日光温室热环境作用下不同蓄热材料的空气换热器蓄放热特性研究

发布时间：2017-04-09 18:00

  本文关键词：日光温室热环境作用下不同蓄热材料的空气换热器蓄放热特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文首先在试验数数据分析的基础上,分析了土壤空气换热器的动态换热过程及系统性能变化规律,对比了在试验工况下土壤空气换热器在晴天与阴天的换热特性。结果表明,晴天时土壤空气换热器的运行状态较好,换热器系统COP最高可达24.1,节能效益显著。其次建立了土壤空气换热器的三维瞬态模型。通过Fluent进行三维非稳态数值模拟,针对日光温室环境下的土壤空气换热器换热特性进行了研究。首先研究了不同入口风速对换热器换热性能的影响。当换热管入口空气温度相同时,随着入口风速的增加,地埋管进出口空气温差减小,出口处空气温度与土壤温度差值增大,即随着入口风速增大,换热管的有效换热长度增长。与此同时,系统的换热量和COP随着入口空气风速的增加呈现出先增后减的规律。通过模拟研究表明,在实验条件下,当入口风速达到5.5m/s时,系统换热量与COP达到最大值。再次,在得到系统的最佳运行风速之后,对换热器的蓄热层加入了四种显热蓄热材料,原土壤、工业废渣、蓄热混凝土与NaCl固体盐,并对其换热特性进行了研究。研究结果表明:NaCl固体盐作为蓄热层的填充材料不仅有良好的蓄热性能,并且其热稳定性良好。蓄热混凝土的蓄热性能与热平衡性次于NaCl固体盐。工业废料与土壤的蓄热性能都低于蓄热混凝土。工业废料虽然蓄热性能优于土壤,但是热平衡性却比土壤差。因此,就四种蓄热材料材料而言,在日光温室周期性热湿环境作用下,土壤空气换热器最佳蓄热材料应为NaCl固体盐。
【关键词】：土壤空气换热器 蓄热材料 三维非稳态模拟 风速 COP
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 现代日光温室的发展12-16
• 1.2.1 国外日光温室的发展12-13
• 1.2.2 国内日光温室的发展13-14
• 1.2.3 日光温室热湿环境及室内环境处理技术14-16
• 1.3 土壤空气换热器发展与应用16-17
• 1.4 蓄热材料17-18
• 1.5 土壤空气换热器国内外研究现状18-23
• 1.5.1 国内研究现状18-21
• 1.5.2 国外研究现状21-23
• 1.6 课题来源23
• 1.7 试验与模拟研究内容及方法23-25
• 1.7.1 研究意义23
• 1.7.2 研究内容与方法23-25
• 第二章 试验平台搭建及测点布置25-33
• 2.1 日光温室简介25-27
• 2.1.1 日光温室地理位置25
• 2.1.2 日光温室结构25-27
• 2.2 实验平台搭建27-29
• 2.2.1 风机与风口的设置28
• 2.2.2 水平地埋换热管与立管布置28-29
• 2.3 传感器的布设与调试29-33
• 2.3.1 传感器的检测与连接29-30
• 2.3.2 管内温湿度传感器布置30-31
• 2.3.3 土壤中温湿度传感器布置31-32
• 2.3.4 室外温度传感器布置32-33
• 第三章 试验仪器及数据测量33-37
• 3.1 试验仪器及测量方法33-36
• 3.1.1 风速仪33-34
• 3.1.2 GXF-II-4A管道斜流式风机34-35
• 3.1.3 LTM8901型温湿度传感器35
• 3.1.4 DS18B20型温度传感器35-36
• 3.2 试验数据的采集36-37
• 第四章 试验数据的处理37-45
• 4.1 试验结果分析37-45
• 4.1.1 室内外温差分析37-39
• 4.1.2 土壤内测点分析39-45
• 第五章 土壤空气换热器CFD数值计算方法45-63
• 5.1 FLUENT15.0 软件介绍45-50
• 5.1.1 网格技术46
• 5.1.2 数值解法46-49
• 5.1.3 模型的导入49
• 5.1.4 物理模型覆盖49
• 5.1.5 后期图像处理49-50
• 5.1.6 Fluent15.0 新功能50
• 5.2 几何模型的建立50-51
• 5.3 几何模型网格的建立51-52
• 5.4 土壤空气换热器物理模型52-53
• 5.5 土壤空气换热器数学模型53-55
• 5.5.1 流体力学控制方程53-55
• 5.5.2 控制方程的简化55
• 5.6 湍流模型55-61
• 5.6.1 k- e 双方程模型57
• 5.6.2 标准k-e湍流模型57-58
• 5.6.3 RNG k-e湍流模型58-59
• 5.6.4 可实现k-e湍流模型59-61
• 5.7 微分方程的求解61
• 5.7.1 显式算法61
• 5.7.2 隐式算法61
• 5.8 边界条件61-63
• 第六章 土壤空气换热器模型验证及结论63-83
• 6.1 网格独立性考察与有效性验证63-66
• 6.1.1 网格独立性考察63-65
• 6.1.2 网格有效性验证65-66
• 6.2 不同风速下模拟结果分析66-76
• 6.2.1 不同风速下系统换热量与COP分析66-70
• 6.2.2 不同风速下土壤空气换热器特征时间点温度沿管长方向变化规律70-73
• 6.2.3 不同风速下各测点温度值随时间变化分析73-76
• 6.3 不同蓄热材料模拟结果分析76-83
• 第七章 结论与展望83-85
• 7.1 结论83-84
• 7.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 硕士学位期间学术成果91

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 雷卫华;张俊芳;雷勤明;;漯河市滴灌在日光温室中的应用[J];河南水利;2005年03期

2 岳征强;王兆祥;;浅谈滴灌在日光温室中的应用[J];吉林水利;2007年S1期

3 陈立斌;介绍一种新型日光温室[J];农村能源;1998年05期

4 姚小平;建造日光温室应注意的问题[J];山西农业;1998年09期

5 ;能源信锦[J];能源研究与利用;2000年03期

6 ;日光温室的建造及利用[J];农家顾问;2000年12期

7 胡祥凯;日光温室要革命[J];中国民兵;2000年05期

8 刘建禹,翟国勋,鄂佐星,付大龙;日光温室供暖热耗量的度日计算法[J];农村能源;2001年05期

9 韩丽伟,李树青;浅谈滴灌在沈阳地区日光温室中的应用[J];吉林水利;2003年05期

10 胡斌;如何有效、合理的提高日光温室温度[J];机械研究与应用;2003年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈青云;;日光温室的实践与理论[A];《中国设施农业可持续发展》论坛论文资料汇编[C];2010年

2 王影;张晓文;邹岚;;日光温室绿色节能综合评估系统研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集[C];2009年

3 孙智辉;刘安成;;日光温室建造环境参数[A];2004年全省气象学术交流会论文集[C];2004年

4 徐刚毅;刘明池;许超;;提高日光温室性能的几点建议[A];《中国设施农业可持续发展》论坛论文资料汇编[C];2010年

5 须晖;谢玉玲;王蕊;李天来;;北方坡地不同跨度日光温室温光性能的比较研究[A];中国园艺学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年

6 李德;张学贤;张丙振;;日光温室内部气象要素测点布设研究[A];第28届中国气象学会年会——S11气象与现代农业[C];2011年

7 白义奎;刘文合;柴宇;车忠仕;佟国红;;防寒沟对日光温室横向地温的影响[A];中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会论文集[C];2004年

8 徐刚毅;周长吉;;不同保温墙体日光温室的性能测试与分析[A];2004年中国设施园艺学会学术年会文集[C];2004年

9 佟国红;李天来;王铁良;山口智治;白义奎;;大跨度日光温室室内微气候环境测试分析[A];2004年中国设施园艺学会学术年会文集[C];2004年

10 李天来;;论我国日光温室生产发展的制约因素与战略性调整[A];中国农业工程学会第七次会员代表大会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 韩玉梅邋焦旭周 阎德伦;民勤 建设万亩日光温室[N];甘肃经济日报;2007年

2 记者　马顺龙;武威大力发展日光温室[N];甘肃日报;2006年

3 记者　马顺龙;武威发展日光温室[N];甘肃日报;2006年

4 记者　马顺龙;民勤加快日光温室建设步伐[N];甘肃日报;2006年

5 马顺龙;古浪加快推进日光温室建设[N];甘肃日报;2006年

6 记者　马顺龙;武威大力发展日光温室[N];甘肃日报;2007年

7 本报记者　马顺龙;武威市日光温室产业发展势头强劲[N];甘肃日报;2007年

8 马顺龙;民勤支持农民为日光温室投保[N];甘肃日报;2007年

9 本报记者 张泽三 孙煜东 李平 杨大立 吴春梅;兴建日光温室 发展高效农业[N];武威日报;2006年

10 郭忠荣 杨书元;凉州日光温室发展势头强劲[N];武威日报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张勇;西北日光温室传热学简化模型构建及温光高效新结构初探[D];西北农林科技大学;2012年

2 王士超;黄土高原不同年限日光温室土壤养分供应特性[D];西北农林科技大学;2015年

3 韩亚东;辽沈日光温室能量平衡方程中几个主要分量模拟模型的构建[D];沈阳农业大学;2015年

4 李小芳;日光温室的热环境数学模拟及其结构优化[D];中国农业大学;2005年

5 郭正昊;北方地区日光温室生态动力学研究[D];吉林大学;2012年

6 张志录;下沉式日光温室土质墙体传热特性的研究[D];河南农业大学;2012年

7 白义奎;日光温室燃池—地中热交换系统研究[D];沈阳农业大学;2007年

8 袁洪波;日光温室封闭式栽培系统关键技术研究[D];中国农业大学;2015年

9 毕玉革;北方干寒地区日光温室小气候环境预测模型与数字化研究[D];内蒙古农业大学;2010年

10 王宏丽;相变蓄热材料研发及在日光温室中的应用[D];西北农林科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高文;不同结构日光温室生态比较研究[D];内蒙古农业大学;2002年

2 李学海;南阳市部分日光温室低效益的成因与对策初探[D];扬州大学;2006年

3 黄川容;北方日光温室风灾风险分析及预警[D];南京信息工程大学;2012年

4 孟育红;基于对象影像分析技术提取日光温室遥感信息方法研究[D];兰州大学;2012年

5 李石;高寒地区日光温室结构建模及优化软件研究[D];东北林业大学;2015年

6 高文波;主动采光蓄热型日光温室性能与机理的研究[D];西北农林科技大学;2015年

7 祁光斌;不同结构类型日光温室光热性能研究[D];甘肃农业大学;2015年

8 范毅;日光温室热环境作用下不同蓄热材料的空气换热器蓄放热特性研究[D];太原理工大学;2016年

9 任晓艳;白银市日光温室土壤养分动态研究[D];甘肃农业大学;2008年

10 辛本胜;日光温室温湿度预测模型研究[D];中国农业大学;2005年

  本文关键词：日光温室热环境作用下不同蓄热材料的空气换热器蓄放热特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：295781