冷辐射围护结构表面结露特性与热环境研究

摘要

冷辐射系统中结露问题一直无法解决,工程设计中只能通过提高冷辐射的进水温度、利用新风等各种除湿方法、采用特殊装置等方法来处理露水,再者就是利用比较高端的自动控制手段对冷辐射全过程进行监控。结露现象的存在,导致冷辐射系统的效率低,系统造价也异常昂贵。
　　 在CFD等软件对建筑物的围护结构和热环境的模拟中,如在大型厂房的围护结构结露的模拟中等等,对围护结构湿度参数的处理,由于结露理论的匮乏只能简单的去判断围护结构是否结露,如果围护结构已经被判定结露后,就无法计算出结露量,这时就需要一个关于结露量的公式。同时,在模拟软件中,室内的散湿量都定义一个固定的平衡散湿体,或者不考虑墙体的湿扩散对模拟结果的影响,都严重影响了模拟结果的精确性。
　　 因此结露量的计算及冷辐射的热环境研究对冷辐射、湿边界的模拟、围护结构霉变分析具有重要的作用。为解决以上问题,本文做了以下工作:
　　 (1)综合国内外文献,对辐射制冷系统给予全面的阐述；并详细阐述了结露的机理和实际结露换热的模型。
　　 (2)采用试验的方法,对一种新型的薄型辐射板改变其进水温度以达到改变围护结构的热流,来研究墙体的结露,试验中采用了一种创新性的采集露水方法。并对试验的结露过程进行了拍摄。
　　 (3)根据试验数据,以传热传质理论作为基础,采用无量纲准则及利用MATLAB软件推导出墙壁热流密度、热环境的温湿度与结露量的关系式。
　　 (4)根据试验研究了不同热流密度下墙体边界层热环境的温湿度变化情况及表面结露的现象变化过程,并对冷辐射的热环境做出简要的分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 辐射制冷及结露研究

1.2.1 辐射供冷系统

1.2.2 辐射供冷研究现状

1.2.3 结露危害

1.2.4 结露研究现状

1.3 本文研究的主要内容及方法

1.3.1 研究的主要内容

1.3.2 研究方法

第2章 结露的基础理论

2.1 湿空气热物性参数

2.1.1 湿空气

2.1.2 湿空气的密度

2.1.3 湿空气的导热系数

2.1.4 湿空气的定压比热

2.1.5 湿空气的质扩散率

2.2 凝结换热

2.2.1 结露原理

2.2.2 珠状凝结

2.2.3 珠状凝结试验模型

2.3 影响实际珠状凝结的因素

2.4 本章小结

第3章 冷辐射结露试验研究

3.1 试验目的及测试内容

3.1.1 试验目的

3.1.2 测试内容

3.2 试验系统及测试设备

3.2.1 试验系统

3.2.2 试验装置

3.3 试验测试方案

3.3.1 测点的布置

3.3.2 测试方案

3.4 试验测试结果

3.4.1 辐射板热环境试验结果

3.4.2 辐射板结露量

3.4.3 辐射板板面温度

3.4.4 辐射板热流密度

3.5 本章小结

第4章 基于量纲分析的结露关联式推导

4.1 理论推导基础

4.1.1 量纲理论及其应用

4.1.2 量纲分析法优缺点

4.2 自然对流条件下的试验模型

4.2.1 传热模型

4.2.2 流体沿平板流动时传热传质准则

4.3 结露量关联式推导

4.3.1 结露量研究回顾

4.3.2 基于π定律的结露关联式推导

4.3.3 确定结露关联式

4.3.4 利用MATLAB软件确定参数

4.3.5 结露速率关联式

4.3.6 结露速率关联式解析

4.4 本章小结

第5章 冷辐射热环境及表面结露分析

5.1 辐射板热环境分析

5.1.1 温度变化分析

5.1.2 湿度变化分析

5.2 冷辐射热环境研究

5.2.1 样板间概况

5.2.2 样板间热环境测试

5.3 辐射板结露量分析

5.4 其他参数的分析

5.5 小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)