Physico-mathematical model of complex heat exchange between an electric infrared radiant heating panel and the environment

• Autorzy: Priymak Oleksandr V. , Ocheretianko Mykyta D. , Zabolotnyi Serhii S. , Motrechko Oleh M.

Identyfikatory

DOI

doi.org/10.17512/bozpe.2019.1.01

Warianty tytułu

PL

Model fizyko-matematyczny złożonej wymiany ciepła między elektrycznym promiennikiem podczerwieni a środowiskiem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the main elements of heating systems is a heating device, whose construction is constantly being improved upon on thanks to the development of the science surrounding the materials’ physical and chemical properties of the working bodies, manufacturing and application technologies. This article is devoted to the development of a physical model of complex heat exchange between an electric infrared radiant heating panel based on an amorphous metallic radiating plate located in the middle of the panel and surrounding solids and air. The developed physical model is described by mathematical equations taking into account the boundary conditions of the third kind on the basis of complex heat exchange by radiation and convection both with surrounding solid bodies and passing airflow. The purpose of the solution is to determine the rational relation between the radiation and convective components of heat transfer, depending on the comfortable state of the person (observance of the technological process), and the operating modes of the heating system.

PL

Jednym z głównych elementów systemów grzewczych jest urządzenie grzewcze, którego konstrukcja jest stale udoskonalana dzięki rozwojowi wiedzy w zakresie fizycznych i chemicznych właściwości materiałów, stosowanych technologii i sposobów produkcji. Artykuł poświęcony jest opracowaniu fizycznego modelu złożonej wymiany ciepła między elektrycznym promiennikiem podczerwieni, w którym zastosowano amorficzną metalową płytę promieniującą, umieszczoną na środku panelu. Opracowany model fizyczny opisano równaniami matematycznymi uwzględniającymi warunki brzegowe trzeciego stopnia przy założeniu złożonej wymiany ciepła przez promieniowanie i konwekcję zarówno z otaczającymi ciałami stałymi, jak i przepływającym powietrzem. Celem analizy jest określenie udziału promieniowania i konwekcji w wymianie ciepła, a także zależności między wymianą ciepła a warunkami komfortu cieplnego poszczególnych osób (uwzględniając przestrzeganie procesu technologicznego) oraz trybów pracy systemu grzewczego.

Słowa kluczowe

EN

electrical radiant heating panel; infrared heat transfer; heating system; physical model; lumped capacity method

PL

elektryczny radiacyjny panel grzewczy; przekazywanie ciepła w podczerwieni; system grzewczy; model fizyczny; metoda skupionej wydajności

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 8 Nr 1
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Priymak Oleksandr V.

• Kyiv National University of Construction and Architecture

autor

Ocheretianko Mykyta D.

• Kyiv National University of Construction and Architecture

autor

Zabolotnyi Serhii S.

• Nova Steit LLC

autor

Motrechko Oleh M.

• Innovative Company „Eltron” LLC

Bibliografia

• 1.Cannistraro, G., Cannistraro, M. & Restivo, R. (2015a) Some observations on the radiative exchanges influence on thermal comfort in rectangular open-space environments. International Journal of Heat and Technology, 33, 79-84.
• 2.Cannistraro, G., Cannistraro, M. & Restivo, R. (2015b) The local media radiant temperature for the calculation of comfort in areas characterized by radiant surfaces. International Journal of Heat and Technology, 33, 115-122.
• 3.De Carli, M., Scarpa, M., Tomasi, R. & Zarrella, A. (2012) A numerical model for the thermal balance of rooms equipped with radiant systems. Build. Environ., 57, 126-144.
• 4.Dudkiewicz, E. & Jezowiecki, J. (2009) Measured radiant thermal fields in industrial spaces served by high intensity IR. Energy and Buildings, 41, 27-35.
• 5.Ferrarini, G., Fortuna, S., Bortolin, A., Cadelano, G., Bison, P, Peron, F. & Romagnoni P. (2018). Numerical Model and Experimental Analysis of the Thermal Behavior of Electric Radiant Heating Panels. Appl. Sci., 8, 206.
• 6.Jaeger, J. (1950) Conduction of heat in a solid with a power law of heat transfer at its surface. Math. Proc. Camb. Philos. Soc., 46, 634-641.
• 7.McGranaghan, G. (2014) CCII 00041 Preferred Wavelengths for Comfort Heating. https://www.ceramicx.co.uk/ir-heat-experiments/ (30.10.2018).
• 8.Miriel, J., Serres, L. & Trombe, A. (2002) Radiant ceiling panel heating-cooling systems: Experimental and simulated study of the performances, thermal comfort and energy consumptions. Appl. Therm. Eng., 22, 1861-1873.
• 9.Motrechko O., Syrota V. & Syrota S. (2009), Elektrychna Nahrivalna Panel [Electric heating panel]. State Register of Patents of Ukraine, Kiev, UA, Pat. № 45867.
• 10.Petras, D. & Kalus, D. (2000) Effect of thermal comfort/ discomfort due to IR heaters installed at workplaces in industrial buildings. Indoor Built Environment, 9, 148-156.
• 11.Siegel, R. & Howell, J. (2001) Thermal Radiation Heat Transfer, 4th ed., London, CRC Press.
• 12.Zhelykh, V., Spodyniuk, N., Gulai, B. & Shepitchak V. (2017) Modeling of the process of heat regime formation in the irradiation area of infrared heater. Construction of Optimized Energy Potential, 2(20), 83-90.
• 13.Zhelykh, V., Ulewicz, M., Spodyniuk, N., Shapoval, S. & Shepitchak, V. (2016) Analysis of the processes of heat exchange on infrared heater surface. Diagnostyka, 3(17), 81-85.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).