Computational Fluid Dinamiese Analise van

Gevorderde sirkulator waterstraal

Ingenieurswese Termiese Analise Verslag vir:

Gevorderde Ruimtetydperkstelsels en Ingenieurstegnologie BATE

Berekeningsvloeistofdinamiese analise van gevorderde sirkulatorwaterstraal

Inleiding

Hierdie verslag dokumenteer die berekeningsvloeistofdinamika (CFD)-analise wat op 'n gevorderde Sirkulator-waterstraal by Amerikaanse standaardtemperatuur en -druk (STP) gedoen is.

Doel

Hierdie verslag sal die verskil in terme van termiese energie-doeltreffendheid bepaal tussen 'n standaard swembadwaterterugvoer en die gevorderde Sirkulator-waterstraal wat deur Advanced Space-age Systems & Engineering Technologies - ASSET uitgevind is. Hierdie verslag sal die kostebesparings van die gebruik van die gevorderde Sirkulator-waterstraal oor 'n vaste swembadretour dokumenteer wanneer dit met of sonder swembadverwarmers gebruik word.

Verslagformaat

Hierdie verslag sal in-diepte analise plotte en besonderhede aanbied soos beskryf in die doelwit. Analise Aannames

Hierdie afdeling lys analise aannames wat gebruik is. Oor die algemeen sal die model opgelos word deur gebruik te maak van berekeningsvloeistofdinamika (CFD) vir onsamedrukbare vloeistowwe, wat nie tydafhanklik is nie, maar met gravitasie-effekte ingesluit.

'n 1hp swembadpomp word gebruik om 'n tipiese vloeitempo van 50 gpm te genereer.

'n Tipiese poel met twee opbrengste word oorweeg.

Watervloei word eweredig tussen swembad-terugspuitpunte versprei

Die standaard swembadterugvoer en die gevorderde Sirkulator-waterstraal het albei dieselfde spuitpuntafmetings.

Die standaard swembadopgawe is in plek vasgestel

Die gevorderde Sirkulator-waterstraal draai 360 grade teen 'n konstante hoeksnelheid van 0,5 rad/sek.

Omringende lugtemperatuur is 70 F.

Verhitte watertemperatuur wat in die swembad kom, is 90 F.

Aanvanklike watertemperatuur is 60 F.

Tipiese betonwanddikte van 4" wat in model gebruik word.

Analise Benadering

Hierdie afdeling lys die ontledingsbenadering wat gevolg is. ’n Wiskundesimulasie van watergevulde swembad met twee opbrengste is gemodelleer. Die ontledingsbenadering is om eers die doeltreffendheid van 'n standaard swembadterugvoer te bereken deur die watertemperatuur wat verwag word vir 'n vaste terugkeerkonfigurasie te voorspel. Ons sal dan hierdie waarde vergelyk met die berekende voorspelde temperature vir die gevorderde Sirkulator-waterstraal.

Figuur 1: Wiskundige voorstelling van 'n swembadwaterterugvoer

As 'n termiese beheervolume as gelyk aan die berekeningsdomeinvolume beskou word, kan die termiese doeltreffendheid van die verhitting van die swembadwater deur die volgende prosedure bepaal word:

'n Energiebalans word gemaak vir die bogenoemde aannames.

Berekende energieverskil sal bepaal word deur die konveksievgl:

Q = hc x A x DT [1]

Waar: Q = termiese energie

hc = koëffisiënt van termiese konveksie

A = oppervlakte van water wat aan lug blootgestel is

DT = temperatuurverskil tussen die water en die lug.

Die termiese doeltreffendheidsverskil tussen die twee opbrengste en die twee gevorderde Sirkulator-waterstrale sal dan bepaal word en 'n KOSTEBESPARING sal op grond van die aannames en 'n tipiese energiekostekoers bereken word.

Termiese geleiding in die omringende grond, straling van wateroppervlak af en konvektiewe verliese van die oppervlak van die water sal in die termiese analise model oorweeg word.

Daar is aanvaar dat die standaard swembadwaterterugvoer in 'n horisontale rigting gewys is, en dan is 'n watertemperatuurgrafiek gegenereer. Figuur 2 toon 'n plot van die watertemperatuur vanaf 'n standaard swembadterugvoer. Let op hoe die warm water wanneer dit uit die swembad terugkeer na die bokant van die swembadoppervlak styg. Warm water op die oppervlak van die swembad sal vinnig hitte-energie vrystel deur konveksie en bestraling na die lug bo die oppervlak van die swembad. Warm water op die oppervlak van die swembad sal ook verdamping aanhelp.

Figuur 3 toon die voorspelde temperatuur op die oppervlak van die water vir 'n standaard swembad-terugvoerkonfigurasie. Warm water uit die swembad-terugvoer meng met die koel water van die swembad en styg na die oppervlak as gevolg van dryfeffekte. As ons aanvaar dat die warm water 10% van die oppervlakte van die swembad affekteer, vind ons vir 'n 30' X 15' swembad wat ontleed word:

Q = hc x A x DT

Verwysingstabel 2; vir 'n twee-swembad-terugvoerstelsel gaan 'n bykomende 61.4 BTU/hr se termiese energie verlore as gevolg van slegs oppervlakverhitting van die water. Dit is gelykstaande aan 491 BTU se energie vir elke 8 uur se pomp. As ons ook rekening hou met waterverdamping, gaan 'n bykomende 8 000 BTU verlore vir elke liter 80 F water wat verlore gaan.

Ontleding Gevolgtrekkings

Spaar van pompbewaringsmaatreëls

Toestand Energiegebruik

(kWh/jaar) Koste van Energie

($ / jaar) Energiebesparing

Oorspronklike 3000 240 --

Pomp vervanging

(afskaling) 1800 140 40%

Verminderde tyd 60% 1200 100 60%

Kombinasie van bo 720 60 75%

Tabel met vergunning van die tydskrif Home Energy. Hierdie besparings verteenwoordig 'n tipiese swembad in Florida. Die gemiddelde swembadpompenergierekening is waarskynlik hoër in Florida as in baie ander gebiede van die land as gevolg van die lang swemseisoen. Terwyl die absolute besparing hier groter sal wees as elders, moet die persentasie besparing landwyd geld. Let daarop dat die besparings vir die kombinasie van maatreëls nie bloot die som van besparings vir individuele maatreëls is nie. Wanneer albei geïmplementeer word, is die energieverbruik 60% van 40% van die oorspronklike gebruik - 75% besparing.

Tabel 1: Energiebesparing deur pompbewaring

In 'n studie het die meeste mense wat pomptyd tot minder as 3 uur per dag verminder het, gemiddeld 60% van hul elektrisiteitsrekening vir pomp bespaar.

Deur meer doeltreffende vermenging van warm water vanaf die swembadverwarmer is getoon dat die gevorderde Sirkulator-waterstraal 'n minimum van 500 Btu se termiese energie per dag bespaar. Baie meer energiebesparings sal deur die gevorderde Sirkulator-waterstraal gerealiseer word, aangesien warm water verhoed sal word om na die oppervlak van die swembad op te styg en deur 'n meer eenvormige temperatuurverspreiding wat minder verdampingsverlies tot gevolg het.

Hierdie verslag dokumenteer die berekeningsvloeistofdinamika (CFD)-analise wat op 'n gevorderde Sirkulator-waterstraal by Amerikaanse standaardtemperatuur en -druk (STP) gedoen is. Verwysing: Spaar energie en verhit jou swembad met sonkrag.