【摘要】：隨著交通運輸領(lǐng)域的快速發(fā)展,其能源消耗量占社會終端能耗的比重越來越高。交通運輸車體圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的優(yōu)劣關(guān)系車輛供暖(或空調(diào))系統(tǒng)能耗的大小及車內(nèi)環(huán)境的舒適性,高速列車更是如此,國內(nèi)外多家機構(gòu)及研究人員對此進行了研究,目前成果顯示:1)整車圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大于1.456W/(m~2·K);2)數(shù)值模擬研究與實驗測試仍存在一定誤差。與車體透光圍護結(jié)構(gòu)相比,不透光圍護結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,其中不可避免存在大量狹窄的空腔(水平和豎直)。狹窄空腔的傳熱是一維的,且兩個熱流垂直面遠大于其它四個面�？涨坏拇嬖诓坏黾恿塑圀w圍護結(jié)構(gòu)的熱阻,而且為利用輻射機理進一步強化空腔熱阻,降低整車圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)創(chuàng)造了條件�；谝陨戏治�,本文以CRH2高速列車為研究對象,通過粘貼鋁箔改變車體內(nèi)狹窄封閉空腔(水平和豎直)內(nèi)壁面發(fā)射率的方法減少空腔輻射換熱份額,從而達到降低車體傳熱系數(shù)的目的。具體研究工作及成果如下所述。1)通過對CRH2高速列車車體圍護結(jié)構(gòu)中空腔結(jié)構(gòu)和面積等情況進行了計算和分析可知,車體內(nèi)部空腔面積占不透光圍護結(jié)構(gòu)面積的比率超過80%,其中,車體頂部空腔厚度最大可達100mm左右,其余車體空腔厚度普遍為5-50mm左右。2)本文分別采用冷熱面單面粘貼鋁箔和雙面粘貼鋁箔的方式,改變狹窄封閉豎直空腔內(nèi)壁面的發(fā)射率。然后通過實驗的方法,分別對5mm、10mm和15mm三種厚度,不同內(nèi)壁面發(fā)射率狹窄封閉豎直空腔的傳熱系數(shù)進行了測試,并基于測試數(shù)據(jù)對其輻射換熱的份額和當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)進行了計算和分析,結(jié)果顯示:常規(guī)材料狹窄垂直空腔中,輻射換熱占據(jù)主導(dǎo)地位,測試范圍內(nèi),空腔輻射換熱份額隨厚度增大,最高可達80%左右;由于厚度增大了熱阻,狹窄豎直空腔的平均當(dāng)量傳熱系數(shù)隨厚度降低;空腔內(nèi)壁面粘貼鋁箔可有效大幅降低空腔的輻射換熱份額和當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù),當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)降低的效果隨厚度的增大越發(fā)明顯,最高可達62%左右。雙面貼鋁箔隔熱效果優(yōu)于單面貼鋁箔5%左右。3)通過實驗的方法,分別對10mm、15mm和20mm三種厚度,不同內(nèi)壁面發(fā)射率狹窄封閉水平空腔的傳熱系數(shù)進行了測試和分析,結(jié)果與狹窄封閉豎直空腔相似,測試范圍內(nèi),水平空腔輻射換熱份額最高可達79%左右;雙面貼鋁箔隔熱效果優(yōu)于單面貼鋁箔2%左右。4)采用數(shù)值模擬的方法,分別對以上實驗測試空腔的傳熱系數(shù)進行了計算,并將兩者結(jié)果進行了對比分析,結(jié)果顯示本文采用的數(shù)值模型和方法合理有效,可以以此進行空腔和車體傳熱特性的數(shù)值計算。同時,數(shù)值結(jié)果也佐證了本文的實驗結(jié)果。5)結(jié)合CRH2高速列車車體的具體結(jié)構(gòu)特點,建立了包含狹窄封閉空腔車體不透光圍護結(jié)構(gòu)的數(shù)值物理模型,采用數(shù)值模擬的方法分析了車體不透光圍護結(jié)構(gòu)的溫度場及速度場。6)在考慮車體圍護結(jié)構(gòu)空腔、冷橋的共同作用條件下,通過數(shù)值模擬分別計算了CRH2高速列車現(xiàn)車體及其熱阻強化后的傳熱系數(shù)K值,分別為1.453W/(m~2·K)和1.444W/(m~2·K)。鋁箔膠帶價格低廉、易于粘貼。通過本文研究可知,采用車體內(nèi)部空腔壁面粘貼鋁箔的方式,可有效降低整車車體圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù),從而降低列車供暖和空調(diào)系統(tǒng)能耗,并改善車廂環(huán)境的熱舒適。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU111.4

【參考文獻】

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本文編號：2392175