地铁废热回收用换热器的结构优化与换热效果预测
发布时间：2024-05-11 11:10
地铁列车在运行过程中产生大量废热释放到隧道空气中。以往学者尝试利用地埋管换热器回收地铁隧道周围土壤中的废热,或者在隧道排风井设置对流型空气换热器回收隧道空气中的废热,但是存在土壤热失衡、回收热量较少或者易受外界环境影响、热回收效率低等问题,难以推广应用。由于地铁列车产生的废热大部分直接释放到了地铁车站段隧道空气中,因此通过分析地铁隧道内空气流动和温度分布特征,提出一种用于回收地铁车站隧道空气废热带有纵向翅片的管排式换热器,该管排式换热器悬挂于地铁隧道侧壁,靠近地铁隧道废热产生源地铁列车,依靠制冷剂和空气的换热提取隧道内空气中的废热。本文调研分析地铁隧道内空气流速变化规律,将复杂的换热器工作条件简化为无车通过时的自然对流换热和有列车通过时活塞风作用下的受迫对流换热两种情形。通过分析纵向翅片管换热器与地铁隧道内空气的自然对流换热过程,建立了纵向翅片管换热器的传热模型,并通过数值计算的方法对模型进行了求解。利用数值模拟方法,分析了自然对流情况下纵向翅片单管的结构参数对其换热性能的影响规律。此外,计算分析多个纵向翅片管组成的换热器管排在隧道中的安装位置和排管间距对其换热性能的影响。利用理论分析...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 地铁废热回收系统研究现状
1.2.2 地铁废热回收用换热器研究现状
1.3 论文目的及主要研究内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方法
1.3.4 研究路线
2 地铁废热回收用换热器结构优化研究的理论基础
2.1 地铁隧道环境参数与结构特点
2.1.1 地铁隧道环境调研结果
2.1.2 地铁隧道结构特点
2.1.3 地铁废热回收用换热器的形式确定
2.2 对流换热理论及结构优化参数选取
2.2.1 强化对流换热理论分析
2.2.2 结构优化参数的选取
2.3 本章小结
3 自然对流情况下纵向翅片单管的结构优化
3.1 纵向翅片单管自然对流条件下传热模型
3.1.1 物理模型
3.1.2 数学模型及边界条件
3.2 数值计算方法介绍
3.2.1 数值计算方法
3.2.2 网格划分方法及参数设置
3.2.3 计算区域的选取
3.2.4 网格无关性验证
3.3 计算结果与分析
3.3.1 流场分析
3.3.2 翅片数目的影响
3.3.3 翅片高度的影响
3.3.4 翅片厚度的影响
3.3.5 翅片夹角的影响
3.4 本章小结
4 自然对流纵向翅片冷管排在地铁隧道空间的换热分析
4.1 纵向翅片冷管排自然对流条件下传热模型
4.1.1 物理模型
4.1.2 数学模型及边界条件
4.2 数值计算方法介绍
4.2.1 数值计算方法介绍
4.2.2 网格划分及参数设置
4.2.3 网格无关性检验
4.3 计算结果与分析
4.3.1 流场分析
4.3.2 墙距对翅片管排自然对流换热的影响
4.3.3 管距对翅片管排自然对流换热的影响
4.4 本章小结
5 强迫对流情况下纵向翅片管在的结构优化
5.1 纵向翅片管管外换热及流动的理论基础
5.1.1 假设
5.1.2 纵向翅片管的换热与流动模型
5.1.3 纵向翅片管管外换热实验关联式的确定
5.1.4 性能参数计算方法
5.2 纵向翅片管管外换热与流动规律分析
5.2.1 不同结构的纵向翅片管外换热与流动特性分析
5.2.2 纵向翅片管管外换热及流动规律总结
5.3 本章小结
6 地铁废热回收用换热器在地铁隧道环境中的换热效果预测
6.1 地铁列车运行时间表
6.2 地铁隧道活塞风调研数据
6.3 地铁废热回收用换热器的换热效果预测
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果
附录
致谢
本文编号：3969867
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 地铁废热回收系统研究现状
1.2.2 地铁废热回收用换热器研究现状
1.3 论文目的及主要研究内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方法
1.3.4 研究路线
2 地铁废热回收用换热器结构优化研究的理论基础
2.1 地铁隧道环境参数与结构特点
2.1.1 地铁隧道环境调研结果
2.1.2 地铁隧道结构特点
2.1.3 地铁废热回收用换热器的形式确定
2.2 对流换热理论及结构优化参数选取
2.2.1 强化对流换热理论分析
2.2.2 结构优化参数的选取
2.3 本章小结
3 自然对流情况下纵向翅片单管的结构优化
3.1 纵向翅片单管自然对流条件下传热模型
3.1.1 物理模型
3.1.2 数学模型及边界条件
3.2 数值计算方法介绍
3.2.1 数值计算方法
3.2.2 网格划分方法及参数设置
3.2.3 计算区域的选取
3.2.4 网格无关性验证
3.3 计算结果与分析
3.3.1 流场分析
3.3.2 翅片数目的影响
3.3.3 翅片高度的影响
3.3.4 翅片厚度的影响
3.3.5 翅片夹角的影响
3.4 本章小结
4 自然对流纵向翅片冷管排在地铁隧道空间的换热分析
4.1 纵向翅片冷管排自然对流条件下传热模型
4.1.1 物理模型
4.1.2 数学模型及边界条件
4.2 数值计算方法介绍
4.2.1 数值计算方法介绍
4.2.2 网格划分及参数设置
4.2.3 网格无关性检验
4.3 计算结果与分析
4.3.1 流场分析
4.3.2 墙距对翅片管排自然对流换热的影响
4.3.3 管距对翅片管排自然对流换热的影响
4.4 本章小结
5 强迫对流情况下纵向翅片管在的结构优化
5.1 纵向翅片管管外换热及流动的理论基础
5.1.1 假设
5.1.2 纵向翅片管的换热与流动模型
5.1.3 纵向翅片管管外换热实验关联式的确定
5.1.4 性能参数计算方法
5.2 纵向翅片管管外换热与流动规律分析
5.2.1 不同结构的纵向翅片管外换热与流动特性分析
5.2.2 纵向翅片管管外换热及流动规律总结
5.3 本章小结
6 地铁废热回收用换热器在地铁隧道环境中的换热效果预测
6.1 地铁列车运行时间表
6.2 地铁隧道活塞风调研数据
6.3 地铁废热回收用换热器的换热效果预测
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果
附录
致谢
本文编号：3969867
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