毛細(xì)輻射空調(diào)技術(shù)的傳熱及流動(dòng)特性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)能耗迅猛增加，傳統(tǒng)空調(diào)采用溫濕度耦合處理技術(shù)，消耗了大量高品位的能量，低碳經(jīng)濟(jì)催生低碳空調(diào)，輻射空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
　　輻射空調(diào)以其舒適、健康、環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)越性得到世人的青睞，而利用多孔介質(zhì)微細(xì)通道內(nèi)的強(qiáng)迫對(duì)流換熱已被證實(shí)是最具發(fā)展?jié)摿Φ母咝Ю鋮s解決方案之一，本文結(jié)合輻射板空調(diào)技術(shù)及熱管理論創(chuàng)新地提出了毛細(xì)吸液芯輻射換熱板空調(diào)系統(tǒng)。針對(duì)輻射空調(diào)的對(duì)流換熱和輻射換熱，以及冷媒介質(zhì)在多孔介質(zhì)內(nèi)

2、部的流動(dòng)特性進(jìn)行了研究。
　　本文的毛細(xì)吸液芯輻射換熱板技術(shù)源于熱管技術(shù)，在該毛細(xì)吸液芯輻射換熱板中，為了獲得最大的冷（熱）量，需要毛細(xì)吸液芯有足夠的毛細(xì)抽吸力，較小的流動(dòng)阻力。首先對(duì)吸液芯多孔介質(zhì)的孔隙率，疏水速度、平均孔隙半徑和承壓強(qiáng)度進(jìn)行了研究。并通過(guò)添加緩凝劑得到了最佳配比。
　　通過(guò)比較傳統(tǒng)輻射空調(diào)末端換熱技術(shù)，在不斷改進(jìn)的的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了第三代毛細(xì)吸液芯輻射換熱板，通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂臻g，對(duì)冷媒不同進(jìn)口溫度和改變發(fā)射

3、率條件下的毛細(xì)吸液芯換熱板的換熱了進(jìn)行了測(cè)試，并比較了相同條件下蛇形輻射換熱盤(pán)管的換熱量，分析了不同板面溫度下的空間溫度分布，結(jié)果表明：在冷水進(jìn)口溫度為11℃-16℃的條件下，制冷量提高了37％-57.7%，相比現(xiàn)在經(jīng)常采用的蛇形輻射換熱盤(pán)管，毛細(xì)吸液芯輻射換熱板增加了換熱面積，板面溫度分布更加均勻，而且可以做為吊頂層并承擔(dān)一定的壓力。表面發(fā)射率改變后，空間溫度分布相對(duì)于改變前更均勻，主要是因?yàn)楸砻姘l(fā)射率增大后，輻射換熱量增加，空間溫度

4、波動(dòng)更小。根據(jù)毛細(xì)吸液芯輻射換熱板空調(diào)系統(tǒng)的熱交換過(guò)程，分析了冷媒介質(zhì)與毛細(xì)吸液芯壁面換熱、毛細(xì)吸液芯輻射換熱板與裝飾層換熱、天花板表面裝飾層與房間空氣的對(duì)流換熱及各表面的輻射換熱。得到了天花板壁面溫度的計(jì)算公式以及毛細(xì)吸液芯輻射換熱板空調(diào)系統(tǒng)的綜合換熱系數(shù)。共同構(gòu)成了毛細(xì)吸液芯輻射換熱板對(duì)室內(nèi)傳熱的數(shù)學(xué)描述。為毛細(xì)吸液芯輻射換熱板在以后的應(yīng)用過(guò)程中奠定了一定的理論計(jì)算基礎(chǔ)。
　　通過(guò)對(duì)多孔介質(zhì)流動(dòng)理論分析，結(jié)合Hagen-Poi

5、seuille方程，建立了毛細(xì)吸液芯輻射換熱板流動(dòng)阻力模型，所得到的模型是孔隙率、孔隙半徑、顆粒直徑、流體性質(zhì)、流體速度、迂曲度的函數(shù)。該模型不含經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，每個(gè)參數(shù)都有明確的物理意義。通過(guò)比較可知，本模型和Ergun方程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合得較好，證明了該模型的合理性。比較分析了毛細(xì)吸液芯輻射換熱板和傳統(tǒng)的蛇形輻射換熱盤(pán)管的阻力，并利用ICP-Optional Emission Spectrometer對(duì)循環(huán)水在毛細(xì)吸液芯輻射換熱板內(nèi)部運(yùn)行鈣

6、離子濃度進(jìn)行了測(cè)試。
　　對(duì)傳統(tǒng)空調(diào)和輻射空調(diào)的耗能進(jìn)行了分析，通過(guò)熱力學(xué)第一定律提出了綜合散熱度和集中散熱度揭示了輻射空調(diào)節(jié)能的原因，指出輻射空調(diào)的設(shè)計(jì)溫度相比常規(guī)空調(diào)的設(shè)計(jì)溫度高2～3℃。并通過(guò)熱力學(xué)第二定律火用值理論分析了毛細(xì)吸液芯輻射空調(diào)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。
　　最后，通過(guò)理論分析，采用C語(yǔ)言編程，CFD計(jì)算模擬，分析了毛細(xì)吸液芯輻射換熱空間內(nèi)溫度梯度分布及內(nèi)部多孔介質(zhì)流動(dòng)壓降，并將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、本模型公式、厄根公