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燃?xì)庠顡躏L(fēng)節(jié)能罩的研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-20 12:03:10
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燃?xì)庠顡躏L(fēng)節(jié)能罩的研究【摘要】:全球工業(yè)化進(jìn)程的飛速發(fā)展,導(dǎo)致了能源的大量消耗,能源緊缺問題也變得越來越明顯。雖然現(xiàn)在不斷開發(fā)新型能源的利用,但是作為能源主流的煤、石油、天然氣依然

【摘要】:全球工業(yè)化進(jìn)程的飛速發(fā)展,導(dǎo)致了能源的大量消耗,能源緊缺問題也變得越來越明顯。雖然現(xiàn)在不斷開發(fā)新型能源的利用,但是作為能源主流的煤、石油、天然氣依然占據(jù)著全球能源的主導(dǎo)地位,而這三種主流能源都屬于非可再生資源。在不斷的消耗之下,其存儲(chǔ)量也越來越少,節(jié)能也就成為現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的一個(gè)主題。 在我國,燃?xì)獾氖褂梅浅V泛,尤其是在家用燃?xì)庠罹叻矫娴氖褂谜紦?jù)了非常大的比例。燃?xì)庠钇骄鶡嵝首鳛楹饬咳細(xì)庠钊紵实闹饕笜?biāo),我國現(xiàn)階段的大部分燃?xì)庠钇骄鶡嵝什⒉桓?,造成了大量的能源浪費(fèi)。為了順應(yīng)全球節(jié)能的社會(huì)大趨勢,對于提高燃?xì)庠畹钠骄鶡嵝恃芯恳苍诓粩嗌罨,F(xiàn)階段,對燃?xì)庠罹叩墓?jié)能研究主要在集中于開發(fā)設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)的燃?xì)庠詈腿細(xì)庠罡綄傺b置研究。本文對燃?xì)庠罡綄傺b置擋風(fēng)節(jié)能罩進(jìn)行研究,分析其節(jié)能特性,為開發(fā)節(jié)能效果更好的擋風(fēng)節(jié)能罩提供依據(jù)。 本文借助CFD軟件FLUENT對某一家用燃?xì)庠钤诓皇褂脫躏L(fēng)節(jié)能罩和使用鐵質(zhì)、陶瓷、高硅氧三種不同類型的擋風(fēng)節(jié)能罩進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,通過計(jì)算結(jié)果得到燃?xì)庠钊紵臻g在各種情況下的溫度場。利用FLUENT前期處理軟件GAMBIT,建立物理模型。由連續(xù)性方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程、組分質(zhì)量傳輸方程、K方程和ε方程組成封閉的微分方程組,通過組分傳輸定義邊界條件,采用甲烷燃燒兩步反應(yīng)機(jī)理,設(shè)置穩(wěn)定的松弛因子,通過分離求解器計(jì)算得出模型燃燒空間內(nèi)溫度場。通過計(jì)算得出燃?xì)庠钤谑褂萌N不同類型的擋風(fēng)節(jié)能罩時(shí)燃燒空間溫度均比不使用擋風(fēng)節(jié)能罩時(shí)要高,其中燃燒空間溫度最高的為使用高硅氧擋風(fēng)節(jié)能罩。利用模擬計(jì)算得出的溫度場通過傳熱計(jì)算得到該燃?xì)庠钤诓皇褂脫躏L(fēng)節(jié)能罩時(shí)熱效率為39.6%,使用三種擋風(fēng)節(jié)能罩后熱效率均有提升,最高為使用高硅氧擋風(fēng)節(jié)能罩,能提升燃?xì)庠顭嵝手?2.6%。通過實(shí)驗(yàn)對比得到該燃?xì)庠畈皇褂霉?jié)能罩時(shí)平均熱效率最高為39.6%,使用鐵質(zhì)擋風(fēng)節(jié)能罩平均熱效率最高為44.2%,使用陶瓷擋風(fēng)節(jié)能罩平均熱效率最高為44.9%,使用高硅氧擋風(fēng)節(jié)能罩平均熱效率最高為52.8%。軟件模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都驗(yàn)證了擋風(fēng)節(jié)能罩在提高燃?xì)庠钇骄鶡嵝史矫嬗辛己玫男Ч? 借助對燃?xì)庠顡躏L(fēng)節(jié)能罩節(jié)能特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究,得到為了提高擋風(fēng)節(jié)能罩的節(jié)能效果,擋風(fēng)節(jié)能罩的外表面材料應(yīng)該選擇耐高溫且導(dǎo)熱系數(shù)低的材料,內(nèi)表面采用一層導(dǎo)熱系數(shù)高的材料,并且在內(nèi)壁設(shè)置一層催化燃燒的物質(zhì),同時(shí)預(yù)留一定的二次空氣入口。壁厚則應(yīng)先保證其耐熱強(qiáng)度,在此之上盡量減少擋風(fēng)節(jié)能罩所吸收的熱量。 【關(guān)鍵詞】:燃?xì)庠?/strong> 擋風(fēng)節(jié)能罩 燃燒 節(jié)能 平均熱效率
【學(xué)位授予單位】:青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:TU996.75;TS914.23
【目錄】:
  • 摘要9-11
  • Abstract11-13
  • 第1章 緒論13-23
  • 1.1 課題研究的背景和意義13-14
  • 1.1.1 能源的重要性13
  • 1.1.2 當(dāng)今世界能源短缺的現(xiàn)狀13-14
  • 1.2 燃?xì)獍l(fā)展歷史以及在世界能源的地位14-15
  • 1.3 燃?xì)庠谖覈氖褂矛F(xiàn)狀15-17
  • 1.4 燃?xì)庠畹陌l(fā)展歷史17-18
  • 1.5 燃?xì)庠畹墓?jié)能研究18-20
  • 1.6 燃?xì)庠顡躏L(fēng)節(jié)能罩的節(jié)能原理20
  • 1.7 燃?xì)庠钊紵臄?shù)值模擬20-22
  • 1.8 本文研究的主要內(nèi)容22-23
  • 第2章 控制方程與數(shù)學(xué)模型23-38
  • 2.1 基本控制方程23-26
  • 2.1.1 連續(xù)性方程23-24
  • 2.1.2 動(dòng)量守恒方程(N-S 方程)24-25
  • 2.1.3 能量守恒方程25
  • 2.1.4 組分質(zhì)量守恒方程25-26
  • 2.2 湍流模型26-32
  • 2.2.1 零方程模型26-27
  • 2.2.2 單方程模型(Spalart-Allmaras 模型)27
  • 2.2.3 對流傳熱傳質(zhì)模型27
  • 2.2.4 標(biāo)準(zhǔn) k-ε模型27-28
  • 2.2.5 RNG k-ε雙方程模型28-29
  • 2.2.6 帶旋流修正的 k-ε雙方程模型29
  • 2.2.7 標(biāo)準(zhǔn) k-ω模型29-30
  • 2.2.8 雷諾應(yīng)力方程模型(RSM)30-32
  • 2.3 燃燒模型32-35
  • 2.3.1 渦耗散模型(EDM)33
  • 2.3.2 渦耗散概念模型(EDC)33-34
  • 2.3.3 守恒標(biāo)量 (混合物分?jǐn)?shù)) 模型(PDF 模型)34
  • 2.3.4 層流火焰面模型34
  • 2.3.5 Zimont 模型34-35
  • 2.4 輻射模型35-38
  • 2.4.1 DTRM 模型35
  • 2.4.2 P-1 模型35-36
  • 2.4.3 Rosseland 模型36
  • 2.4.4 DO 模型36-38
  • 第3章 擋風(fēng)節(jié)能罩的數(shù)值模擬38-62
  • 3.1 數(shù)值模擬軟件 FLUENT38-41
  • 3.1.1 CFD 概述38
  • 3.1.2 FLUENT 軟件包介紹38-39
  • 3.1.3 數(shù)值計(jì)算方法39
  • 3.1.4 計(jì)算步驟39-41
  • 3.2 燃?xì)庠罱Y(jié)構(gòu)簡介41-43
  • 3.3 不使用擋風(fēng)節(jié)能罩的數(shù)值模擬43-49
  • 3.3.1 建立模型43-44
  • 3.3.2 設(shè)立邊界條件44-45
  • 3.3.3 數(shù)值模擬過程45-48
  • 3.3.4 模擬結(jié)果48-49
  • 3.4 鐵質(zhì)擋風(fēng)節(jié)能罩的數(shù)值模擬49-52
  • 3.5 陶瓷擋風(fēng)節(jié)能罩的數(shù)值模擬52-55
  • 3.6 高硅氧擋風(fēng)節(jié)能罩的數(shù)值模擬55-58
  • 3.7 數(shù)值模擬結(jié)果分析58-61
  • 3.8 小結(jié)61-62
  • 第4章 燃?xì)庠罴訜嵩囼?yàn)62-73
  • 4.1 實(shí)驗(yàn)器材62
  • 4.2 實(shí)驗(yàn)布置62
  • 4.3 實(shí)驗(yàn)過程62-66
  • 4.3.1 實(shí)驗(yàn)一62-63
  • 4.3.2 實(shí)驗(yàn)二63-64
  • 4.3.3 實(shí)驗(yàn)三64-65
  • 4.3.4 實(shí)驗(yàn)四65-66
  • 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析66-71
  • 4.5 模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比71-72
  • 4.6 小結(jié)72-73
  • 第5章 結(jié)論與展望73-75
  • 5.1 結(jié)論73-74
  • 5.2 展望74-75
  • 參考文獻(xiàn)75-79
  • 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-80
  • 致謝80


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