本文關(guān)鍵詞：土壤空氣換熱器換熱性能及土壤溫度場的模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于無加熱裝置的日光溫室室內(nèi)空氣溫濕度已不能滿足我國嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求,因此需要尋求節(jié)能途經(jīng)來調(diào)控日光溫室室內(nèi)空氣溫濕度。土壤作為太陽能的蓄放載體,可以有效地以蓄熱、放熱的方式對通入地埋管中的空氣進(jìn)行降溫、升溫,甚至除濕。因此,將土壤空氣換熱器置于日光溫室室內(nèi)土壤下,可有效調(diào)控溫室內(nèi)空氣溫濕度,對溫室的節(jié)能減排具有重要意義。本文在充分分析日光溫室內(nèi)濕空氣在土壤空氣換熱器換熱管內(nèi)的熱濕交換過程后,通過用戶自定義函數(shù)加載水蒸汽冷凝損失的質(zhì)量源項與能量源項,以溫室地表下不同深度土壤層含水率為依據(jù),建立含水率不同的分層土壤模型,數(shù)值模擬冬季晴天土壤空氣換熱器以4.5m/s、1.5m/s風(fēng)速工況下運(yùn)行的換熱性能,并對7.5m/s、10m/s、15m/s風(fēng)速工況下土壤空氣換熱器的換熱性能進(jìn)行預(yù)測,同時就換熱工況較好的4.5m/s風(fēng)速工況下的土壤溫度場進(jìn)行了模擬。模擬研究結(jié)果表明:土壤空氣換熱器可以有效地對冬季晴天日光溫室內(nèi)的空氣實現(xiàn)白天冷卻去濕,夜間加溫的熱濕處理過程。土壤空氣換熱器換熱管入口風(fēng)速越大,出口空氣溫濕度受入口空氣溫濕度波動的影響越大。對于管徑為Φ110的換熱管,土壤空氣換熱器以低于4.5m/s風(fēng)速工況運(yùn)行時,濕空氣在換熱管內(nèi)80%以上的換熱過程均發(fā)生在換熱管入口至9m范圍內(nèi)。管徑Φ110的換熱管在用于濕空氣熱濕處理時最佳入口風(fēng)速在4.5m/s~7.5m/s范圍內(nèi)。換熱管周圍,土壤各測點(diǎn)溫度隨換熱管入口空氣溫度周期性變化且變化規(guī)律一致。距換熱管等徑向距離處,深度方向和水平方向上土壤測點(diǎn)溫度因分層土壤的熱物性不同而不同。沿深度方向上,換熱管周圍(Z≤450mm)土壤溫度受換熱管換熱影響劇烈,近地表(Z450mm)土壤溫度變化受地表熱作用影響劇烈。
【關(guān)鍵詞】：日光溫室 土壤空氣換熱器 數(shù)值模擬 換熱特性 土壤溫度場
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU83
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 土壤空氣換熱器系統(tǒng)簡介9-10
• 1.2 土壤空氣換熱器系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 土壤空氣換熱器系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 土壤空氣換熱器系統(tǒng)的試驗研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 日光溫室內(nèi)熱濕問題與處理14-16
• 1.3.1 日光溫室內(nèi)熱濕問題14-15
• 1.3.2 日光溫室內(nèi)熱濕處理15-16
• 1.4 課題的提出與來源16-17
• 1.4.1 課題的提出16-17
• 1.4.2 課題的來源17
• 1.5 研究的意義與目的17-18
• 1.5.1 研究的意義17
• 1.5.2 研究的目的17-18
• 1.6 研究的內(nèi)容與方法18-19
• 1.6.1 研究內(nèi)容18
• 1.6.2 研究方法18-19
• 第二章 日光溫室土壤空氣換熱器的試驗介紹19-25
• 2.1 供試日光溫室19
• 2.2 試驗平臺19-23
• 2.2.1 換熱管布管方式19-21
• 2.2.2 試驗儀器21-22
• 2.2.3 試驗測點(diǎn)布置22-23
• 2.3 試驗運(yùn)行方案23-25
• 第三章 土壤空氣換熱器換熱性能分析25-33
• 3.1 濕空氣:25-26
• 3.2 土壤空氣換熱器換熱分析26-28
• 3.2.1 濕空氣在換熱管中的熱質(zhì)交換27
• 3.2.2 土壤空氣換熱器換熱量分析27-28
• 3.3 土壤熱物性分析28-30
• 3.3.1 土壤含水率28-29
• 3.3.2 土壤密度29-30
• 3.3.3 土壤導(dǎo)熱系數(shù)30
• 3.3.4 土壤熱容量30
• 3.4 日光溫室內(nèi)原始土壤溫度場分布30-33
• 第四章 日光溫室土壤空氣換熱器的模型建立33-41
• 4.1 幾何模型33
• 4.2 物理模型33-35
• 4.2.1 分層土壤模型33-34
• 4.2.2 模型的簡化假設(shè)34-35
• 4.3 數(shù)學(xué)模型35-38
• 4.3.1 Fluent軟件介紹35
• 4.3.2 控制方程35-37
• 4.3.3 湍流模型的選取37
• 4.3.4 控制方程的離散37-38
• 4.4 定解條件38-39
• 4.4.1 初始條件38
• 4.4.2 邊界性條件38-39
• 4.5 模擬監(jiān)測點(diǎn)設(shè)定39
• 4.6 網(wǎng)格獨(dú)立性考察39-41
• 第五章 日光溫室土壤空氣換熱器模擬計算分析41-69
• 5.1 模擬方案41
• 5.2 4.5m/s風(fēng)速工況分析41-52
• 5.2.1 模擬與試驗對比分析41-45
• 5.2.2 換熱管內(nèi)空氣溫濕度分析45-48
• 5.2.3 換熱管內(nèi)空氣換熱量分析48-49
• 5.2.4 換熱管內(nèi)空氣熱濕規(guī)律49-52
• 5.3 1.5m/s風(fēng)速工況分析52-58
• 5.3.1 換熱管內(nèi)空氣溫濕度分析52-54
• 5.3.2 換熱管內(nèi)空氣換熱量分析54-55
• 5.3.3 換熱管內(nèi)空氣熱濕規(guī)律55-58
• 5.4 1.5m/s、4.5m/s風(fēng)速工況對比分析58-60
• 5.5 不同風(fēng)速工況預(yù)測60-65
• 5.5.1 不同進(jìn)口風(fēng)速下的冷卻去濕60-64
• 5.5.2 不同進(jìn)口風(fēng)速下的等濕加熱64-65
• 5.6 土壤溫度場熱響應(yīng)65-69
• 5.6.1 換熱管周圍X、Z方向土壤溫度場變化66-67
• 5.6.2 近地表土壤溫度場變化67-69
• 第六章 結(jié)論與建議69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 建議70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄77

【相似文獻(xiàn)】

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1 梁福源,宋林華,王富昌,鄭炳元,張麗萍;路南石林地區(qū)土壤空氣中CO_2濃度分布規(guī)律與土下溶蝕形態(tài)研究[J];中國巖溶;2000年02期

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1 秦旖;土壤空氣換熱器換熱性能及土壤溫度場的模擬研究[D];太原理工大學(xué);2016年

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4 夏發(fā)生;農(nóng)田土壤空氣中CO_2變異特征及移動的動力學(xué)機(jī)制[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2009年

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本文編號：255702