蓄热地面复合农村柴灶热水供暖的热性能研究

发布时间：2017-08-14 22:11

  本文关键词：蓄热地面复合农村柴灶热水供暖的热性能研究

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【摘要】：近年来,随着经济的发展我国农村住宅能耗不断增长,并且煤炭、电能等商品能取代了传统的秸秆、薪柴等非商品能成为农村能源结构的主要部分。但是由于供暖设备效率低以及单一的供暖方式,农村室内热环境没有太大改善,仍然存在着室内温度较低、夜晚室温下降过大等问题。我国农村具有丰富的生物质能和太阳能等可再生能源,在农村开发多热源互补集成供暖系统是非常必要且可行的。本文在本团队对蓄热地面实验及数学模型研究的基础上,对蓄热地面传热数学模型进行改进,通过模拟对蓄热地面的结构及使用温度进行分析,并对柴灶-散热器热水供暖系统进行了实验和模型研究,最终建立了以围护结构内表面温度为边界的太阳能-蓄热地面与柴灶-散热器系统数学模型,本文进行了如下的具体工作：首先,对柴灶-散热器供暖系统的供暖性能进行实验研究,分析了柴灶集热器集热功率、散热器散热功率以及系统中水和散热器的蓄热量,建立了非稳态的散热器数学模型和柴灶集热器得热量模型,对柴灶-散热器供暖系统进行动态模拟,并将模拟结果与实验值进行对比。其次,对蓄热地面的数学模型进行了改进,并通过实验验证了模型的准确性,采用数学模型对蓄热地面结构和不同供水温度下的散热量进行分析,得到结论：蓄热地面蓄热体的四周及底面设置保温层,且保温层厚度应不少于15cm,但上表面应不设置保温层,蓄热地面地埋管位置应距离蓄热体上表面20cm、距离蓄热体底面40cm,并且蓄热地面更适合作为补充供暖的散热末端,能够很好的利用太阳能集热器作为热源。最后,建立太阳能-蓄热地面系统数学模型,通过室内空气计算,将其与柴灶-散热器系统数学模型组合为以围护结构内表面温度为边界条件的太阳能-蓄热地面与柴灶-散热器复合供暖系统模型,并对系统进行动态模拟,对比相同散热量条件下联合供暖与柴灶-散热器单独供暖的室温,得到太阳能-蓄热地面系统复合柴灶-散热器供暖能够很好的维持室温的稳定、保证清晨室温不会过低的结论,并对复合供暖系统进行设计。
【关键词】：农村供暖 蓄热地面 太阳能 柴灶 散热器
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 课题的研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 蓄热技术11-13
• 1.2.2 农村热水供暖系统13-15
• 1.2.3 农村太阳能热利用15-17
• 1.3 存在问题及本文主要工作17-20
• 1.3.1 存在的问题17-18
• 1.3.2 本文的研究内容18-19
• 1.3.3 研究思路19-20
• 2 柴灶-散热器供暖系统供暖性能实验及其动态模拟研究20-34
• 2.1 柴灶-散热器供暖系统供暖性能实验研究20-28
• 2.1.1 实验方案20-24
• 2.1.2 实验结果分析24-28
• 2.2 柴灶-散热器供暖系统散热量动态模拟研究28-34
• 2.2.1 散热器散热量数学模型及其验证28-30
• 2.2.2 柴灶-散热器供暖系统动态模拟分析30-34
• 3 蓄热地面结构优化研究34-56
• 3.1 蓄热地面工作过程34
• 3.2 蓄热地面传热数学模型34-37
• 3.2.1 物理模型及基本假设34-35
• 3.2.2 数学模型35-37
• 3.3 蓄热地面传热数学模型实验验证37-43
• 3.3.1 实验方案37-41
• 3.3.2 蓄热地面模拟与实验对比41-43
• 3.4 蓄热地面结构优化43-53
• 3.4.1 蓄热地面是否需要上表面保温层43-47
• 3.4.2 蓄热地面地埋管深度47-51
• 3.4.3 蓄热地面底面保温层厚度51-53
• 3.5 供水温度对蓄热地面散热量的影响53-56
• 4 太阳能-蓄热地面与柴灶-散热器复合供暖系统动态模拟研究56-70
• 4.1 太阳能-蓄热地面与柴灶-散热器复合供暖系统原理56-57
• 4.2 太阳能-蓄热地面与柴灶-散热器复合供暖系统数学模型57-64
• 4.2.1 太阳能-蓄热地面供暖系统关键设备性能数学模型建立58-63
• 4.2.2 室内空气温度计算方法63-64
• 4.3 太阳能-蓄热地面与柴灶-散热器复合供暖系统动态模拟64-67
• 4.4 太阳能-蓄热地面与柴灶-散热器复合供暖系统设计67-70
• 4.4.1 换热器规格68
• 4.4.2 蓄热地面参数68
• 4.4.3 水箱规格及水温68-69
• 4.4.4 散热器片数69
• 4.4.5 柴灶燃料消耗量69
• 4.4.6 水泵控制69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76
• 攻读硕士学位期间参加科研项目76-77
• 致谢77-78

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本文编号：674964