基于“三箱”模型保温材料多孔介质热质传递机理研究

发布时间：2017-10-11 07:18

  本文关键词：基于“三箱”模型保温材料多孔介质热质传递机理研究

  更多相关文章： “三箱”模型 保温材料 多孔介质 热质传递 导热系数

【摘要】：保温材料被广泛的应用于航空航天、热工设备、建筑装饰、家电产品等生产和生活的多个环节。作为一种典型的多孔介质,其热质传递过程复杂多变,目前的分析方法、分析模型、分析实验还存在一定的局限性。本文基于粗宏观表征体元RMV(representative macroscopic volume),建立了保温材料多孔介质热质传递的两类“三箱”模型,即:第一类“三箱”模型和第二类“三箱”模型。第一类“三箱”模型包括:第一类黑箱模型、第一类灰箱模型、第一类白箱模型;第二类“三箱”模型包括:第二类黑箱模型、第二类灰箱模型、第二类白箱模型。基于上述6种模型,进而建立了每种模型下的传热模型,推导了不同传热模型下计算导热系数的数学模型。数值计算了101.325KPa,70°C的干空气,在玻璃棉粗宏观表征体元中传递时的导热系数,据此分析了孔隙率、孔隙通道分布系数、平均迂曲度、孔隙通道倾斜角度与保温材料多孔介质导热系数的关系。得到:导热系数随孔隙率增大而减小,导热系数随平均迂曲度增大而增大,导热系数随孔隙通道分布系数增大而增大,导热系数随孔隙通道倾斜角度增大而增大四条重要结论。自主研制了一套保温材料导热系数测试装置,以孔隙率为35%的玻璃棉为例,进行了导热系数测试实验。通过实验数据和理论数据对比分析,两者误差范围,数值符合工程标准。证明本文基于粗宏观表征体元RMV所建立的“三箱”模型可直接用于分析保温材料多孔介质热质传递问题,并可用其分析计算保温材料多孔介质的导热系数。本文研究结论为开展保温材料多孔介质及其它多孔介质中的动量、能量和质量传递机制研究提供了借鉴和参考,同时,对保温材料生产制作工艺具有一定科学指导意义。
【关键词】：“三箱”模型 保温材料 多孔介质 热质传递 导热系数
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU551
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 前言9-18
• 1.1 研究背景9-10
• 1.1.1 中国能源消费现状9
• 1.1.2 保温材料的重要性9-10
• 1.1.3 保温材料的种类10
• 1.1.4 保温材料研究现状10
• 1.2 多孔介质10-16
• 1.2.1 多孔介质的定义10
• 1.2.2 多孔介质热质传递的重要意义10-11
• 1.2.3 多孔介质热质传递国内研究进展11-14
• 1.2.4 多孔介质热质传递国外研究进展14-16
• 1.3 本文研究内容16-18
• 第二章 保温材料多孔介质的RMV研究方法18-23
• 2.1 多孔介质研究的基本方法18
• 2.2 多孔介质的RMV研究方法18-19
• 2.3 多孔介质的基本参数19-22
• 2.3.1 孔隙率19
• 2.3.2 迂曲度19-20
• 2.3.3 固体颗粒尺寸20
• 2.3.4 孔隙尺寸20
• 2.3.5 比面20
• 2.3.6 渗透率20-21
• 2.3.7 水力传导系数21
• 2.3.8 饱和度21
• 2.3.9 毛细压力21-22
• 2.4 多孔介质热质传递过程22
• 2.4.1 国内外目前多孔介质热质传递研究重点22
• 2.4.2 多孔介质中的传热过程22
• 2.4.3 多孔介质中的传质过程22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 基于RMV的“三箱”模型23-33
• 3.1 第一类“三箱”模型23-27
• 3.1.1 第一类黑箱模型23
• 3.1.2 第一类黑箱传热串联模型23-24
• 3.1.3 第一类黑箱传热并联模型24
• 3.1.4 第一类灰箱模型24-25
• 3.1.5 第一类灰箱传热模型25
• 3.1.6 第一类白箱模型25-26
• 3.1.7 第一类白箱传热模型26-27
• 3.2 第二类“三箱”模型27-32
• 3.2.1 第二类黑箱模型27
• 3.2.2 第二类黑箱传热串联模型27-28
• 3.2.3 第二类黑箱传热并联模型28-29
• 3.2.4 第二类灰箱模型29
• 3.2.5 第二类灰箱传热先串联后并联模型29-30
• 3.2.6 第二类灰箱传热先并联后串联模型30-31
• 3.2.7 第二类白箱模型31
• 3.2.8 第二类白箱传热模型31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 基于“三箱”模型数值计算及结果分析33-38
• 4.1 第一类“三箱”模型数值计算和结果分析33-36
• 4.1.1 第一类黑箱传热模型导热系数计算33-34
• 4.1.2 第一类灰箱传热模型导热系数计算34
• 4.1.3 第一类白箱传热模型导热系数计算34-36
• 4.2 第二类“三箱”模型数值计算和结果分析36-37
• 4.2.1 第二类黑箱传热模型导热系数计算36
• 4.2.2 第二类灰箱传热模型导热系数计算36-37
• 4.2.3 第二类白箱传热模型导热系数计算37
• 4.3 本章小结37-38
• 第五章 实验验证及对比分析38-45
• 5.1 实验装置介绍38
• 5.2 实验原理38-39
• 5.3 实验数据39-41
• 5.4 实验结果对比分析41-44
• 5.5 本章小结44-45
• 第六章 结论与展望45-47
• 6.1 结论45
• 6.2 展望45-47
• 参考文献47-56
• 发表文章目录56-60
• 参加科研情况60-61
• 参加学术会议情况61-62
• 获奖情况62-63
• 致谢63-64

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