenka į sandėlį kur laikoma produkcija [1].

Produktų sluoksnyje, vyksta sudėtingi biocheminiai ir termoenergetiniai procesai, susiję su

drėgmės ir šilumos mainais tarp laikomo produkto, ventiliuojamo oro ir aplinkos [2].

Optimalus ventiliavimo režimas apsaugo sandėliuose laikomą produkciją nuo gedimo,

stabdo jos sudygimą, bei kitus neigiamus veiksnius.

Oro srauto pasiskirstymo reikšmė ir svarba buvo tirta daugelyje mokslinių straipsnių

atsižvelgiant į tokius įvairius parametrus: oro greitį, oro slėgį, kiekį, temperatūras, konstrukcinius

ventiliacijos sistemos ypatumus taip pat ir knygose ar moksliniuose žurnaluose [1;3;4;5]

Tyrimo tikslas - šio darbo tikslas ištirti ventiliacijos šoninių ortakių matmenų įtaka oro

srauto tolygiam pasiskirstymui ventiliacinėje sistemoje.

Tyrimų objektas ir metodika

Tyrimų objektu pasirinktas ventiliacijos sistemos stendas (1 pav.). Stendą sudaro 0,55 kW

elektros variklis. Jis prijungtas prie ventiliatoriaus MBCA180 T2. Maksimalus ventiliatoriaus

sūkių dažnis 2800, oro kiekis 1190m3/h [6]. Tiekiamo oro srauto kiekis keičiamas nuo 0,077

m3/s - 0,119 m

3/s, dažnio keitikliu keičiant tinklo srovės dažnį. Ventiliatorius prijungtas prie

pagrindinio ventiliacijos sistemos ortakio (jo dydžiai: plotis a = 20cm, ilgis b = 20cm, aukštis h =

170cm). Pagrindiniame ortakyje yra išsidėstę penki ortakiai, kurie tyrimo metu buvo keičiami į

kitus 4,5x4.5cm2, 10x10cm

2 ir 15x15cm

2 matmenų ortakius, visų ortakių aukštis h = 70cm.

Ortakių sujungimo vietos buvo užsandarintos kaučiuko guma.

52

1 priedotęsinys

1 pav.Ventiliacijos sistemos stendo principinė schema: 1 – elektros variklis 2 – ventiliatorius ‚ 3 – šoniniai

ortakiai ‚ 4 – pagrindinis ventiliacijos ortakis; 5 – stendo atraminės kojelės‚ 6 – oro srauto matavimo taškai

ortakiuose, 7- skylėtas dangtelis su 25% oro pralaidumu, 8 – dangtis uždarantis pagrindinį ortakį

Tuščiam sandėliui imituoti, ventiliacijos ortakiai buvo laikomi atviri. Imituoti pilnam

produkcijos sandėliui, ventiliacijos ortakiai buvo uždengti štampuotais dangteliais, kurie sukuria

gyvąjį oro srauto75% pasipriešinimą.

Matavimai atlikti tiekiant pastovų oro kiekį q3 – 0,1192 m3/s. Pagrindinio ventiliacijos

ortakio pabaigoje uždengta orui nelaidi plokštelė. Visas stendas įtvirtintas ant stendo atraminių

kojelių.

Esant pastoviam oro srautui išmatuotas jo tūrio pasikeitimas naudojant skirtingų matmenų

ortakius. Atlikti matavimai kontroliniuose šoninių ortakių taškuose siekiant nustatyti ortakių

matmenų įtaką oro srauto pasiskirstymui ventiliacijos sistemoje.

Slėgio matavimams atlikti buvo naudojamas rankinis, nešiojamas manometras DO9847R. Jo

matavimo paklaida siekia ±0,15 %, spaudimo matavimo ribos nuo 25 mbar., iki 10 barų,

didžiausia spaudimo matavimo riba 2000 mbar.

Pitovamzdeliu T2-400 išmatuotas oro greitis ir slėgis. Šis matavimo įrenginys naudojamas

su oro greitį ir slėgį matuoti skirtais moduliais AP473S1, AP473S2. Modulio AP473S2

matavimo ribos: skirtuminio slėgio iki 20 mbar, greitis nuo 2...55 m/s, o AP473S1 modulio

skirtuminio slėgio matavimo ribos iki 10mbar, greitis nuo 2 – 40 m/s. Bendra greičių paklaida

±4%.

Oro greičiui matuoti buvo naudojamas ir sparnelinis anemometras, kurio matavimo ribos

siekia 0,8-25 m/s, esant santykiniai paklaidai ±3%.

53

1 priedotęsinys

Tyrimų rezultatai

Atliekant tyrimus imituojant tuščią sandėlį nustatyta, kad esant mažiausių matmenų

ortakiams – 4,5x4,5cm2, oro kiekis ortakiuose pasiskirsto pakankamai tolygiai ir kinta nuo 0,158

m3/s iki 0,168 m

3/s (2 pav.). Ortakių matmenis padidinus iki 10x10 cm

2, oro srauto netolygumas

padidėjo nuo 0,026m3/s iki 0,082m

3/s, tai įrodo jog oro kiekis ortakiuose skyrėsi 3,15 karto,

lyginant džiausią ir mažiausią oro kiekį. Kai ortakių matmenys padidinti iki 15x15 cm2, oro

srauto netolygumas dar labiau padidėjo, oro srautas ortakiuose skyrėsi 11,4 karto. Paskutiniuose

ortakiuose, esant 10x10 cm2 ir 15x15 cm

2 matmenų ortakiams, oro srauto netolygumas buvo

didžiausias.

2 pav. Oro srauto pasiskirstymas esant atviriems ortakiams, imituojant tuščią sandėlį.

Nustatyta, kad pilname sandėlyje (esant imitaciniam 75% oro srauto pasipriešinimui)

keičiant ortakio skersmenį nuo 15x15 cm2 iki 4,5x4,5 cm

2 matuojamas oro srauto netolygumas

mažėjo (3 pav.). Didžiausi tolygumo nukrypimai taip pat kaip ir imituojant tuščią sandėlį

pastebėti, kai buvo panaudoti 15x15 cm2 ortakiai. Tačiau oro greitis ortakiuose skyrėsi tik 1,17

karto esant 4,5x4,5 cm matmenims ir 1,35 karto esant 15x15 cm2 matmenim. Šiuo atveju, kaip ir

imituojant tuščią sandėlį, oro srauto pasiskirstymo netolygumas buvo didžiausias paskutiniuose

ortakiuose.

3 pav. Oro srauto pasiskirstymas ortakiuose imituojamam 75% produktų oro srauto pasipriešinimui.

0,005 0,003 0,01 0,043

0,057

0,026

0,057 0,074

0,081 0,082

0,158 0,157 0,168 0,161 0,153

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

1 2 3 4 5

Oro

sra

uta

s (m

³/s)

Kontroliniai taškai

15x15 cm²

10x10cm²

4,5x4,5cm²

0,031 0,032 0,036 0,038 0,042 0,057 0,054 0,058

0,065 0,06

0,093 0,085 0,079

0,087 0,092

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

1 2 3 4 5

Oro

sra

uta

s (m

³/s)

Kontroliniai taškai

15x15 cm²

10x10cm²

4,5x4,5cm²

54

1 priedo tęsinys

Išvados

1. Nustatyta, kad imituojant tuščią sandėlį oro srauto netolygumas didėjo, didinant ortakių

matmenis. Esant 15x15 cm2 oro greitis ortakiuose skyrėsi 11,4 karto.

2. Imituojant pilną sandėlį oro srautas ortakiuose pasiskirstė tolygiau. Oro greitis ortakiuose

skyrėsi tik 1,17 karto esant 4,5 cm ir 1,35 karto esant 15 cm.

3. Visais atvejais esant 10 cm ir 15 cm ortakių matmenim oro greitis buvo didžiausias

paskutiniuose ortakiuose.

4. Oro srautas pasiskirsto pagrindiniame ortakyje tolygiausiai esant mažiausiems šoninių

ortakių matmenims.

Literatūra

1. Vilimas V., Martinkus M. Mikroklimato formavimas augalininkystės produktų sandėliuose. – Akademija: Kauno

r., 2006. – 98p. [žiūrėta 2013.03. 20],

2. Raila A. Termoenerginiaiprocesaisandėliuojamųaugalininkystėsproduktųsluoksnyje

/Habilitaciniodarbosantrauka. – Akademija: Kauno r., 1995. – 74 p. [žiūrėta 2013.03. 20],

3. October 2004 Diagonalair – distributionsystemforoperatingrooms:experimentand modeling[žiūrėta2013.03.20],

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132304001180#

4. Vilimas V., Martinkus M. Mikroklimato formavimas augalininkystės produktų sandėliuose. – Akademija: Kauno

r., 2006. – 98p. (žiūrėta 2013.03. 20),

5. Martinkus M. Technologinių įrengimų tyrimas burokėlių ir kitų daržovių sandėliuose: disert. tech.m.d. laipsniui

įgyti. LŽŪA; Moksl. vadovas V. Vilimas. Kaunas Akademija, 1993. 164 p

6. Ventiliatorius[žiūrėta2013.03.20], http://www.nit.lt//images/default/source/attachments/MBCA.pdf.

Summary

Anexperimentwasmadeaboutdimensionsofduct'simpactforairdistributioninventilationsystem.

Airpressurewasmeasuredbyusingspecialmeasurerscreatedforairflow, airvelocityandpressure. It

wasrevealedthatairdistributioninventilatingsystemreallydependsonduct'sdimensions. It

wasobservedthattherewasthemostsimilarairflowin 4,5 cm ductsofventilatingsystem,

whichwasclosedwithdottedmetalplate.

Vytautas Šmitaitis – Žemės ūkio inžinerijos ir saugos institutostudentas, magistrantas, tel. 8-646-91901, el. paštas:

vytautassmitaitis@gmail.com

Mindaugas Martinkus – ASU Žemės ūkio inžinerijos fakulteto inžinerijos ir saugos instituto docentas. Adresas:

Studentų g. 15b, LT – 53362 Akademija, Kauno r. IV r. 206

kab., LT-53361 Akademija, Kauno r. tel.(8 37)752225,,

el. paštas: mindaugas.martinkus@asu.lt

55

2 priedas CFD programa

Computational fluid dynamics, usually abbreviated as CFD, is a branch of fluid

mechanics that uses numerical methods and algorithms to solve and analyze problems that

involve fluid flows. Computers are used to perform the calculations required to simulate the

interaction of liquids and gases with surfaces defined by boundary conditions. With high-

speed supercomputers, better solutions can be achieved. Ongoing research yields software that

improves the accuracy and speed of complex simulation scenarios such

as transonic or turbulent flows. Initial experimental validation of such software is performed

using a wind tunnel with the final validation coming in full-scale testing, e.g. flight tests.

Background and history[edit]

A computersimulationofhighvelocityairflowaroundthe SpaceShuttle duringre-entry.

A simulationofthe Hyper-X scramjetvehicleinoperation at Mach-7

The fundamental basis of almost all CFD problems are the Navier–Stokes equations, which

define any single-phase (gas or liquid, but not both) fluid flow. These equations can be

simplified by removing terms describing viscous actions to yield theEuler equations. Further

simplification, by removing terms describing vorticity yields the full potential equations. Finally,

for small perturbations in subsonic and supersonic flows (not transonic or hypersonic) these

equations can be linearized to yield the linearized potential equations.

56

2 priedo tęsinys

Historically, methods were first developed to solve the linearized potential equations. Two-

dimensional (2D) methods, usingconformal transformations of the flow about a cylinder to the

flow about an airfoil were developed in the 1930s.[1]

One of the earliest type of calculations resembling modern CFD are those by Lewis Fry

Richardson, in the sense that these calculations used finite differences and divided the physical

space in cells. Although they failed dramatically, these calculations, together with Richardson's

book "Weather prediction by numerical process",[2]

set the basis for modern CFD and numerical

meteorology. In fact, early CFD calculations during the 1940s using ENIAC used methods close

to those in Richardson's 1922 book.[3]

The computer power available paced development of three-dimensional methods. Probably the

first work using computers to model fluid flow, as governed by the Navier-Stokes equations, was

performed at Los Alamos National Labs, in the T3 group.[4][5]

This group was led by Francis H.

Harlow, who is widely considered as one of the pioneers of CFD. From 1957 to late 1960s, this

group developed a variety of numerical methods to simulate transient two-dimensional fluid

flows, such asParticle-in-cell method (Harlow, 1957),[6]

Fluid-in-cell method (Gentry, Martin

and Daly, 1966),[7]

Vorticity stream functionmethod (Jake Fromm, 1963),[8]

and Marker-and-cell

method (Harlow and Welch, 1965).[9]

Fromm's vorticity-stream-function method for 2D,

transient, incompressible flow was the first treatment of strongly contorting incompressible

flows in the world.

The first paper with three-dimensional model was published by John Hess and A.M.O.

Smith of Douglas Aircraft in 1967.[10]

This method discretized the surface of the geometry with

panels, giving rise to this class of programs being called Panel Methods. Their method itself was

simplified, in that it did not include lifting flows and hence was mainly applied to ship hulls and

aircraft fuselages. The first lifting Panel Code (A230) was described in a paper written by Paul

Rubbert and Gary Saaris of Boeing Aircraft in 1968.[11]

In time, more advanced three-

dimensional Panel Codes were developed at Boeing (PANAIR,

A502),[12]

Lockheed (Quadpan),[13]

Douglas (HESS),[14]

McDonnell

Aircraft (MACAERO),[15]

NASA (PMARC)[16]

and Analytical Methods

(WBAERO,[17]

USAERO[18]

and VSAERO[19][20]

). Some (PANAIR, HESS and MACAERO)

were higher order codes, using higher order distributions of surface singularities, while others

(Quadpan, PMARC, USAERO and VSAERO) used single singularities on each surface panel.

The advantage of the lower order codes was that they ran much faster on the computers of the

time. Today, VSAERO has grown to be a multi-order code and is the most widely used program

of this class. It has been used in the development of many submarines,

surface ships, automobiles, helicopters, aircraft, and more recently wind turbines. Its sister code,

57

2 priedo tęsinys

USAERO is an unsteady panel method that has also been used for modeling such things as high

speed trains and racing yachts. The NASA PMARC code from an early version of VSAERO and

a derivative of PMARC, named CMARC,[21]

is also commercially available.

In the two-dimensional realm, a number of Panel Codes have been developed for airfoil analysis

and design. The codes typically have a boundary layer analysis included, so that viscous effects

can be modeled. Professor Richard Eppler of the University of Stuttgart developed

the PROFILE code, partly with NASA funding, which became available in the early

1980s.[22]

This was soon followed by MIT Professor Mark Drela's XFOIL code.[23]

Both

PROFILE and XFOIL incorporate two-dimensional panel codes, with coupled boundary layer

codes for airfoil analysis work. PROFILE uses a conformal transformation method for inverse

airfoil design, while XFOIL has both a conformal transformation and an inverse panel method

for airfoil design.

An intermediate step between Panel Codes and Full Potential codes were codes that used the

Transonic Small Disturbance equations. In particular, the three-dimensional WIBCO

code,[24]

developed by Charlie Boppe of Grumman Aircraft in the early 1980s has seen heavy

use.

Developers turned to Full Potential codes, as panel methods could not calculate the non-linear

flow present at transonic speeds. The first description of a means of using the Full Potential

equations was published by EarllMurman and Julian Cole of Boeing in 1970.[25]

Frances

Bauer, Paul Garabedian and David Korn of the Courant Institute at New York University (NYU)

wrote a series of two-dimensional Full Potential airfoil codes that were widely used, the most

important being named Program H.[26]

A further growth of Program H was developed by Bob

Melnik and his group at Grumman Aerospace as Grumfoil.[27]

Antony Jameson, originally at

Grumman Aircraft and the Courant Institute of NYU, worked with David Caughey to develop

the important three-dimensional Full Potential code FLO22[28]

in 1975. Many Full Potential

codes emerged after this, culminating in Boeing's Tranair (A633) code,[29]

which still sees heavy

use.

The next step was the Euler equations, which promised to provide more accurate solutions of

transonic flows. The methodology used by Jameson in his three-dimensional FLO57

code[30]

(1981) was used by others to produce such programs as Lockheed's TEAM

program[31]

and IAI/Analytical Methods' MGAERO program.[32]

MGAERO is unique in being a

structured cartesian mesh code, while most other such codes use structured body-fitted grids

(with the exception of NASA's highly successful CART3D code,[33]

Lockheed's SPLITFLOW

code[34]

and Georgia Tech's NASCART-GT).[35]

Antony Jameson also developed the three-

dimensional AIRPLANE code[36]

which made use of unstructured tetrahedral grids.

58

2 priedo tęsinys

In the two-dimensional realm, Mark Drela and Michael Giles, then graduate students at MIT,

developed the ISES Euler program[37]

(actually a suite of programs) for airfoil design and

analysis. This code first became available in 1986 and has been further developed to design,

analyze and optimize single or multi-element airfoils, as the MSES program.[38]

MSES sees wide

use throughout the world. A derivative of MSES, for the design and analysis of airfoils in a

cascade, is MISES,[39]

developed by Harold "Guppy" Youngren while he was a graduate student

at MIT.

The Navier–Stokes equations were the ultimate target of developers. Two-dimensional codes,

such as NASA Ames' ARC2D code first emerged. A number of three-dimensional codes were

developed (ARC3D, OVERFLOW, CFL3D are three successful NASA contributions), leading to

numerous commercial packages.

Methodology[edit]

In all of these approaches the same basic procedure is followed.

During preprocessing

The geometry (physical bounds) of the problem is defined.

The volume occupied by the fluid is divided into discrete cells (the mesh). The mesh

may be uniform or non-uniform.

The physical modeling is defined – for example, the equations of motion + enthalpy +

radiation + species conservation

Boundary conditions are defined. This involves specifying the fluid behaviour and

properties at the boundaries of the problem. For transient problems, the initial conditions

are also defined.

The simulation is started and the equations are solved iteratively as a steady-state or

transient.

Finally a postprocessor is used for the analysis and visualization of the resulting solution.

http://en.wikipedia.org/wiki/Computational_fluid_dynamics