北方农村烟道型复合墙体流动换热分析

发布时间：2020-06-12 21:33

【摘要】：我国北方农村地区人口众多,农宅建筑面积占地广,冬季建筑采暖能耗远超出城市地区。建筑能耗过高的原因一是围护结构保温性能差,通过外墙传热造成的能耗损失大且墙体易出现结露、发霉等现象;二是北方农村地区供暖所用的火炕系统排烟及燃烧损失过大。解决北方农宅采暖能耗过高的问题,需要同时考虑到农宅的建筑特征以及农民的经济条件。因此本文在不增加农民经济负担的同时提出了既可以达到保温采暖的目的又可以降低建筑能耗的烟道型复合墙体。烟道型复合墙体是利用热烟气在烟道内流动换热来实现墙体的保温隔湿以及回收余热资源的功能。通过热工性能运行测试及数值模拟计算相结合的方法,研究分析墙体通过强化气固表面对流换热,以回收烟气余热来实现保温隔湿的功能,并给出相关热工性能参数的计算方法用于对墙体的烟道结构及运行参数进行合理的优选分析,为通过在墙体内添加烟道来进行余热回收和保温除湿方式的推广提供科学依据。采用多功能复合墙体测试实验台对墙体烟道内部的流动换热工况进行运行测试,热工性能测试参数主要为墙体内叶墙表面温度及热流密度。测件墙体表面温度在升温阶段持续上升至295.59K,运行80min后墙体表面温度升至峰值298.83K,随后墙体处于降温阶段,640min后墙体表面温度最终降至292.83K。墙体表面热流密度均值在运行过程中先降至谷值-29.8W/m2后升为-6.87W/m2。测试结果表明墙体可以实现保温隔湿以及回收烟气余热资源的功能。通过建立烟道型复合墙体的三维非稳态紊流和辐射耦合传热模型,对烟道型复合墙体的热工性能进行了模拟计算,将模拟计算所得墙体表面各测点瞬时温度及热流密度与实测数据对比分析可知,模拟计算的误差均值仅为5.42%,说明所建立的数学模型可以用来描述墙体的热工性能。为得到合理的烟道结构及运行参数,模拟分析不同烟道结构、保温层厚度、空腔厚度、折烟隔板宽度以及烟道进口流速对墙体热工性能的影响,得出保温层厚度取值60-80mm、空腔厚度取值60-40mm,以及设置20-80mm宽的折烟隔板的横洞烟道型复合墙体在烟道进口流速为0.95-1.55m/s的工况下运行时,其供热及保温性能效果更好。所得墙体的合理运行参数的取值范围及不同烟道结构的优选,为构建适合北方农村住宅的烟道型复合墙体的热工设计和使用维护提供依据和参考。
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文国外研究现状围护结构的类别57 年，特朗勃墙体第一次被提出，随之得到了广泛使用与推广利用太阳能资源改善室内热环境的空心通风墙体，结构如图 1-1在墙体上开设排风口可以将空调系统排风及地道风等通入墙内在排风口处设置风机以供空气流动。同时特朗勃墙体外表面装可以用来吸收太阳辐射并将其转为可利用热能，也可以利用风，改善室内热舒适性以及空气质量，有效降低建筑能耗8。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文国外研究现状围护结构的类别57 年，特朗勃墙体第一次被提出，随之得到了广泛使用与推广利用太阳能资源改善室内热环境的空心通风墙体，，结构如图 1-1在墙体上开设排风口可以将空调系统排风及地道风等通入墙内在排风口处设置风机以供空气流动。同时特朗勃墙体外表面装可以用来吸收太阳辐射并将其转为可利用热能，也可以利用风，改善室内热舒适性以及空气质量，有效降低建筑能耗8。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU832

【参考文献】

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本文编号：2710140