Preview

Safety of Technogenic and Natural Systems

Advanced search

Finite element analysis of microclimate parameters in the metallurgical crane cabin

https://doi.org/10.23947/2541-9129-2021-1-10-20

Abstract

Introduction. The article analyzes the microclimate parameters (temperature, speed and air pressure) in the metallurgical crane cabin provided by the air conditioning system using the finite element method integrated into the ANSYS software package. The metallurgical crane cabin air conditioning system was selected based on the engineering calculation of the required air flow rate supply, taking into account factors that affect the system performance, such as the location of the equipment and the degree of its dustiness.
Problem Statement. The purpose of this research was to check the efficiency of the air conditioning system of the metallurgical crane cabin, which was selected based on the results of the engineering calculations.
Theoretical Part. In the main part of the research, the distribution fields of temperature, speed and air pressure inside the cabin of a metallurgical crane were constructed, the values at the points of which were compared with the hygienic standards. In addition, the factors that affect the adequacy of the developed model were considered, namely the grid structure, the way to set the initial and boundary conditions.
Conclusion. The refinement of the analysis grid and the consideration of infiltration in the model eventually allowed us to get more correct results: the temperature at the characteristic points differ by no more than 1.3 °C, the speed values do not exceed the standard 0.3 m/s, the average normalized temperature of 24 °C is maintained in a volume of about 60-70 % of the total cabin volume.

About the Authors

V. V. Maslenskiy
Don State Technical University
Russian Federation

Maslenskiy, Viktor V., Postgraduate student, Department of Life Safety and Environmental Protection

1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, RF, 344003



Yu. I. Bulygin
Don State Technical University
Russian Federation

Bulygin, Yuriy I., Professor, Department of Life Safety and Environmental Protection, Dr. Sci. (Eng.), Professor

1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, RF, 344003



References

1. Масленский, В. В. Установление класса условий труда оператора литейного мостового крана за счет моделирования полей теплового облучения и температуры / В. В. Масленский, Ю. И. Булыгин // Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сб. тр. Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. — Томск : Изд-во ТПУ, 2020. — С. 176–179.

2. Самыкина, Е. В. Влияние нагревающего микроклимата как приоритетного фактора риска развития профессиональной патологии / Е. В. Самыкина, С. В. Самыкин // Вестник медицинского института «Реавиз»: реабилитация, врач и здоровье. — 2017. — № 5. — С. 144–147.

3. Булыгин, Ю. И. Разработка элементов системы нормализации микроклимата в кабине зерноуборочного комбайна TORUM / Ю. И. Булыгин, Е. В. Щекина, В. В. Масленский // Безопасность техногенных и природных систем. — 2019. — № 2. — С. 2–12. DOI : https://doi.org/10.23947/2541-9129-2019-2-2-12

4. Голубкин, В. С. Расчет системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета / В. С. Голубкин, И. Е. Меньщиков // Молодежный научно-технический вестник. — 2013. — № 3. — С. 12.

5. Топорец, В. Предпосылки к выбору идеализированной системы вентиляции и кондиционирования / В. Топорец, Е. Э. Баймачев, В. С. Игнатьев // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. — 2017. — № 4 (23). — С. 204–212. DOI : http://dx.doi.org/10.21285/2227-2917-2017-4-204-212

6. Абрамова, И. А. К вопросу о выполнении конечно-элементного анализа в CAE-системах / И. А. Абрамова, Д. Н. Борисов, А. А. Жуков // Наука и военная безопасность. — 2016. — № 3 (6). — С. 59–65.

7. Ёлшин, В. В. Моделирование процесса сопряженного теплообмена с использованием программного комплекса Ansys CFX / В. В. Ёлшин, Ю. В. Жильцов // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2011. — № 10 (57). — С. 186–189.

8. Menter F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. — AIAA Journal. — Vol. 32, No. 8. — 1994. — P. 1598–1605.

9. Москвичев, А. В. Применимость моделей турбулентности, реализованных в Ansys CFX, для исследования газодинамики в щелевом канале ТНА ЖРД / А. В. Москвичев // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2013. — № 9 (5–1). — С. 82–85.

10. ГОСТ ИСО 14 269–2–2003 Тракторы и самоходные машины для сельскохозяйственных работ и лесоводства. Окружающая среда рабочего места оператора. Часть 2. Метод испытаний и характеристики систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (Переиздание) // Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации (БелГИСС) : [сайт]. — URL: http://docs.cntd.ru/document/1200044533 (дата обращения : 18.12.2020).


Review

For citations:


Maslenskiy V.V., Bulygin Yu.I. Finite element analysis of microclimate parameters in the metallurgical crane cabin. Safety of Technogenic and Natural Systems. 2021;(1):10-20. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2021-1-10-20

Views: 192


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2541-9129 (Online)