微孔金属辐射顶板结构对传热特性影响的研究

发布时间：2017-04-30 20:06

  本文关键词：微孔金属辐射顶板结构对传热特性影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微孔金属顶板辐射空调系统是一种以空气为能量载体的辐射和对流传热共同作用的新型辐射空调系统,较传统辐射空调系统更为节能舒适。由微孔金属顶板与建筑天花顶及墙壁所构筑的顶棚静压箱是该辐射空调系统的蓄能换热场所,静压箱的换热能力直接影响微孔金属顶板辐射空调系统的传热效果。本文主要研究静压箱的结构对静压箱内载能空气的流动及传热特性的影响。理论上分析了顶棚静压箱内载能空气的流动与传热特征,得出送风速度、送风温度、静压箱几何结构、辐射顶板的孔径、开孔率及顶板材料是影响静压箱内载能空气流动及传热的主要因素,并分析了金属材料的性能对系统传热的影响以及顶板的安装方法,综合各种因素考虑得出铝板是最适合制成辐射微孔板的金属材料。设计并搭建了微孔金属辐射顶板空调系统的传热性能实验台,在送风温度为12℃,送风量分别为510m3/h和680m3/h的夏季工况下,对静压箱内载能空气的温度、顶板的温度以及载能空气的出流量进行了实验测量。结果表明:两种送风量下静压箱内的温度分布较为均匀,温差小于2℃;顶板表面的温度分布不够均匀,最大温差达2.5℃左右;载能空气的出流量只占总送风量的2%左右,其换气次数分别为0.68h-1和0.52h-1,单靠从微孔渗出的载能空气量是不足以提供室内所需的换气量,需要配合设置独立的新风入口。并对静压箱内载能空气的流动及传热特性进行数值模拟研究,得出的结论与实验相一致。本文还通过数值模拟的方法研究了不同顶板型式、不同高度以及不同孔径的顶棚静压箱内载能空气的流动及传热特性。综合得出微孔金属顶板辐射空调系统的传热效果最好。对比300mm、350mm、400mm、450mm和500mm这五种高度的静压箱内载能空气的传热及流动特点,得出高度在350mm左右顶板的换热效果最佳。对比相同开孔率下2mm、3mm及4mm孔径的顶板传热效果,得出同一开孔率下的顶板孔径越小顶板与载能空气之间的换热效果越好。通过以上研究,为顶棚静压箱的设计提供了理论支撑和实验依据,对微孔金属顶板新型辐射空调的推广应用有重大意义。
【关键词】：微孔金属顶板辐射空调系统 静压箱 流动与传热特性 几何结构 数值模拟
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10
• 1.2 研究现状10-13
• 1.2.1 国外辐射空调的研究现状11
• 1.2.2 国内辐射空调的研究现状11-12
• 1.2.3 微孔金属顶板辐射空调的研究现状12-13
• 1.3 本文主要工作及研究思路13-14
• 第二章 微孔金属辐射顶板传热分析及顶板材料性能研究14-28
• 2.1 微孔金属顶板辐射空调系统概述14-17
• 2.1.1 微孔金属顶板辐射空调系统构成14-15
• 2.1.2 微孔金属顶板辐射空调系统传热分析15-17
• 2.2 静压箱内载能空气的流动与传热17-22
• 2.2.1 静压箱的作用与特点17
• 2.2.2 静压箱内载能空气的流动分析17-20
• 2.2.3 静压箱内载能空气的传热分析20-21
• 2.2.4 载能空气的流动与传热影响因素分析21-22
• 2.3 顶板金属材料性能的研究22-25
• 2.3.1 发射率对传热的影响22-23
• 2.3.2 粗糙度对传热的影响23-24
• 2.3.3 热导率对传热的影响24-25
• 2.3.4 开孔率及孔径对传热的影响25
• 2.4 顶板材料的选取与安装25-27
• 2.4.1 金属板材的选取25-26
• 2.4.2 微孔板的几何参数26-27
• 2.4.3 辐射顶板空调系统顶板的安装27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 系统传热性能实验台搭建及实验研究28-41
• 3.1 实验台的设计28-33
• 3.1.1 系统构成与功能28-29
• 3.1.2 静压箱部分的设计29-31
• 3.1.3 水系统设计31-32
• 3.1.4 监测与控制系统32-33
• 3.2 实验研究33-37
• 3.2.1 实验的目的与内容33-34
• 3.2.2 实验方案34-37
• 3.3 实验结果与分析37-39
• 3.4 实验结论39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 静压箱内流动与传热的数值模拟研究41-64
• 4.1 数值模拟理论41-45
• 4.1.1 数值模拟方法41-42
• 4.1.2 数学模型建立42-43
• 4.1.3 物理模型的建立43-44
• 4.1.4 网格划分44-45
• 4.1.5 边界条件45
• 4.2 数值模拟结果及分析45-52
• 4.2.1 静压箱内流场的分析45-47
• 4.2.2 静压箱内温度场的分析47-48
• 4.2.3 静压箱内压力场的分析48-49
• 4.2.4 载能空气经微孔出流的研究49-50
• 4.2.5 顶板温度分布及传热效率50-52
• 4.3 不同顶板型式的静压箱数值模拟研究52-56
• 4.3.1 静压箱内流场的分析52-54
• 4.3.2 静压箱内温度的分析54
• 4.3.3 静压箱内压力场的分析54-55
• 4.3.4 顶板温度分布及传热效率55-56
• 4.4 不同结构下静压箱的流场计算56-63
• 4.4.1 不同高度下的流场分析56-58
• 4.4.2 不同高度下的温度场分析58-59
• 4.4.3 不同高度下的压力场分析59-60
• 4.4.4 不同高度下的顶板温度分布及传热效率60-61
• 4.4.5 不同孔径下的模拟研究61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-67
• 5.1 研究结论64-65
• 5.2 课题展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读学位期间主要的研究成果70-71
• 致谢71

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本文编号：337485