傾斜式太陽能煙囪強化自然通風(fēng)的研究

【摘要】：太陽能作為一種無污染、無公害、最清潔的能源,已經(jīng)得到了廣泛的開發(fā)和應(yīng)用,太陽能煙囪就是利用太陽能輻射加強自然通風(fēng)的一種動力結(jié)構(gòu)。太陽能煙囪大致可分為Trombe墻體式、豎直式及傾斜式三種形式,傾斜式相比其余兩種形式,具有更加均勻、流暢的速度場和溫度場,通風(fēng)量相比其余兩種也更大,是更加理想的通風(fēng)結(jié)構(gòu)。本文以傾斜式太陽能煙囪作為研究對象,對煙囪內(nèi)的傳熱過程進(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)出傾斜式太陽能煙囪通風(fēng)量的計算公式,并得到通風(fēng)量的影響因素。首先理論分析通風(fēng)量,并與Mathur的實驗結(jié)果進(jìn)行對比,理論計算誤差在1.6%-10%之間。相同條件下,選取煙囪尺寸H=3m、W=1m、D=0.5m,將豎直式太陽能煙囪通風(fēng)量與傾斜50°后傾斜式太陽能煙囪對比,發(fā)現(xiàn)相同結(jié)構(gòu)尺寸下,通風(fēng)量最高可增加11.52%。然后,采用Airpak軟件對傾斜式太陽能煙囪通風(fēng)性能的影響因素進(jìn)行模擬,結(jié)果顯示,流道內(nèi)氣流的溫度、速度都隨煙囪長度的增加而增加,煙囪長度的選取應(yīng)根據(jù)房間的大小及建造成本而選取最佳的煙囪長度,取3m為最佳;傾斜式太陽能煙囪內(nèi)氣流流速隨深度的增加先增加后減小,當(dāng)深度增加到0.7m時流速開始降低,煙囪的最佳深度應(yīng)為0.7m,西安地區(qū)傾斜式太陽能煙囪的最佳傾角應(yīng)為45°。最后,在確定傾斜式太陽能煙囪的最佳尺寸之后,采用Airpak軟件模擬傾斜式太陽能煙囪房間的室內(nèi)熱舒適性環(huán)境。模擬結(jié)果顯示,辦公室人員活動區(qū)域的溫度基本維持到26℃左右,風(fēng)速控制在0.25 m/s-0.3 m/s之間,PMV值基本處于-0.5PMV0.5之間,PPD值在10%以下,符合室內(nèi)熱舒適要求。圖71幅,表10個,參考文獻(xiàn)55篇。 【關(guān)鍵詞】：傾斜式太陽能煙囪 自然通風(fēng) 影響因素 熱舒適
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU834.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 本課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 實驗研究10-11
• 1.2.2 理論研究11-12
• 1.2.3 數(shù)值模擬12
• 1.3 傾斜式太陽能煙囪復(fù)合系統(tǒng)12-14
• 1.3.1 傾斜式太陽能煙囪復(fù)合Trombe墻體式通風(fēng)系統(tǒng)13
• 1.3.2 傾斜式太陽能煙囪復(fù)合蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)13-14
• 1.3.3 傾斜式太陽能煙囪復(fù)合地面蒸發(fā)冷卻降溫系統(tǒng)14
• 1.4 本課題的研究簡介14-15
• 1.4.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.4.2 擬解決的關(guān)鍵問題15
• 1.5 本章小結(jié)15-17
• 2 傾斜式太陽能煙囪強化自然通風(fēng)的理論分析17-25
• 2.1 傾斜式太陽能煙囪通風(fēng)原理介紹17-19
• 2.1.1 自然通風(fēng)原理17
• 2.1.2 傾斜式太陽能煙囪在風(fēng)壓、熱壓下的自然通風(fēng)17-18
• 2.1.3 傾斜式太陽能煙囪的通風(fēng)原理18-19
• 2.2 通風(fēng)量公式的推導(dǎo)19-22
• 2.2.1 公式計算的假設(shè)條件19
• 2.2.2 通風(fēng)量公式的推導(dǎo)19-22
• 2.3 通風(fēng)量公式的求解計算22-24
• 2.3.1 利用微積分求解22-23
• 2.3.2 利用程序求解23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 傾斜式太陽能煙囪不同影響因素的分析及與豎直式的對比25-33
• 3.1 計算分析25-30
• 3.1.1 驗證計算25-26
• 3.1.2 分析計算26-28
• 3.1.3 傾斜式太陽能煙囪通風(fēng)量計算結(jié)果的分析28-29
• 3.1.4 緯度對通風(fēng)量的影響29-30
• 3.2 與豎直式太陽能煙囪的對比30-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 4 傾斜式太陽能煙囪數(shù)值模擬分析33-51
• 4.1 軟件簡介33-34
• 4.1.1 Airpak軟件的模擬流程33
• 4.1.2 軟件計算步驟33-34
• 4.2 物理模型的建立34
• 4.3 選擇方程模型34
• 4.4 定義邊界條件34-35
• 4.5 劃分網(wǎng)格35-36
• 4.6 模擬計算36
• 4.7 模擬結(jié)果分析36-49
• 4.7.1 長度對煙囪內(nèi)部空氣流動的影響36-42
• 4.7.2 煙囪深度對自然通風(fēng)效果的影響42-46
• 4.7.3 煙囪傾角對自然通風(fēng)效果的影響46-49
• 4.8 本章小結(jié)49-51
• 5 室內(nèi)熱舒適環(huán)境模擬51-67
• 5.1 研究對象概況51-52
• 5.2 室外空氣溫度52
• 5.3 數(shù)值模擬方法52-54
• 5.3.1 方程模型52
• 5.3.2 輻射模型52
• 5.3.3 離散參數(shù)52-53
• 5.3.4 網(wǎng)格劃分53
• 5.3.5 邊界條件設(shè)定53-54
• 5.4 模擬結(jié)果分析54-65
• 5.4.1 該辦公室內(nèi)不同截面處速度場與溫度場的分布圖54-59
• 5.4.2 辦公室室內(nèi)熱舒適性指標(biāo)PMV、PPD分布圖59-65
• 5.5 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論及建議67-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文清單74-75
• 致謝75-76
• 附錄76-77

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