碳晶电热板间歇供暖的热工性能研究

摘要

近年来,南方一些非采暖地区也开始要求冬季供暖,其建筑热负荷较小,冬季采暖时间短的特点使电采暖得以迅速发展。尤其是最近新兴的碳晶电热板采暖系统以其清洁、可控可调、温度响应时间快等特点得到了人们的青睐。
　　通过碳晶电热板与传统电采暖系统的比较分析,得出碳晶电热板采暖的优势,针对办公建筑无人时只要求值班温度的特点提出了碳晶电热板间歇供暖方式。
　　本文采用实验和模拟相结合的研究方法,对碳晶电热板间歇供暖方式进行研究。首先测试了碳晶电热板通电时的导电性能和电热性能,得出其具有良好的电阻稳定性、电功率稳定性以及快速的温升响应时间等特点。在实验室内对碳晶电热板间歇供暖方式进行测试,得出了室内温度从下往上,由四壁向中间,由墙壁向空气不断升高的温升趋势。同时对预热阶段及碳晶电热板启停阶段地板表面和空气的温度进行测试,得到地板表面各个测点的温度分布比较均匀,最大温差不超过3℃。
　　建立了碳晶电热板间歇供暖过程地板表面的升、降温控制方程以及热量平衡方程,构成了间歇过程的非稳态传热模型。利用Matlab编程进行数值计算,得出碳晶电热板间歇供暖时预热量和预热时间的关系,为设备启停时间及容量确定提供了依据。在此基础上,采用FLUENT软件对碳晶电热板间歇供暖过程进行数值模拟,模拟不同预热量下地板表面和室内空气的温度场分布以及房间达到舒适性温度时所用的时间。通过对比分析实验结果、理论计算结果和模拟结果,验证了本文所建模型的有效性,为间歇供暖的运行模拟研究提供了依据。
　　最后对碳晶电热板间歇供暖在我国不同气候区的适用性进行分析,得出了只有在夏热冬冷地区是最节能的,且与连续供暖相比其节能率最大可以达到38.8％。
　　本文研究的碳晶电热板间歇供暖系统,能为公共及民用建筑的节能设计及运行提供理论支撑依据。

目录

碳晶电热板间歇供暖的热工性能研究

Thermodynamic performance research on intermittent heating of carbon crystal panel

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外室内电采暖的研究现状分析

1.3 课题研究内容及方法

第2章 碳晶电热板用于室内采暖的技术优势

2.1 传统电采暖形式

2.2 碳晶电热板的结构特征

2.3 碳晶电热板与传统电热材料的比较

2.4 碳晶电热板地板辐射采暖的特点

2.5 碳晶电热板应用于室内间歇采暖方案的提出

2.6 本章小结

第3章 碳晶电热板性能测试及间歇供暖实验分析

3.1 实验测试目的及仪器

3.2 实验测试环境

3.3 碳晶电热板的热电性能测试

3.4 碳晶电热板间歇供暖实验

3.5 温度测点的布置

3.6 实验数据的分析

3.7 本章小结

第4章 碳晶电热板间歇供暖非稳态传热模型

4.1 传热基础理论

4.2 模型建立的作用及假设

4.3 模拟的对象及参数条件

4.4 非稳态传热方程的建立

4.5 碳晶电热板间歇供暖热量平衡方程

4.6 数值计算结果分析

4.7 数据对比分析

4.8 碳晶电热板间歇供暖基本特性分析

4.9 本章小结

第5章 碳晶电热板间歇供暖的运行模拟

5.1 模拟软件的简要介绍

5.2 模型的简化及假设条件

5.3 物理模型的建立

5.4 数学模型的建立

5.5 定解条件的确定

5.6 模型的离散求解

5.7 模拟计算结果的分析及数据对比

5.8 本章小结

第6章 碳晶电热板间歇运行不同气候区的适用性分析

6.1 不同气候区及代表城市的选取

6.2 各地区碳晶电热板采暖特点

6.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢