收藏本站
《东华大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

太阳能烟囱强化自然通风的数学模型及数值模拟

柳仲宝  
【摘要】:自然通风是一种节能的通风技术。然而,由于自然通风的驱动力,热压或风压通常情况下较弱,自然通风的通风能力与机械通风相比,相对较弱。囚此,深入研究自然通风的规律及其强化方法对该技术推广使用具有重要意义。太阳能烟囱是一种利用太阳辐射能来强化自然通风的有效技术,它利用太阳辐射热加热烟囱内部的空气,增大热压,从而强化自然通风的效果。对太阳能烟囱强化自然通风性能的研究具有较高的学术参考价值与工程指导作用。 本文以垂直布置的太阳能烟囱为研究对象,对烟囱通道内的传热过程进行了模型与模拟研究,讨论了结构参数以及太阳辐射等条件对烟囱通道内空气的温度、墙面和玻璃盖板的温度以及烟囱的通风量等性能参数的影响进行了计算和分析。 首先,基于能量守恒定律,在考虑了太阳能烟囱玻璃盖板和集热墙内部热阻的前提下,对前人的太阳能烟囱的数学模型进行了修正,建立了新的稳态传热数学模型,探讨了太阳能烟囱的结构参数对通风性能的影响。研究结果表明,增加盖板玻璃和集热墙的导热热阻的数学模型计算得到的结果与相关实验测试的结果更加接近。此外,从模型的计算结果来看,太阳能烟囱的高度、深度、进风口高度的最佳的尺寸比例接近为10:1:1。 其次,在太阳能烟囱的稳态数学模型的基础上进一步提出了太阳能烟囱强化自然通风的非稳态传热数学模型,采用Crank-Nicolson差分方法对该模型进行了数值求解,讨论了集热墙、玻璃盖板、烟囱内部空气以及空气流量等参数对时间的分布特点。模型计算结果表明,白天工况时,烟囱内部空气温度,集热墙温度以及玻璃盖板的温度均随着太阳辐射强度的增加而增加,使得烟囱诱导的空气流量增多。夜间工况时,考虑到集热墙的蓄热作用及夜间的热损失,发现集热墙与玻璃盖板的导热热阻不容忽略。 最后,采用计算流体力学(CFD)方法对太阳能烟囱内的流动与换热特点进行了数值模拟。文中采用Realizableκ-ε湍流模型、DO辐射模型以及SIMPLEC算法对流场与温度场进行计算。探讨了太阳能烟囱的结构参数对烟囱通风能力的影响情况,分析了太阳能烟囱内部空气的流速、温度、局部对流换热系数以及可以表征空气流动状态的格拉晓夫数的变化情况,得到主要结论如下: 1)太阳能烟囱高度的增加有助于提高烟囱的通风能力,并且通风量随着烟囱深度的增加而增加,进风口高度对烟囱通风能力的影响作用弱于其他两个结构参数。 2)烟肉内部的空气沿着烟囱深度方向,温度与速度的分布并不是均匀一致的,在集热墙与玻璃盖板的近壁面处,边界层内温度梯度与速度梯度较大 3)高度为2m的烟囱,其内部空气流动基本呈现层流状态;高度为3m的烟囱在竖直高度为1.5m左右,边界层内的空气从层流状态进入到过渡流状态;高度为4m的烟囱在竖直高度超过3.3m以后,边界层内的空气进入湍流状态。 本文的研究结果证明合理的设计太阳能烟囱的结构参数将会提高自然通风的效果,并且为太阳能烟囱应用领域的推广及优化设计提供了理论上的依据和指导。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU834.1

手机知网App
【引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 徐小炜;雷菲宁;苏亚欣;;内置式PV-Trombe墙通风传热性能的数值模拟和分析[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
2 雷菲宁;徐小炜;苏亚欣;;结构参数对内置式PV-Trombe墙内换热特性影响[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周俊;热源厂房不同通风方式的比较研究[D];东华大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 司广树,刘金平,杨泽亮;步长和差分格式对一维非稳态导热数值计算的影响[J];承德石油高等专科学校学报;2002年01期
2 万鑫;苏亚欣;;现代建筑中自然通风技术的应用[J];建筑节能;2007年09期
3 翟晓强,王如竹;太阳能强化自然通风理论分析及其在生态建筑中的应用[J];工程热物理学报;2004年04期
4 孙猛;刘靖;雷兢;刘石;;太阳能烟囱强化自然通风的数值模拟[J];建筑科学;2006年06期
5 陈会娟;陈滨;庄智;郝海燕;;特朗贝墙体冬季集热性能的计算及预测[J];建筑热能通风空调;2006年02期
6 杨昭;徐晓丽;韩金丽;;太阳墙热特性分析[J];太阳能学报;2007年10期
7 李安桂;郝彩侠;张海平;;太阳能烟囱强化自然通风实验研究[J];太阳能学报;2009年04期
8 何云;刘滔;林文贤;罗川旭;高文峰;;太阳能烟囱内温度场分析[J];武汉理工大学学报;2010年14期
9 赵平歌;太阳能烟囱增强热压自然通风的计算研究[J];西安工业学院学报;2004年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 荆海薇;太阳能烟囱自然通风效果实验研究[D];西安建筑科技大学;2005年
2 隋学敏;房间热压自然通风的影响因素[D];长安大学;2005年
3 郝彩侠;太阳能烟囱自然通风效果实验与设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
4 端木祥玲;利用太阳能烟囱强化建筑物自然通风的基础研究[D];北京工业大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢媛芳;赵鹏;段彬;郑永伟;;节能建筑围护结构EPS板设计研究[J];四川建筑科学研究;2009年04期
2 李攀;龙恩深;王艳;杨万科;;成都地区室外温度可利用范围探索——以某大学多功能报告厅为例[J];四川建筑科学研究;2012年02期
3 崔晓龙,万妮丽;大型锻件热处理过程的数值模拟研究[J];鞍钢技术;2004年06期
4 张启寿;;离心泵的汽蚀现象[J];安徽化工;2010年01期
5 徐振法;王银凤;唐铃凤;;离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年01期
6 周向阳;;变风量空调系统应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年01期
7 丁士杰;冯守志;;简放工作面采空区自燃三带观测及数值模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年06期
8 成祖德;厨房局部排风设计的探讨[J];安徽建筑;1999年01期
9 张驰;李磊;;浅谈低碳建筑与建筑节能[J];安徽建筑;2012年01期
10 谢媛芳;赵鹏;胡卫军;刘小云;;CDM模式下节能建筑保温层经济厚度的研究[J];安徽农业科学;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;;内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 孙春耕;罗璟;张利;何敏;;水压双喷嘴挡板阀先导阀的CFD分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
3 鲁建英;陈朗;;密闭空间内丙烷泄漏燃烧爆炸三维数值模拟计算[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
4 王国庆;昌旭东;付广智;;事故条件下~(239)PuO_2气溶胶微粒在室内小环境扩散的三维数值模拟[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
5 姚春妮;郝斌;贾春霞;;太阳能热水系统贮热水箱温度分层实验结果及分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
6 王志刚;;乌鲁木齐市某娱乐场所的暖通设计[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
7 刘福生;谭鲁志;王刚;;多区域网络模型在高速列车通风系统中的应用研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
8 孙赫晨;赵静野;;流体自控振荡器的模拟研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
9 杨金钢;;校园供热节能新技术[A];吉林省土木建筑学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 齐晓娟;田瑞;杨晓宏;李嵩;;旋转切向入流膜蒸馏装置热容腔CFD的数值模拟[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴萍;气膜孔几何结构对涡轮叶片气膜冷却的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王春林;旋流自吸泵设计及内部流动研究[D];江苏大学;2010年
3 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
4 梁钦锋;扩散火焰形态及气化炉内熔渣沉积与传热规律研究[D];华东理工大学;2010年
5 杨陈;低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究[D];浙江大学;2009年
6 汪洋;微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究[D];浙江大学;2010年
7 傅松;缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D];山东大学;2010年
8 孙克国;注浆控制岩溶隧道突水地质灾害的机理和模拟方法研究[D];山东大学;2010年
9 柴本银;振荡流热管换热器换热性能及其在干燥系统中的应用研究[D];山东大学;2010年
10 傅林坚;大流量高响应电液比例阀的设计及关键技术研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王高飞;通风方式对气流组织和室内空气品质的模拟研究[D];河南理工大学;2010年
2 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
3 侯建军;高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 王春磊;输送石灰石悬索桥钢索塔抗风性能研究[D];山东科技大学;2010年
5 苏超;变压吸附管道流体动力学特性研究[D];山东科技大学;2010年
6 李华;热电厂能量利用与节能技术改造研究[D];山东科技大学;2010年
7 王珺;山区风特性参数与自锚式悬索桥的静风稳定性研究[D];山东科技大学;2010年
8 赵保才;接触热阻对聚合物注塑成型冷却过程影响的研究[D];郑州大学;2010年
9 万方方;蒸发式冷凝器数值模拟与优化[D];郑州大学;2010年
10 张妍;叶轮前侧盖板流固耦合动力学特性研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李新源;屋顶通风器应用效果的调研[J];电力建设;2001年05期
2 翟晓强,王如竹;太阳能强化自然通风理论分析及其在生态建筑中的应用[J];工程热物理学报;2004年04期
3 袁旭东,甘文霞,黄素逸;室内热舒适性的评价方法[J];湖北大学学报(自然科学版);2001年02期
4 苏亚欣;柳仲宝;;太阳能烟囱自然通风的一维稳态模型[J];土木建筑与环境工程;2011年05期
5 刘雨曦;谢玲;罗刚;;太阳能强化自然通风的研究现状与问题探讨[J];土木建筑与环境工程;2011年S1期
6 孟长再,巴特尔,马广兴;被动式太阳房集热部件优化选型及集热面积简易计算方法探讨[J];节能技术;2003年02期
7 杨卫波,施明恒;太阳能通风墙的性能研究[J];建筑热能通风空调;2005年03期
8 陈会娟;陈滨;庄智;郝海燕;;特朗贝墙体冬季集热性能的计算及预测[J];建筑热能通风空调;2006年02期
9 雷先鹏;喻李葵;邓启红;;太阳能烟囱强化自然通风的研究进展[J];建筑热能通风空调;2009年06期
10 王新宇;柴永艳;;浅谈工业厂房的通风设计[J];山西建筑;2011年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 高婷;基于CFD数值模拟技术的大型钢铁厂房自然通风的优化设计研究[D];华中科技大学;2011年
2 荆海薇;太阳能烟囱自然通风效果实验研究[D];西安建筑科技大学;2005年
3 郝彩侠;太阳能烟囱自然通风效果实验与设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
4 朱树园;室内热源为主的自然通风房间热分布系数的研究[D];西安建筑科技大学;2007年
5 王晓冬;太阳能烟囱数值模拟与自然通风的非线性研究[D];中南大学;2007年
6 李娜;绿色建筑中自然通风的数值模拟研究[D];天津大学;2007年
7 杜妮妮;双层玻璃幕墙的不同结构对房间热环境的影响[D];长安大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董仕君,李素兰;研究“非典”传播途径 探讨健康住宅设计[J];房材与应用;2003年04期
2 王战友;;自然通风技术在建筑中的应用探析[J];建筑节能;2007年07期
3 吴银辉;建筑时尚——绿色建筑[J];福建建筑;2003年04期
4 翟晓强,王如竹;太阳能强化自然通风理论分析及其在生态建筑中的应用[J];工程热物理学报;2004年04期
5 魏东杰,胡彤;绿色建筑中暖通空调的应用[J];河北建筑科技学院学报;2003年03期
6 孙培杰,王茹环,李玉涛;建筑中的自然通风技术[J];河北建筑科技学院学报;2004年01期
7 龚光彩,李红祥,聂美清,谢更新,李玉国;风压作用下的自然通风阻力特性的探讨[J];湖南大学学报(自然科学版);2004年02期
8 张晓瑞;非典的启示——论建筑中的自然通风[J];华中建筑;2004年03期
9 于海漪;高层建筑:自然要素的引入[J];华中建筑;1997年02期
10 ;厉行建筑节能 实现第二步目标──国务院四部委联合发出“关于实施《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》的通知”[J];建筑;1997年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 谭刚;左会刚;李晓锋;朱颖心;;自然通风的理论机理分析与实验验证[A];全国暖通空调制冷1998年学术文集[C];1998年
2 李晓锋;谭刚;朱颖心;;自然通风设计方法研究(一)理论与方法[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王怡;寒冷地区居住建筑夏季室内热环境研究[D];西安建筑科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 梅启元;空调房间气流组织的数值计算与模拟[D];南京理工大学;2002年
2 乔小壮;一种新型空调方式—“辐射板+自然通风”的初步研究[D];湖南大学;2003年
3 范园园;小湾水电站自然通风研究[D];重庆大学;2003年
4 王松华;热压自然通风和机械通风相互增益的多元通风模式研究[D];西安建筑科技大学;2004年
5 郑慧凡;设置开孔折流板通道内的换热及流动特性研究[D];西安建筑科技大学;2004年
6 王丽萍;太阳能烟囱提高室内热压通风效果的数值模拟[D];西安建筑科技大学;2004年
7 段双平;基于自然通风的SARS传播和自然通风理论研究[D];湖南大学;2004年
8 荆海薇;太阳能烟囱自然通风效果实验研究[D];西安建筑科技大学;2005年
9 郝彩侠;太阳能烟囱自然通风效果实验与设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 裴秀娟;关于烟囱高度设计的进一步探讨[J];陶瓷;1998年06期
2 马雁军,杨洪斌,张云海;不同排放高度的污染源对城市大气污染的贡献分析[J];城市环境与城市生态;2004年05期
3 顾其祥;;大气污染与烟囱高度[J];医药工程设计;1981年03期
4 钮式如;;环境标准问答[J];环境保护;1980年01期
5 蔡泽军;陈仲超;;润安冷轧带钢公司烟囱爆破拆除技术研究[J];现代矿业;2011年02期
6 蹇广珍;;浅论烟囱设计的优化[J];有色金属设计;2011年01期
7 刘文龙;;加热炉烟道烟囱设计计算程序及应用[J];武汉科技大学学报(自然科学版);1992年02期
8 董旭光;王栋成;张爱英;刘焕彬;王静;曹洁;;烟囱高度合理性论证技术方法研究[J];环境科学与管理;2006年04期
9 杨佳财;王继民;孙白妮;;电厂烟囱高度确定的技术方法[J];环境科学与管理;2007年01期
10 熊炎飞;邓海平;;烟囱定向倒塌影响因素分析[J];煤矿爆破;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈美秀;李福才;周和琛;;湿法脱硫塔顶直排烟囱技术[A];2011年全国烧结烟气脱硫技术交流会文集[C];2011年
2 刘铁林;张季;刘泓;;转动惯性对高耸烟囱地震响应影响的研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2010年
3 明廷臻;潘垣;刘伟;;太阳能热气流发电系统的效率分析[A];“两区”同建与科学发展——武汉市第四届学术年会论文集[C];2010年
4 徐奋瑞;刘克谦;;重庆电厂240/6米钢筋混凝土烟囱动力特性测试分析[A];第十一届高耸结构学术交流会论文集[C];1992年
5 张奇;陈惠敏;;烟囱控爆拆除前冲过程的力学分析[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1993年
6 黄善仿;王栋;林宗虎;;火电厂直接空冷机组乏汽低品位热能的利用[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
7 王继方;姚文志;;再谈余热锅炉的选型[A];2010年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2010年
8 ;锅炉大气污染物排放标准[A];律师环境法律实务培训班教程[C];2001年
9 刘殿书;刘宏刚;于亚伦;李胜林;;钢筋混凝土烟囱爆破拆除倒塌方向的控制[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年
10 朱仁涛;;余热锅炉烟囱消声设计新技术[A];中国环保装备产业发展论坛论文汇编[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郑雷 记者  薛婧;南岗拆除11个大烟囱[N];黑龙江日报;2006年
2 余子荣;黄电昨进行150米烟囱试爆[N];黄石日报;2007年
3 路风;213根高烟囱不见了[N];南通日报;2008年
4 ;推广省柴灶技术 建设节约型农村[N];湖北科技报;2006年
5 夏泽平;和平再生纸厂加强环保治理[N];安徽经济报;2008年
6 新华;未批先建 违反环评[N];中国化工报;2008年
7 钟河;日本:垃圾处理场 发电多于耗电[N];民营经济报;2006年
8 鲁米娜;环保总局通报长进糠醛厂污染[N];中国化工报;2007年
9 本报记者 原二军;抚顺煤都变绿都垃圾挡住路[N];中国环境报;2006年
10 本报记者 远帝红;环境有偿使用:用市场之手促减排[N];辽宁日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 明廷臻;太阳能热气流发电系统的热动力学问题研究[D];华中科技大学;2007年
2 周新平;基于西部太阳能烟囱热气流发电及应用研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 廖洁;火电厂悬挂式钢内筒烟囱地震反应分析[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
2 杨亚楠;火电厂湿法烟气脱硫系统烟囱的腐蚀与修复研究[D];青岛理工大学;2013年
3 杨彦;火力发电厂湿法烟气脱硫系统烟囱腐蚀与防腐研究[D];北京交通大学;2010年
4 孟令海;脱硫后烟囱流场、压力场以及温度场的数值模拟[D];华北电力大学;2011年
5 朱世磊;考虑筒壁开洞后烟囱抗震性能分析[D];西安建筑科技大学;2010年
6 江雯;多孔太阳墙采暖房的性能测试与优化设计[D];华中科技大学;2012年
7 王慧芳;100MW级太阳能热气流发电系统研究[D];华中科技大学;2011年
8 董启明;超高钢烟囱结构体系研究[D];上海交通大学;2010年
9 陈静;太阳能热气流发电技术的研究[D];浙江大学;2012年
10 匡达;240m单筒式烟囱电动升模外架单爬施工技术的研究与应用[D];中南大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026