新型节能柴灶和火墙内置集热器热工性能研究

发布时间：2017-09-16 16:29

  本文关键词：新型节能柴灶和火墙内置集热器热工性能研究

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【摘要】：随着农村经济的不断发展,生活水平的日益提高,人们对室内热舒适环境的要求也在逐渐提高。但农业科技的进步使得农民对生物质燃料的利用率逐年下降,供暖能耗逐渐转向商品能源。将剩余的生物质燃料进行露天焚烧,不但增加了能源危机的压力,而且造成了严重的环境污染。如何提高生物质燃料的利用率、改善农村能源消耗结构,将成为人们关注的焦点。农村生活用能一般是通过燃烧生物质柴灶提供的,其中包括炊事用能、生活热水用能以及室内供暖用能。如何提高生物质柴灶对燃料热量的利用率已逐渐引起人们的重视。目前已有的内置水集热器的生物质柴灶,其本体热量利用率可达到70%以上。本文的主要研究内容是在此柴灶的基础上,为降低加工材料和费用对灶体结构进行改进,并通过实验测试,分析新型节能柴灶的热性能。同时通过控制变量法改变实验条件,探究柴灶内部因素和外部因素对柴灶热性能的影响。通过实验测试和对比分析可知,新型节能柴灶本体热量利用率平均可达到72%左右,综合热效率可达到84%。灶内积灰和挡火圈的存在,有利于提高炊事得热百分比,但会降低集热器得热百分比,对于烟气热量影响不大,最终导致柴灶对燃料的热量利用率分别下降2.41%和7.07%。燃料质量的改变会延长系统在蒸发阶段的时间,增加其得热量,并不影响柴灶热量利用率。系统末端形式的不同导致各个阶段中柴灶各部分得热百分比略有差距,但对柴灶本体热量利用率影响不大。将新型节能柴灶供暖系统与火炕联合使用,其供热效率可达68%。根据大量实验测试结果,总结出新型节能柴灶各部分得热量与燃料总热量的关系式,可根据室内热量需求,利用关系式求得所需不同燃料的质量。基于新型节能柴灶集热器的结构,结合目前北方地区使用较为普遍的火墙式火炕供暖系统,本文中设计了一种新型火墙内置集热器,其凹槽型结构使受热面积增加至原来的2倍。经过实验测试分析可知,此系统将火墙的供热效率由原来的35%提高至68%。通过对供暖设备的不断研发和改进,农村供暖系统的供热效率不断得到改善,大大提高了生物质燃料的利用率,降低了煤炭等商品能源的使用,对于改善环境质量和推动节能减排政策的发展具有重要意义。
【关键词】：柴灶 供暖系统 生物质燃料 集热器 农村建筑节能
【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9-17
• 1.1 课题研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 柴灶的发展11-13
• 1.2.2 火墙式火炕的发展13-15
• 1.3 本文主要内容15-17
• 1.3.1 目前存在问题15-16
• 1.3.2 本文研究内容16-17
• 2 系统测试与实验改进17-32
• 2.1 柴灶结构17-18
• 2.2 实验原理方程18-22
• 2.3 实验方案设计22-31
• 2.3.1 测试内容22-25
• 2.3.2 系统设计25-27
• 2.3.3 实验工况与步骤27-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 新型节能柴灶热工性能测试分析32-45
• 3.1 标准实验中新型节能柴灶热性能分析32-35
• 3.2 灶内积灰对新型节能柴灶热性能的影响35-40
• 3.3 挡火圈对新型节能柴灶热性能的影响40-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 外部因素对新型节能柴灶热性能的影响45-62
• 4.1 燃料质量变化的影响45-52
• 4.1.1 燃烧玉米芯的实验工况45-48
• 4.1.2 燃烧木柴的实验工况48-52
• 4.2 实验方法改进前后数据对比分析52-56
• 4.3 系统散热末端形式的影响56-61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 新型节能柴灶供热性能经验公式的建立与应用62-71
• 5.1 新型节能柴灶供热性能经验公式的建立62-66
• 5.1.1 各阶段中炊事得热分析62-63
• 5.1.2 各阶段中集热器得热分析63-64
• 5.1.3 各阶段中炊事与集热器得热分析64-66
• 5.1.4 柴灶热量分配分析66
• 5.2 新型节能柴灶热量分配经验公式的应用66-70
• 5.3 本章小结70-71
• 6 新型火墙内置集热器系统的设计与应用71-93
• 6.1 新型火墙内置集热器结构71-73
• 6.2 实验原理方程与系统设计与实验台的建73-81
• 6.2.1 实验原理方程73-75
• 6.2.2 系统设计与实验75-81
• 6.3 新型火墙内置集热器系统热工性能分析81-91
• 6.3.1 火墙供热系统供热量计算与供暖效果81-87
• 6.3.2 新型集热器供热性能与火墙表面温度对比分析87-91
• 6.4 本章小结91-93
• 结论93-95
• 参考文献95-98
• 附录1 东侧柴灶清灰前燃烧4kg玉米芯实验烟气热量计算表98-99
• 附录2 东侧柴灶清灰前燃烧5kg玉米芯实验烟气热量计算表99-100
• 附录3 东侧柴灶清灰后燃烧4kg玉米芯实验烟气热量计算表100-101
• 附录4-1 西侧柴灶燃烧4kg玉米芯实验烟气热量计算表101-102
• 附录4-2 西侧柴灶燃烧4kg玉米芯实验烟气热量计算表102-103
• 附录5 西侧柴灶燃烧8kg米芯实验烟气热量计算表103-104
• 附录6 西侧柴灶燃烧12kg玉米芯实验烟气热量计算表104-106
• 附录7 东侧柴灶燃烧8kg玉米芯实验烟气热量计算表106-108
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况108
• 攻读硕士学位期间参加科研项目108-109
• 致谢109-110

【参考文献】

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本文编号：864160