燃气灶挡风节能罩的研究

【摘要】：全球工业化进程的飞速发展，导致了能源的大量消耗，能源紧缺问题也变得越来越明显。虽然现在不断开发新型能源的利用，但是作为能源主流的煤、石油、天然气依然占据着全球能源的主导地位，而这三种主流能源都属于非可再生资源。在不断的消耗之下，其存储量也越来越少，节能也就成为现阶段社会发展的一个主题。 在我国，燃气的使用非常广泛，尤其是在家用燃气灶具方面的使用占据了非常大的比例。燃气灶平均热效率作为衡量燃气灶燃烧效率的主要指标，我国现阶段的大部分燃气灶平均热效率并不高，造成了大量的能源浪费。为了顺应全球节能的社会大趋势，对于提高燃气灶的平均热效率研究也在不断深化。现阶段，对燃气灶具的节能研究主要在集中于开发设计新型结构的燃气灶和燃气灶附属装置研究。本文对燃气灶附属装置挡风节能罩进行研究，分析其节能特性，为开发节能效果更好的挡风节能罩提供依据。 本文借助CFD软件FLUENT对某一家用燃气灶在不使用挡风节能罩和使用铁质、陶瓷、高硅氧三种不同类型的挡风节能罩进行数值模拟计算，通过计算结果得到燃气灶燃烧空间在各种情况下的温度场。利用FLUENT前期处理软件GAMBIT，建立物理模型。由连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、组分质量传输方程、K方程和ε方程组成封闭的微分方程组，通过组分传输定义边界条件，采用甲烷燃烧两步反应机理，设置稳定的松弛因子，通过分离求解器计算得出模型燃烧空间内温度场。通过计算得出燃气灶在使用三种不同类型的挡风节能罩时燃烧空间温度均比不使用挡风节能罩时要高，其中燃烧空间温度最高的为使用高硅氧挡风节能罩。利用模拟计算得出的温度场通过传热计算得到该燃气灶在不使用挡风节能罩时热效率为39.6%，使用三种挡风节能罩后热效率均有提升，最高为使用高硅氧挡风节能罩，能提升燃气灶热效率至52.6%。通过实验对比得到该燃气灶不使用节能罩时平均热效率最高为39.6%，使用铁质挡风节能罩平均热效率最高为44.2%，使用陶瓷挡风节能罩平均热效率最高为44.9%，使用高硅氧挡风节能罩平均热效率最高为52.8%。软件模拟计算和实验结果都验证了挡风节能罩在提高燃气灶平均热效率方面有良好的效果。 借助对燃气灶挡风节能罩节能特性的理论与实验研究，得到为了提高挡风节能罩的节能效果，挡风节能罩的外表面材料应该选择耐高温且导热系数低的材料，内表面采用一层导热系数高的材料，并且在内壁设置一层催化燃烧的物质，同时预留一定的二次空气入口。壁厚则应先保证其耐热强度，在此之上尽量减少挡风节能罩所吸收的热量。 【关键词】：燃气灶 挡风节能罩 燃烧 节能 平均热效率
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU996.75;TS914.23
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 课题研究的背景和意义13-14
• 1.1.1 能源的重要性13
• 1.1.2 当今世界能源短缺的现状13-14
• 1.2 燃气发展历史以及在世界能源的地位14-15
• 1.3 燃气在我国的使用现状15-17
• 1.4 燃气灶的发展历史17-18
• 1.5 燃气灶的节能研究18-20
• 1.6 燃气灶挡风节能罩的节能原理20
• 1.7 燃气灶燃烧的数值模拟20-22
• 1.8 本文研究的主要内容22-23
• 第2章 控制方程与数学模型23-38
• 2.1 基本控制方程23-26
• 2.1.1 连续性方程23-24
• 2.1.2 动量守恒方程(N-S 方程)24-25
• 2.1.3 能量守恒方程25
• 2.1.4 组分质量守恒方程25-26
• 2.2 湍流模型26-32
• 2.2.1 零方程模型26-27
• 2.2.2 单方程模型（Spalart-Allmaras 模型）27
• 2.2.3 对流传热传质模型27
• 2.2.4 标准 k-ε模型27-28
• 2.2.5 RNG k-ε双方程模型28-29
• 2.2.6 带旋流修正的 k-ε双方程模型29
• 2.2.7 标准 k-ω模型29-30
• 2.2.8 雷诺应力方程模型（RSM）30-32
• 2.3 燃烧模型32-35
• 2.3.1 涡耗散模型（EDM）33
• 2.3.2 涡耗散概念模型（EDC）33-34
• 2.3.3 守恒标量 (混合物分数) 模型（PDF 模型）34
• 2.3.4 层流火焰面模型34
• 2.3.5 Zimont 模型34-35
• 2.4 辐射模型35-38
• 2.4.1 DTRM 模型35
• 2.4.2 P-1 模型35-36
• 2.4.3 Rosseland 模型36
• 2.4.4 DO 模型36-38
• 第3章 挡风节能罩的数值模拟38-62
• 3.1 数值模拟软件 FLUENT38-41
• 3.1.1 CFD 概述38
• 3.1.2 FLUENT 软件包介绍38-39
• 3.1.3 数值计算方法39
• 3.1.4 计算步骤39-41
• 3.2 燃气灶结构简介41-43
• 3.3 不使用挡风节能罩的数值模拟43-49
• 3.3.1 建立模型43-44
• 3.3.2 设立边界条件44-45
• 3.3.3 数值模拟过程45-48
• 3.3.4 模拟结果48-49
• 3.4 铁质挡风节能罩的数值模拟49-52
• 3.5 陶瓷挡风节能罩的数值模拟52-55
• 3.6 高硅氧挡风节能罩的数值模拟55-58
• 3.7 数值模拟结果分析58-61
• 3.8 小结61-62
• 第4章 燃气灶加热试验62-73
• 4.1 实验器材62
• 4.2 实验布置62
• 4.3 实验过程62-66
• 4.3.1 实验一62-63
• 4.3.2 实验二63-64
• 4.3.3 实验三64-65
• 4.3.4 实验四65-66
• 4.4 实验结果分析66-71
• 4.5 模拟计算结果与实验结果对比71-72
• 4.6 小结72-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文79-80
• 致谢80

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

关于低压引射大气式燃烧器最佳结构参数的计算方法    彭世尼

锅支架高度对燃气灶热效率影响的数值模拟    薛兴;刘芳;

燃气灶的节能研究    余际星,余世浩,华林,冯玮

可调式节能燃气灶的设计关键    麻建国;杜继涛;罗娟;甘屹;

中餐燃气炒菜灶热效率的提高    陈明,段常贵,侯根富

金属纤维燃烧器在中餐燃气炒菜灶的应用    黄志甲,张旭,胡国祥

家用燃气灶节能圈的研制    吕剑明;赵丽媛;李庆利;范冠锋;

多射流引射器的数值模拟    游超林;陈迪龙;蔡国汉;邹春;

基于人文发展的世界能源可持续性消费分析    吴巧生;

FBM湍流模型水翼空化绕流数值研究    郜冶;刘乾坤;陈宇翔;

高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究    金光;宋兴旺;王华;

复合墙体室内温度响应研究    许建柳;

节能多孔砖墙体热工性能的数值计算及应用分析    王晓璐;黄大宇;

双层皮玻璃幕墙风口的确定    周传辉;吴银光;陈华良;

含湿多孔介质应用于建筑墙体的制冷性能分析    陈威;张爱国;刘倩;戴青;

城镇天然气管网系统事故隐患及安全对策    成登明;李亚琼;李秀琴;

地铁岛式站台火灾环境监测与控制    鲁嘉华;张志英;

液化石油气管道供应技术及其在我省民用建筑中的应用    张爱凤,周静

天然河道数值模拟中网格生成中插值方法的研究及应用    马淼;田懋;景何仿;李春光;

CFD在温室室内环境研究中的应用    金玲;刘妍华;

汽车空调风道设计及验收方法    王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;

燃气节能罩的节能特性分析    宋会娟;张吉光;

一种节能的中餐燃气炒菜灶的研制    侯根富;赵青根;张道岭;

空气-空气能量回收装置阻力性能的数值模拟研究    栾卫涛;李永安;

直埋供热管道固定墩热桥能耗分析及节能措施    蔡明庆;刘学来;李永安;

地源热泵岩土热响应测试影响因素分析    王沣浩;颜亮;冯琛琛;王新轲;

长圆柱形果蔬冷激处理过程传热特性分析    陈爱强;杨昭;尹海蛟;张娜;

球突翅片的传热与流动特性及等效热阻数值分析    崔帅;吴学红;苟秋平;吕彦力;朱兴旺;

半球突开缝翅片的优化设计及性能评价    苟秋平;吴学红;吕彦力;朱兴旺;

环境温湿度对冷藏陈列柜食品影响的三维数值模拟    孟志强;吴学红;张文慧;吕彦力;

载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究    李佳

有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析    王革

船用燃气轮机排气引射装置性能研究    王忠义

大型电站锅炉掺烧印尼煤的研究与应用    徐远纲

1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究    付强

熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性    左远志

电站锅炉煤粉空气富氧直接点火技术的理论及应用研究    杨建国

气动—柴油混合动力发动机工作过程研究    胡军强

基于力平衡条件下等离子弧焊小孔形状分析    霍玉双

激励喷嘴作用下纱线—气流场特性研究    金玉珍

扁管管壳式换热器数值模拟研究    罗富强

流量周期性变化流场数值分析    刘广山

强内热源多孔介质条通道流动换热实验技术研究    丁铜伟

孔群喷注噪声理论与实验研究    杨文强

横向来流对等离子点火器点火区域的影响    吴曙亮

中小型LNG船C型独立液货舱支座设计研究    杨青松

基于有限体积法的液滴撞击固体平壁数值模拟    王宗鹏

水下拖曳体外形设计及其水动力学性能分析    刘显龙

辨识室内颗粒污染源的CFD反问题建模    李洪珠

旋风除尘器内部流场实验和数值模拟研究    王黎黎

中国工业化进程中的能源消费变动——基于计量模型的实证分析    吴巧生,成金华,王华

硅酸铝纤维的性能误区分析和在工业炉中的应用技术    董元

使用环境对硅酸铝纤维性能的影响    曾令可,黄浪欢,罗民华,孙宇彤,张明,程小苏,王慧

研究探讨提高大气式家用燃气灶具热效率的方法    罗从杰;杨小红;廖菁;

中国大气区和大气田的地质特征    邹才能;陶士振;

厨房热用具的改进研究    乐有奋,王贤林

机电一体化系统概念设计的基本原理    邹慧君,廖武,郭为忠,王石刚

电动螺旋液压千斤顶的设计    方学武

FBM湍流模型在云状空化流动数值计算中的应用与评价    黄彪;王国玉;张博;余志毅;

家用燃气灶具结构及性能剖析    王志国;

家用燃气灶    邹本堃

燃气灶的使用与保养    刘忠

燃气灶安全控制装置的电路设计    李学金

海尔JZ~(**)2-Q83D燃气灶    

观念革新,产品结构向高端偏移——2005年中国燃气灶市场回顾    张杨;

成渝燃气灶市场消费需求分析    张杨;

燃气灶    

燃气灶要会用才安全    魏奕祉;

方太推出高能效燃烧环保灶具    赤彤;

无焰─大气火焰组合式燃气灶的研究    李善斌

燃气节能罩的节能特性分析    宋会娟;张吉光;

燃气节能罩的节能特性分析    宋会娟;张吉光;

嵌入式家用燃气灶结构上的不足及改进措施    周波;

炒菜无油烟燃气灶的制造与普及    薛武占;薛冰;

燃气灶防回火装置的分析与研究    刘文娟;向熹;胡定钢;仇明贵;

燃气灶熄火保护智能测控技术研究    裴计田;李双忠;

组合式灶具的研究与应用    翁伍云;邓鹏飞;

上进风灶与台式灶引射性能的实验研究    李伟奇;秦朝葵;

浅谈燃气灶火灾危险性及防范措施    刘旭;

民用燃气计量表选用规格的研究    高超文;卢凯;

选择燃气灶 安全最重要    张瑞珍

标准燃气灶 生活添美味    海尔燃气灶研究所 翁伍云 邓鹏飞

神阳燃气节能产品力促节能减排    许伟华

走出燃气灶省气误区    大洋

无证燃气灶仍有售    陈岚桦

抽油烟机、燃气灶市场正酝酿变革    本报记者 李燕京

燃气灶隐患谁来买单    张筱梅

海尔“铂彩”系列燃气灶登场    小曼

嵌入式燃气灶好看不好用    本报记者 曹吉根

投诉帅康燃气灶实录    本报记者　郭强

电站锅炉预测控制与燃烧优化研究    杨兵

光伏太阳能热泵的理论和实验研究    刘可亮

提高稠油开采注汽系统能量利用率的理论分析与试验研究    王志国

高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统的研究    银华强

大型超临界、超超临界锅炉低NOx燃烧系统研究    马斌

穿孔等离子弧焊接温度场的有限元分析    胡庆贤

高分子传热元件用于露点蒸发海水淡化装置的研究    成怀刚

甲醇高效清洁燃烧过程的基础理论研究    陈征

MULINBUMP复合燃烧过程中物理、化学因素耦合作用的研究    张晓宇

太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理与热力特性研究    崔映红

燃气灶挡风节能罩的研究    张恒

一种新型高效燃气灶的设计、模拟及实验研究    蔡洋

燃气灶节能罩的节能研究    宋会娟

高效率大负荷内喷式燃气灶的研发    徐龑

甲烷催化燃烧的应用研究    杜小春

基于FLUENT的灶具流动及燃烧数值模拟软件的二次开发    罗畅

引射型鼓风式燃气灶稳焰火孔的数值模拟与分析    杨帆

家用燃气快速热水器的能效评价    张毅

链条锅炉节能研究    郭玲艳

电站锅炉热效率的研究    施永红