电地暖启动过程特征点温度的数值模拟及实验研究

【摘要】：随着生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高，拥有舒适的生活环境已经不再是遥不可及，但节能问题将一直贯穿始终。国家对于低碳的倡导、能源结构的调整以及对保护环境的要求，使得冬季采暖方式层出不穷，传统的热水采暖方式已不再是一枝独秀。在新型供暖方式中，电地板辐射采暖因其具备初投资小、施工方便、调节灵活，不仅可满足室内温度的要求，还具备舒适、健康、环保等优势，因此越来越多地获得业内人士的关注。然而，电地暖工作过程消耗的是高品质的电能，为了充分利用其控制灵活的特点，获得即舒适又节能的目的，有必要对其启动过程中室内温度随时间的变化规律进行研究。 本文基于能量守恒以及传热学的基本理论，建立电地板辐射采暖房间启动过程的传热模型，利用Visual Basic语言开发了用于计算分析各特征点温度随启动时间变化的计算机软件。这些特征点温度分别为地面上、下表面温度，屋顶的内、外表面温度，以及围护结构内、外表面的温度。定量分析了启动过程热量的传递方式及比例关系。软件对电地暖工程设计具有指导意义。 为了验证程序的合理性，针对同一供暖房间，利用本文所开发的软件进行了计算，并进行了实际测量。结果表明两种方法获得的室内温度的变化规律基本吻合，从而验证了软件的可靠性。 利用所开发的软件，综合分析了加热功率、发热电缆覆盖层厚度、传热系数、围护结构特性以及室外温度、邻室温度等对供暖房间升温速率的影响，并分析了辐射与对流对两种热量传递方式在室内温升过程中的作用。结合环境影响、能耗、后期维护等方面的因素对电地板采暖房间的经济性进行了分析。最后指出了计算模型存在的不足并提出改进建议。 【关键词】：电地暖 升温特性 数值模拟 经济性分析
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景及意义10-14
• 1.1.1 建筑物常用供暖方式10-11
• 1.1.2 采暖能源现状11-13
• 1.1.3 电地板采暖的方式、优势及其他应用领域13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.3 论文研究内容及创新点17-18
• 1.3.1 论文的主要研究内容17
• 1.3.2 论文的主要创新点17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 电地暖启动过程特征点温度的数值模拟计算19-43
• 2.1 建立简单电地板采暖房间模型19-20
• 2.2 电地板辐射采暖房间热量传递过程20-23
• 2.2.1 基本传热学原理20-21
• 2.2.2 采暖房间热量传递过程及平衡方程21-23
• 2.3 热量传递过程基本方程式23-29
• 2.3.1 净辐射换热量的计算23-25
• 2.3.2 热量计算公式25-27
• 2.3.3 计算方法27-29
• 2.4 蓄热量修正系数的计算及实验研究29-33
• 2.4.1 蓄热量修正的必要性29-31
• 2.4.2 蓄热量修正计算方法31-33
• 2.5 围护结构中保温层对蓄热量的影响33-35
• 2.6 门窗对围护结构传热量的影响35-37
• 2.7 围护结构初始温度的计算37-38
• 2.8 运用 VB 对电地板辐射采暖特征点温度模拟计算软件开发38-41
• 2.8.1 运用 VB 计算的优势38-39
• 2.8.2 软件开发方法及计算步骤39-41
• 2.9 本章小结41-43
• 第三章 电地暖应用软件合理性分析43-49
• 3.1 软件合理性分析方法43
• 3.2 合理性分析实验43-44
• 3.2.1 合理性分析实验条件43
• 3.2.2 实验仪器43-44
• 3.2.3 测点布置44
• 3.3 实验数据44-45
• 3.4 软件计算数据45-46
• 3.4.1 相关参数选择45-46
• 3.4.2 计算数据46
• 3.5 实验结果与数值计算结果对比分析46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 电地暖应用软件的工程应用49-61
• 4.1 软件的工程应用49-58
• 4.1.1 特征点温度随时间的变化规律49-50
• 4.1.2 加热功率对室内温度的影响50-51
• 4.1.3 覆盖层厚度对室内温度影响51
• 4.1.4 覆盖层材料的导热系数对室内升温速率的影响51-53
• 4.1.5 围护结构外表面空气温度对室内温度的影响53-55
• 4.1.6 随着时间的延长地面蓄热量占总热量的比例55-57
• 4.1.7 地面的对流换热量与地面的辐射换热量的比例57-58
• 4.2 经济性分析58-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 结论及展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-66
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文66

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