论文部分内容阅读
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。