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相變蓄熱技術(shù)應(yīng)用于溫室大棚中的傳熱和節(jié)能特性研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-20 12:11:04
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相變蓄熱技術(shù)應(yīng)用于溫室大棚中的傳熱和節(jié)能特性研究【摘要】:為滿足不同地區(qū),不同季節(jié),不同氣候條件下農(nóng)作物和花卉的生長(zhǎng)需要,溫室大棚應(yīng)運(yùn)而生。溫室大棚又稱太陽(yáng)能溫室,設(shè)計(jì)之初就是期望

【摘要】: 為滿足不同地區(qū),不同季節(jié),不同氣候條件下農(nóng)作物和花卉的生長(zhǎng)需要,溫室大棚應(yīng)運(yùn)而生。溫室大棚又稱太陽(yáng)能溫室,設(shè)計(jì)之初就是期望利用太陽(yáng)的能量,提高塑料大棚內(nèi)或玻璃房?jī)?nèi)的空氣溫度,以滿足植物生長(zhǎng)的溫度要求。溫室大棚反季節(jié)性、反地域性的功能特點(diǎn)使其為花卉、蔬菜等植物的生長(zhǎng)提供了一個(gè)適宜的小氣候環(huán)境。但是,由于溫室效應(yīng)及太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較高等原因,白天,溫室大棚內(nèi)的空氣溫度一股較高,多需通風(fēng)換氣,無(wú)形中浪費(fèi)了一定能量;而到夜間,由于傳統(tǒng)溫室大棚結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,蓄熱和保溫性能差,隨著室外空氣溫度的降低,冬季夜間又多需供暖。因此,在溫室大棚內(nèi)添加蓄熱性較強(qiáng)的相變材料白天蓄存溫室內(nèi)多余的太陽(yáng)能,并為夜間供暖所用,其意義重大。 我國(guó)北方地區(qū),冬季日照率高且輻射量大,太陽(yáng)能資源利用潛力巨大。本課題正是基于上述溫室大棚本身結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑特點(diǎn)和相變材料的被動(dòng)蓄放熱特性,提出將所研制的復(fù)合相變蓄能墻體材料應(yīng)用于普通溫室大棚墻體內(nèi)表面,構(gòu)成集熱蓄熱墻式被動(dòng)式太陽(yáng)能溫室,簡(jiǎn)稱相變溫室大棚。此種相變溫室大棚正是利用相變材料恒溫或近似恒溫條件下能夠吸收和釋放大量相變潛熱的被動(dòng)蓄放熱特性,白天蓄存溫室大棚內(nèi)多余的太陽(yáng)能,夜間當(dāng)棚內(nèi)空氣溫度低于其相變溫度時(shí),釋放出其白天蓄存的能量,完全或部分替代夜間采暖,降低溫室內(nèi)空氣溫度的晝夜波動(dòng)性,達(dá)到太陽(yáng)能利用的“時(shí)間轉(zhuǎn)移”和“削峰填谷”的目的。 在上述節(jié)能理念的基礎(chǔ)上,首先,搭建了相變溫室與普通溫室的縮尺寸實(shí)驗(yàn)臺(tái),并進(jìn)行了反復(fù)和長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)加熱與不加熱方案下實(shí)驗(yàn)結(jié)果的具體分析可知,當(dāng)平均室外空氣溫度較高(10℃左右),白天太陽(yáng)輻射強(qiáng)度強(qiáng)烈時(shí),即使不加熱相變溫室也能表現(xiàn)出很好的節(jié)能特性;而在加熱方案條件下,當(dāng)保證夜間溫室大棚內(nèi)空氣溫度高于相變材料的相變溫度2~3℃左右(實(shí)驗(yàn)方案Ⅰ)時(shí),相變溫室大棚較普通溫室大棚即能達(dá)到很好的節(jié)能效果,其耗電節(jié)能率η達(dá)6.3%。 在初步實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,采用傳熱學(xué)的方法,建立了溫室內(nèi)空氣的數(shù)學(xué)傳熱控制方程,提出采用顯熱容法求解相變傳熱問題,并引入等價(jià)比熱的概念,把三個(gè)方程描述的相變問題轉(zhuǎn)化成了在整個(gè)計(jì)算區(qū)域中的一個(gè)“單相”非線性導(dǎo)熱問題,并以此求解相變溫室大棚的傳熱問題。利用Matlab7.0編程軟件自編了相變溫室程序,并進(jìn)行了模擬計(jì)算,討論了相變材料的熱工參數(shù)(相變溫度、相變焓、比熱、密度、導(dǎo)熱系數(shù)等)對(duì)相變溫室大棚傳熱規(guī)律和節(jié)能特性的影響,并與普通溫室大棚的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,初步評(píng)價(jià)了相變墻體的節(jié)能特性。結(jié)果表明,復(fù)合相變蓄能墻體材料應(yīng)用于北京地區(qū),當(dāng)其最佳密度為1200kg/m~3,最佳導(dǎo)熱系數(shù)為0.6W/(mK),最佳相變焓為120kJ/kg,最佳相變材料層的厚度為30mm,最佳相變溫度為20℃時(shí),其供暖節(jié)能率η約為2.4%。 最后,針對(duì)北京、拉薩等氣象條件不同的五個(gè)地區(qū),進(jìn)行了相變溫室與普通溫室的模擬計(jì)算,討論了復(fù)合相變蓄能墻體對(duì)不同地區(qū)溫室大棚耗煤量和北墻內(nèi)表面溫度的影響規(guī)律,初步評(píng)價(jià)了相變溫室大棚在不同地區(qū)應(yīng)用的可行性及節(jié)能特性。 本論文通過被動(dòng)式太陽(yáng)能溫室大棚本身結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑特點(diǎn)及相變材料的被動(dòng)蓄放熱特性的有利結(jié)合,必將推動(dòng)太陽(yáng)能利用的新的發(fā)展空間,為“社會(huì)主義新農(nóng)村”建設(shè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展及節(jié)約能源開辟了一條可行的途徑,并為相變蓄能墻體應(yīng)用于溫室大棚中或普通住宅建筑中有效利用太陽(yáng)能等可再生能源提供了一定的參考。 【關(guān)鍵詞】:溫室大棚 復(fù)合相變蓄能墻體 實(shí)驗(yàn)研究 模擬計(jì)算 節(jié)能
【學(xué)位授予單位】:北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2008
【分類號(hào)】:S625
【目錄】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-11
  • 第1章 緒論11-22
  • 1.1 問題的提出11-13
  • 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
  • 1.2.1 溫室大棚的構(gòu)筑特點(diǎn)及其傳熱特性研究14-15
  • 1.2.2 相變蓄熱技術(shù)的研究15-18
  • 1.3 研究?jī)?nèi)容及特色18-21
  • 1.3.1 研究?jī)?nèi)容18-20
  • 1.3.2 主要研究思路20-21
  • 1.3.3 研究特色21
  • 1.4 本章小結(jié)21-22
  • 第2章 相變蓄熱技術(shù)應(yīng)用于溫室大棚中的可行性22-35
  • 2.1 太陽(yáng)能溫室的構(gòu)筑特點(diǎn)22-24
  • 2.1.1 基本構(gòu)成22-23
  • 2.1.2 基本傳熱特性23-24
  • 2.2 被動(dòng)式太陽(yáng)能溫室的構(gòu)筑特點(diǎn)24-26
  • 2.3 相變蓄熱技術(shù)26-29
  • 2.3.1 相變材料26-27
  • 2.3.2 相變材料的蓄放熱特點(diǎn)27-29
  • 2.3.3 相變材料的遴選原則29
  • 2.4 復(fù)合相變蓄能墻體材料的研制29-34
  • 2.4.1 材料基本特性29-30
  • 2.4.2 材料熱物性參數(shù)30-31
  • 2.4.3 材料蓄放熱性能實(shí)驗(yàn)31-34
  • 2.5 本章小結(jié)34-35
  • 第3章 相變溫室大棚熱工性能的實(shí)驗(yàn)研究35-64
  • 3.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建35-39
  • 3.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)筑原理35-36
  • 3.1.2 復(fù)合相變蓄能墻體材料的添加36-38
  • 3.1.3 電加熱系統(tǒng)38-39
  • 3.2 實(shí)驗(yàn)儀器39-43
  • 3.2.1 熱電偶39-40
  • 3.2.2 數(shù)據(jù)采集儀40
  • 3.2.3 太陽(yáng)直射輻射儀40-42
  • 3.2.4 太陽(yáng)總輻射儀42-43
  • 3.2.5 自記儀43
  • 3.3 實(shí)驗(yàn)原理及測(cè)試方案43-45
  • 3.3.1 測(cè)點(diǎn)布置43-44
  • 3.3.2 保溫控制44-45
  • 3.3.3 加熱控制45
  • 3.4 實(shí)驗(yàn)方案及目的45-46
  • 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論46-63
  • 3.5.1 不加熱實(shí)驗(yàn)46-51
  • 3.5.2 加熱實(shí)驗(yàn)51-63
  • 3.6 本章小結(jié)63-64
  • 第4章 相變溫室大棚傳熱過程的理論研究64-87
  • 4.1 溫室大棚熱平衡分析64-74
  • 4.1.1 熱平衡方程的建立64-66
  • 4.1.2 地面土壤的熱平衡分析66-67
  • 4.1.3 普通墻體熱平衡分析67-69
  • 4.1.4 復(fù)合相變蓄能墻體熱平衡分析69-73
  • 4.1.5 數(shù)值計(jì)算求解73-74
  • 4.2 算例分析74-83
  • 4.2.1 計(jì)算對(duì)象74-75
  • 4.2.2 計(jì)算條件75
  • 4.2.3 計(jì)算結(jié)果75-83
  • 4.3 相變溫室與普通溫室比較83-86
  • 4.3.1 北墻溫度比較83-85
  • 4.3.2 耗煤量比較85-86
  • 4.4 本章小結(jié)86-87
  • 第5章 復(fù)合相變蓄能墻體在北方地區(qū)的應(yīng)用分析87-96
  • 5.1 我國(guó)的太陽(yáng)能資源分布87-89
  • 5.2 室外氣象條件比較89-92
  • 5.2.1 地理信息89-90
  • 5.2.2 太陽(yáng)輻射狀況90
  • 5.2.3 室外空氣溫度90-92
  • 5.3 模擬計(jì)算及節(jié)能特性分析92-95
  • 5.3.1 基本計(jì)算條件92-93
  • 5.3.2 計(jì)算結(jié)果分析93-95
  • 5.4 本章小結(jié)95-96
  • 結(jié)論和展望96-99
  • 研究總結(jié)96-97
  • 展望97-99
  • 參考文獻(xiàn)99-105
  • 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文105-106
  • 致謝106


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一種五級(jí)自動(dòng)復(fù)疊制冷系統(tǒng)混合工質(zhì)的選擇    張海東;趙巍;張華;

管道堵塞檢測(cè)水力瞬變理論與數(shù)值模擬    邱正陽(yáng);李均峰;鄧松圣;蔣仕章;焦光偉;陳永光;鄭勝?gòu)?qiáng);廖振方;

DMF法萃取精餾異戊二烯過程模擬    朱夢(mèng)蕾;孫津生;王艷紅;田玉鋒;

“四位一體”讓農(nóng)民老夏樂開懷    本報(bào)記者 馮啟良

蔬菜溫室大棚防控氣害    博舒

霍城傾力打造“亞歐大菜園”    特約記者 張鐵

阜康農(nóng)民引種薄荷    通訊員 賈明 何思瑤

60座多位一體溫棚在夏鄉(xiāng)“扎營(yíng)”    記者 王立命

莎車縣 三萬(wàn)余座溫室促農(nóng)增收    通訊員 鄭進(jìn)

托克遜縣完成今年建棚任務(wù)    記者 楊峻發(fā)

800多棟溫室大棚釋放規(guī)模效益    本報(bào)記者 潘廣杰

磴口2000農(nóng)戶靠溫室大棚增收    本報(bào)通訊員 劉培麗

家有金盆銀盆 不如有溫室大棚    孝義市新聞辦 武凌霄 王經(jīng)成

納米化中藥舒鼻噴劑治療變應(yīng)性鼻炎之實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究    張肇宇

自閉癥譜系障礙兒童威脅知覺的實(shí)驗(yàn)研究    林云強(qiáng)

芪玄益心膠囊治療糖尿病性冠心病的藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)及機(jī)制研究    孫新宇

痛風(fēng)寧膠囊對(duì)急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎動(dòng)物研究關(guān)節(jié)的保護(hù)作用    唐學(xué)貴

手法治療脊髓型頸椎病臨床觀察及大鼠頸髓慢性壓迫的實(shí)驗(yàn)研究    張淳

穴位埋線治療女性更年期綜合征臨床療效觀察及其生殖內(nèi)分泌機(jī)制研究    陳貴珍

顫三針為主治療帕金森病的臨床與實(shí)驗(yàn)研究    吳凌云

抗戾飲對(duì)甲1型流感病毒FM1株致小鼠肺炎的實(shí)驗(yàn)研究    鄧國(guó)安

健骨膠囊對(duì)兔股骨頭壞死修復(fù)作用的實(shí)驗(yàn)研究    王淑梅

化痰活血方對(duì)高脂血癥大鼠調(diào)脂作用的機(jī)制研究    黃永艷

相變蓄熱技術(shù)應(yīng)用于溫室大棚中的傳熱和節(jié)能特性研究    果海鳳

溫度分層型水蓄冷槽混合特性研究    鄧育涌

乙烯裂解爐爐管強(qiáng)化傳熱研究    劉豐合

間歇共沸精餾操作方式的改進(jìn)研究    于巍

詞匯銜接分析在詞匯教學(xué)中的應(yīng)用    劉麗君

落后地區(qū)普高英語(yǔ)“三維六化”閱讀教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究    滿盈全

拉深筋的力能特性的實(shí)驗(yàn)研究    邢宇

固—液分離水力旋流器的性能研究    蘇陽(yáng)

大雙葉片搪玻璃攪拌器的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬    周本浩

黑地黃丸治療慢性腎功能衰竭的臨床與實(shí)驗(yàn)研究    孟志云