Роль конвективного теплообмена в лучистом отоплении производственных помещений

The Role of Convective Heat Transfer in Radiant Heating of Industrial Premises

N. I. Kurilenko, Associate Professor, Department of Engineering Systems and Structures, Tyumen Industrial University (TIU)

V. V. Fomina, Associate Professor, Department of Mathematics and Applied Information Technologies, Tyumen Industrial University (TIU)

L. Yu. Mikhailova, Associate Professor, Department of Engineering Systems and Structures, Tyumen Industrial University (TIU)

V. G. Rekh, Postgraduate Student, Tyumen Industrial University (TIU)

Keywords: luminous gas infrared heater, radiant heating, convective heat transfer, radiant heat transfer, temperature profile, regression analysis, heating of industrial premises

The article examines the influence of convective heat transfer on the formation of indoor thermal conditions during the operation of a luminous gas infrared heater (LGIH). It is shown that the conventional model, in which the primary role is assigned to radiant heat transfer between the heater and the internal surfaces of the room, does not fully reflect the actual processes involved in air heating.

Based on experimental data obtained under industrial operating conditions, it was established that the air temperature in the occupied zone begins to rise within the first few minutes after the heater is switched on. This increase is associated with convective heat transfer from the overheated zone above the heater, as well as with the effects of gas combustion products. Air heating from the floor surface occurs later, after the floor temperature rises above that of the near-floor air layer. Regression analysis of the vertical temperature profile confirmed the combined nature of heat transfer and made it possible to describe the air temperature distribution using a mathematical model. The results obtained can be used to refine calculation methods and improve the design of radiant heating systems for industrial premises based on luminous gas infrared heaters.

В статье рассмотрено влияние конвективного теплообмена на формирование теплового режима помещения при работе светлого газового инфракрасного излучателя (СГИИ). Показано, что традиционная модель, в которой основная роль отводится лучистому теплообмену между излучателем и внутренними поверхностями помещения, не в полной мере отражает реальные процессы нагрева воздуха.

На основе экспериментальных данных, полученных в производственных условиях, установлено, что повышение температуры воздуха в рабочей зоне начинается уже в первые минуты после включения излучателя и связано с конвективным переносом теплоты из перегретой зоны над излучателем, а также с воздействием продуктов сгорания газа. Нагрев воздуха от поверхности пола проявляется позднее – после повышения температуры пола относительно приповерхностного слоя воздуха. Выполненный регрессионный анализ температурного профиля по высоте помещения подтвердил комбинированный характер теплопередачи и позволил описать распределение температуры воздуха математической моделью. Полученные результаты могут быть использованы при уточнении методик расчета и проектирования систем лучистого отопления производственных помещений на базе СГИИ.