【摘要】：目前渦發(fā)生器大多運(yùn)用于機(jī)械制造領(lǐng)域,在建筑領(lǐng)域的研究和運(yùn)用較少。以石河子大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場1連的太陽房作為研究對象,基于渦發(fā)生器強(qiáng)化換熱的理論,對梯形渦發(fā)生器的各要素進(jìn)行優(yōu)化,通過改變太陽房集熱墻腔體內(nèi)空氣流動形式,優(yōu)選一種對太陽房集熱墻強(qiáng)化換熱效率較高的梯形渦發(fā)生器。首先建立太陽能集熱墻系統(tǒng)和梯形渦發(fā)生器的物理模型和數(shù)學(xué)模型,然后利用數(shù)值計(jì)算的方法對附加不同類型的梯形渦發(fā)生器的太陽能集熱墻系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬。分析不同的梯形渦發(fā)生器尺寸參數(shù)和布置方式對太陽能集熱墻強(qiáng)化換熱效率的影響,其中包括梯形渦發(fā)生器的翼首高度、翼間距和列間距。選擇太陽房其中一間作為試驗(yàn)測試的具體對象,確定最優(yōu)的梯形渦發(fā)生器。模擬研究:當(dāng)翼首高度為變量因素時(shí),分別選定1cm、3cm、5cm作為翼首高度進(jìn)行模擬;當(dāng)翼間距為變量因素時(shí),分別選定0cm、1cm、1.5cm來布置梯形渦發(fā)生器的翼間距進(jìn)行模擬;當(dāng)列間距為變量因素時(shí),分別選定5cm、10cm、15cm作為列間距來布置梯形渦發(fā)生器進(jìn)行模擬。試驗(yàn)研究:選擇太陽房中一間的集熱墻作為試驗(yàn)測試的對象。測試主要分為三種工況:1)翼首高度分別為1cm、3cm和5cm的梯形渦發(fā)生器,測試并得出換熱系數(shù);2)翼間距為0cm、1cm和1.5cm的梯形渦發(fā)生器,測試并得出換熱系數(shù);3)列間距為5cm、10cm和15cm的梯形渦發(fā)生器,測試并得出換熱系數(shù)。模擬研究表明,當(dāng)翼首高度為3cm附近時(shí),梯形渦發(fā)生器的強(qiáng)化換熱效果最好,換熱效率達(dá)到了7.8 W/(m~2·K),1cm和5cm次之,換熱效率分別為7.5 W/(m~2·K)和7.3 W/(m~2·K);當(dāng)翼間距為1cm時(shí)梯形渦發(fā)生器對空氣的擾流最劇烈,所產(chǎn)生的渦旋數(shù)量最多強(qiáng)度也最大,綜合換熱效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于翼間距為0cm和1.5cm的梯形渦發(fā)生器,換熱系數(shù)達(dá)到8.3 W/(m~2·K),而翼間距為0cm和1.5cm時(shí)換熱系數(shù)卻只有7.6 W/(m~2·K)和7.9 W/(m~2·K):當(dāng)列間距為10cm時(shí)換熱效果最優(yōu)也最為明顯,換熱系數(shù)為8.5 W/(m~2·K),列間距按5cm和15cm布置的梯形渦發(fā)生器換熱效率較低,換熱系數(shù)分別為7.7 W/(m~2·K)和7.6 W/(m~2·K)。試驗(yàn)研究表明,翼首高度為3cm時(shí)梯形渦發(fā)生器換熱效果最優(yōu),換熱系數(shù)最高達(dá)到了8.6 W/(m~2·K);翼間距為1cm時(shí)換熱系數(shù)最大,換熱系數(shù)最大為8.7 W/(m~2·K);列間距為5cm時(shí)換熱效率最高,換熱系數(shù)最高為8.8 W/(m~2·K)。本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭挟?dāng)翼首高度為3cm、翼間距按1cm、列間距按5cm布置時(shí),梯形渦發(fā)生器的換熱效果最優(yōu)。實(shí)驗(yàn)研究實(shí)現(xiàn)了對梯形渦發(fā)生器的尺寸和布置方式的優(yōu)化,大幅度提高了傳統(tǒng)集熱墻的換熱效率。1)翼首高度和翼間距的優(yōu)化結(jié)果基本一致;2)列間距的優(yōu)化結(jié)果不同,造成的原因:模擬過程中氣候條件和實(shí)際測試的氣候條件有一定差距,考慮到實(shí)驗(yàn)過程中不確定因素過多,最終以模擬結(jié)果為準(zhǔn),最佳的梯形渦發(fā)生器的優(yōu)化模型為:翼首高度為3cm,翼間距為1cm,列間距為10cm的梯形渦發(fā)生器。
【圖文】：

路線以發(fā)現(xiàn)：國內(nèi)外對太陽能集熱墻空氣腔體的換熱效率研究不足；建筑領(lǐng)域的研究和運(yùn)用較少。發(fā)生器來改變腔體內(nèi)空氣的流動也提高了太陽能在建筑領(lǐng)域的利圖 1-1 被動式太陽能房集熱墻Fig. 1-1 thermal wall of passive solar hou

軟件中的設(shè)置子地區(qū)太陽能集熱墻為原型，進(jìn)行建模并模擬太陽能的過程，研究換熱規(guī)律。數(shù)的設(shè)置熱墻的墻體結(jié)構(gòu)為 370mm 厚的磚墻+100mm 厚的苯板度為 150mm，墻體上下共有個(gè) 4 個(gè)通風(fēng)口，通風(fēng)口的直心距為 1.5m。太陽能集熱板的太陽輻射吸收系數(shù)為 0.mm 的平板玻璃，太陽輻射透過系數(shù)為 0.85，，吸收系數(shù)。射參數(shù)的設(shè)置石河子地區(qū)的經(jīng)緯度設(shè)置經(jīng)度和緯度，地理位置設(shè)置為區(qū)為東八區(qū)，日期為 3 月 3 日 14 時(shí)，并且選擇 Fair W行模擬。并且可以通過太陽能計(jì)算器（Solar Calculato。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK513;TU18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2649409