本文關(guān)鍵詞：北方農(nóng)村節(jié)能型吊炕的研究

  更多相關(guān)文章： 節(jié)能型吊炕 寒區(qū)農(nóng)宅 供暖系統(tǒng) 實測分析 數(shù)值模擬

【摘要】：我國東北農(nóng)村處于嚴寒或寒冷地區(qū),在寒冷的12月-1月的時間段內(nèi),室內(nèi)外溫差經(jīng)常在30℃-40℃的范圍內(nèi),供熱能耗巨大。根據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示,火炕在農(nóng)村冬季供暖方式中占據(jù)著不可代替的位置,火炕供暖是適合北方農(nóng)村的供暖方式。北方廣大農(nóng)村地區(qū)一直沿襲此習慣,難以適應城鎮(zhèn)的集中供暖方式。但傳統(tǒng)落地炕存在著炕面溫度不均、熱效率低、室內(nèi)熱環(huán)境與空氣品質(zhì)差等幾個方面的問題,需要更加科學的設計依據(jù)和理論基礎進行改進優(yōu)化。本文針對傳統(tǒng)落地炕采暖存在的諸多問題,提出了節(jié)能型吊炕的供暖系統(tǒng)。節(jié)能型吊炕取消了炕洞設置的煙氣阻隔,爐膛與灶膛分開,爐膛上方的拱形水套與室內(nèi)土暖氣構(gòu)成循環(huán)水系統(tǒng),拱形水套內(nèi)的水吸收了煙氣產(chǎn)生的余熱。側(cè)面用散熱鋼板代替原紅磚壁面,灶和灶膛的下方連接與室外相連的通風管,為秸稈燃燒提供氧氣,使室內(nèi)氣壓穩(wěn)定,使秸稈燃燒充分。為了驗證節(jié)能型吊炕供暖系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢,在五常市榆樹縣的一棟新建農(nóng)宅中搭建了節(jié)能型吊炕,并對其進行了熱工性能測試,同時選取一普通吊炕進行對比實驗。測試結(jié)果表明:在農(nóng)村平均采暖能耗條件下,節(jié)能型吊炕日供熱能力相比普通吊炕提升了18.8kW?h。節(jié)能吊炕的炕面溫度均勻;且比普通吊炕供暖系統(tǒng)效率提高6.06%;農(nóng)宅室內(nèi)溫度有明顯提升;戶內(nèi)CO、CO2濃度已經(jīng)降低至標準范圍以內(nèi),室內(nèi)空氣品質(zhì)有了明顯的改善。由于現(xiàn)場測試條件的限制,測試過程中只能得到煙氣進出口的溫度數(shù)據(jù),難以測得煙道內(nèi)部的煙氣流動換熱情況。為了彌補測試的不足,對節(jié)能型吊炕進行了建模計算,利用Fluent軟件對不同邊界條件下吊炕溫度場、速度場及相關(guān)熱工性能參數(shù)進行了詳細研究。結(jié)果表明,燃燒時間、煙氣入口流速及炕面蓄熱層厚度對吊炕的熱工性能均有影響。緩慢均勻添加燃料,可以使炕面溫度更加均勻;煙氣入口流速增大,排煙熱損失增大,但燃料燃燒熱損失減少,合理確定煙氣入口速度,可以使能源利用效率達到最高;合理設計炕面蓄熱材料的厚度,可以控制炕面平均溫度、炕面溫度均勻度在合理范圍內(nèi)。最后將優(yōu)化的運行參數(shù)結(jié)合起來,與優(yōu)化前的節(jié)能吊炕參數(shù)進行了對比,驗證了最佳設計、運行參數(shù)的優(yōu)越性與正確性。本文提出的節(jié)能型吊炕適合北方農(nóng)村的各類農(nóng)村住宅建筑,為北方農(nóng)村吊炕的設計與運行提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：節(jié)能型吊炕 寒區(qū)農(nóng)宅 供暖系統(tǒng) 實測分析 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU832
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景與研究的目的及意義9-12
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 研究的目的及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及分析12-17
• 1.2.1 火炕實驗分析研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 火炕理論分析研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 國內(nèi)外文獻綜述的簡析17
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容與技術(shù)路線17-19
• 第2章 北方農(nóng)村火炕供暖的調(diào)研與分析19-30
• 2.1 北方農(nóng)村氣候概況19
• 2.2 北方農(nóng)村火炕供暖方式的調(diào)研19-24
• 2.3 北方農(nóng)村火炕存在的問題24-25
• 2.4 北方農(nóng)村火炕的改進與發(fā)展25-28
• 2.4.1 高效預制組裝吊炕25-27
• 2.4.2 火墻式火炕27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第3章 節(jié)能型吊炕供暖系統(tǒng)的運行測試30-45
• 3.1 節(jié)能型吊炕供暖系統(tǒng)的提出30-31
• 3.2 實驗地點及概況31-33
• 3.3 測量參數(shù)及測試方法33-37
• 3.3.1 測量參數(shù)及測點布置33-34
• 3.3.2 測試方法及使用儀器34-37
• 3.4 測試結(jié)果分析37-43
• 3.4.1 炕板上表面溫度波動和分布37-39
• 3.4.2 炕煙氣進出口溫度及成分分析39-40
• 3.4.3 炕的熱效率40-41
• 3.4.4 炕對室內(nèi)熱環(huán)境的影響41-43
• 3.4.5 節(jié)能型吊炕的經(jīng)濟性43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第4章 節(jié)能型吊炕數(shù)值模型建立及求解45-56
• 4.1 物理模型45-46
• 4.2 數(shù)學模型及求解46-50
• 4.2.1 控制方程46-47
• 4.2.2 輻射模型47
• 4.2.3 湍流模型47-48
• 4.2.4 控制方程的離散48-49
• 4.2.5 松弛因子設置及方程求解49-50
• 4.3 邊界條件與材料物性參數(shù)的設置50-54
• 4.3.1 邊界條件設置50-54
• 4.3.2 材料物性參數(shù)設置54
• 4.3.3 收斂判斷依據(jù)54
• 4.4 網(wǎng)格劃分及無關(guān)性驗證54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 節(jié)能型吊炕煙氣流動換熱數(shù)值模擬56-81
• 5.1 節(jié)能型吊炕模型驗證56-59
• 5.2 節(jié)能型吊炕煙氣流動換熱數(shù)值模擬59-61
• 5.3 燃燒時間對吊炕熱工性能的影響61-66
• 5.4 煙氣入口速度對吊炕熱工性能的影響66-73
• 5.5 炕面蓄熱層厚度對炕面溫度的影響73-78
• 5.5.1 均勻蓄熱層厚度對炕面溫度的影響73-75
• 5.5.2 不均勻蓄熱層厚度對炕面溫度的影響75-78
• 5.6 節(jié)能型吊炕運行參數(shù)的確定78-80
• 5.7 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-89
• 致謝89

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本文編號：890976