水泥基碳纤维地暖的电热性能仿真模拟分析及耐久性研究

发布时间：2018-04-01 10:16

本文选题：碳纤维带地暖　切入点：电热升温　出处：《湖南大学》2015年硕士论文

【摘要】：随着社会科学技术的进步,各种各样的电热地暖系统不断被研发和应用,但随着生活水平的提高,已有的电热系统在应用的便捷程度、环保和性价比方面慢慢地不能满足人们的居家生活,因此,有必要利用现代化的新材料和新概念对新型的电热地暖系统作进一步探究。本文首先对各类地暖系统的性能特点和研发状况经行了总结,在此基础上提出了新型的碳纤维带电热系统。碳纤维带电热地暖系统是基于碳纤维通电发热的原理而产生的,由于碳纤维材料已经市场化,性价比高,性质稳定且耐久性好,施工方便,因此可以作为发热载体材料。文中利用有限元软件ANSYS对该电热系统进行了理论分析及优化,同时总结了各类影响升温效果的因素,综合改善了碳纤维带地暖的发热效果,并进行了耐久性的研究。1、本文运用ANSYS对试验模型进行了理论分析,理论分析结果与试验数据对比研究,其中包含所有温度传感器所测数据与理论值的对比,并详细的介绍了水泥砂浆材料的参数敏感性分析及整个模型的优化设计;2、有限元分析时,通过荷载步文件加载的方法分析了实际的温控循环试验,研究在不同初始温度条件下升温的效果,并通过与试验数据的对比,研究理论边界条件与实际环境的差异对实际升温效果的影响;3、运用ANSYS软件设计多组参数变量,研究了发热功率、不同类型的地板砖及碳纤维带的埋置深度对升温的影响。对比分析了在各种参数组合下的分界面温度和模型表面温度,总结了在不同环境下的升温特点;4、研究了碳纤维电热系统的耐久性能,并检测了碳纤维的力学性能。此外,设计不同的加热时间来探究碳纤维带的电阻变化,并对试样进行弯曲力学性能测试,研究碳纤维带电阻受挠度的影响。本文的研究表明,有限元软件ANSYS能很好的模拟升温试验,且理论值与试验数据拟合良好;优化设计、参数敏感性分析、温控数值模拟及多组参数变量的研究为实际工程提供了指导性的建议,节省了大量的试验时间和材料,提高了工作的效率。同时试验表明,碳纤维带电热系统是一种电阻稳定、耐久性良好的新型绿色环保电热系统,能满足现代的居家生活。
[Abstract]:This paper makes a theoretical analysis and optimization of the electric heating system by means of ANSYS . Carbon fiber electric heating system is a kind of new green environmental protection electric heating system with stable resistance and good durability , which can meet the modern home life .

【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832

【参考文献】