地铁机车车库燃气辐射采暖节能研究

【摘要】： 燃气辐射采暖是目前世界上较先进的采暖形式,主要应用于工业建筑。与传统的对流采暖方式有所不同,燃气辐射采暖本质上是通过低强度电磁波辐射来传递能量。本文对应用这种采暖系统的地铁机车车库进行了温度场的模拟和测试研究,并对使用这种系统的车库进行了能耗分析,为该项技术应用于地铁机车车库提供了更加节能的设计安装形式。 为了验证对地铁机车车库的燃气辐射采暖系统温度场的模拟,本文对车库进行了温度场的测试,并且以测试的数据作为模拟验证的边界条件。对测试和模拟的数据进行分析对比,得出的结论验证了Airpak模型的准确性。在此模拟验证的基础上,根据机车车库使用的实际情况和需要,本文提出一种新的燃气辐射采暖系统设计安装形式,新形式的辐射采暖管和车库内机车股道分别对应,每条股道上方安装一组燃气辐射采暖器,根据机车停留的数量来使用对应上方的辐射采暖器。然后用Airpak模拟讨论了各种数量(1~10列)的机车停留在车库内时,新的辐射采暖系统形式的温度场,通过计算本文得到,在任何数量的机车停留在车库内,需要采暖的区域温度都可以达到现有设计条件下的最低温度要求11℃,并且在4.5m高度以下的范围温度梯度很小,同一高度水平面的温度变化不大,使用辐射采暖区域的围护结构温度比附近空气温度要高1~2℃。 在使用Airpak模拟计算得到了模型的平均温度后,使用现在较为成熟的能耗分析软件Energy-Plus对车库内停留各种数量机车的情况分别进行能耗分析计算,采用天津冬季一个典型的采暖日计算结果表明:新形式下的燃气辐射采暖系统在各种情况下都要比现有形式节能,节能的多少随车库内停留机车数量变化而有很大的不同,其中车库内停留5~6列机车时新形式节能最明显,达到33.4%;车库内停满机车时可以节能4.7%。 【关键词】：燃气辐射采暖 机车车库 Airpak模拟 采暖能耗
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU832.16
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研究课题的背景8-17
• 1.1.1 我国能源现状8-9
• 1.1.2 燃气辐射采暖系统简介9-11
• 1.1.3 燃气辐射采暖在国内外的研究现状11-16
• 1.1.4 燃气辐射采暖在高大空间的应用现状16-17
• 1.2 本课题的研究内容方法和意义17-18
• 1.2.1 本课题研究的内容17
• 1.2.2 本课题研究的方法17-18
• 1.2.3 本课题研究的意义18
• 1.3 本文的架构18-19
• 第二章 机车车库燃气辐射采暖的CFD数值模型19-38
• 2.1 辐射换热的原理19-24
• 2.1.1 基本概念19-21
• 2.1.2 基本定律21-24
• 2.2 数学模型24-28
• 2.2.1 物理模型的建立24
• 2.2.2 控制方程组24-25
• 2.2.3 湍流模型25-28
• 2.2.4 物理条件和边界条件28
• 2.3 模型的CFD数值求解28-36
• 2.3.1 湍流流动的数值模拟方法28-30
• 2.3.2 常用的数值模拟方法30-31
• 2.3.3 辐射换热的数值计算方法31-34
• 2.3.4 CFD模拟相关参数的设定34-35
• 2.3.5 网格的生成与质量35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 机车车库燃气辐射采暖数值模拟的实验验证38-47
• 3.1 燃气辐射采暖系统的测试38-40
• 3.1.1 测试条件概况38-39
• 3.1.2 测试目的39
• 3.1.3 测试方案39-40
• 3.2 测试结果及分析40-44
• 3.3 测试结果与AirPak模拟结果对比44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 机车车库燃气辐射采暖系统的模拟研究及能耗分析47-72
• 4.1 模拟的内容及评价方法47-49
• 4.1.1 模拟的内容47-49
• 4.1.2 本课题对各种情况下采暖效果采用的评价方法49
• 4.2 燃气辐射采暖系统的模拟研究49-69
• 4.2.1 机车车库内停留1~4 列机车的模拟49-56
• 4.2.2 机车车库内停留5~10 列机车的模拟56-67
• 4.2.3 模拟结果分析67-69
• 4.3 各种机车数量停留在车库内模拟的能耗分析69-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 结论及展望72-74
• 5.1 主要结论72-73
• 5.2 工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 发表论文和科研情况说明78-79
• 致谢79

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