內置水集熱器的生物質柴灶熱工性能研究.pdf

1、生物質柴灶作為中國農村地區(qū)的炊事工具已有數千年的歷史，柴灶的結構形式隨著人民生活環(huán)境與經濟條件的變化而在不斷改進和優(yōu)化中。在近幾十年內，隨著國民經濟的迅猛發(fā)展和社會的不斷進步，人們對于居住環(huán)境的舒適性與功能性有了更高的要求。但現階段，部分農村地區(qū)所使用的生物質柴灶還仍然保留著傳統(tǒng)砌筑式柴灶的樣式，其在熱效率、功能多樣性、外觀等方面已不能完全滿足人們日常生活和用能結構的需求。
　　目前對于柴灶的研究，大部分都是僅憑經驗給出各部分結構

2、的尺寸建議，而對于柴灶內部的傳熱過程未能進行充分的研究，因此不能對柴灶整體結構及熱效率的提高等方面提出準確的指導。本文研究的內置水集熱器的生物質柴灶是在改進傳統(tǒng)生物質柴灶結構、提高柴灶熱效率的基礎上，增設水集熱器，將不能為炊事和采暖利用的那部分剩余能量吸收再利用，可以提供生活熱水和采暖用熱水。本文的研究內容主要有內置水集熱器的生物質柴灶熱工性能實驗、各部分熱量分配分析以及傳熱模型的建立。
　　實驗研究內置水集熱器的生物質柴灶時，選

3、取了另一種普通生物質柴灶作為對比對象，通過燃燒實驗實測的方法，得到兩種柴灶的熱工性能相關數據。比較兩種柴灶的升溫段供熱強度、蒸發(fā)段供熱強度兩項熱工指標，計算結果顯示內置水集熱器的生物質柴灶在兩個時間段內的供熱強度均大于無集熱器的普通生物質柴灶。根據實驗數據對灶膛內部熱量分配進行計算。計算得出灶膛各部分熱量占總輸入熱量的百分比:炊事得熱19.25％、水集熱器得熱42％、煙氣熱量28.75％、灶壁面散熱4.5％、氣體不完全燃燒熱損失0.9％

4、、固體不完全燃燒損失4.3％、灰渣熱損失0.3％。進而得出農村住宅中炊事用熱、采暖用熱、余熱利用三部分熱量的平衡分析，為農村住宅供熱系統(tǒng)優(yōu)化提供基礎數據。
　　建立了內置水集熱器的生物質柴灶內部傳熱數學模型，其中包括柴灶結構模型、灶膛內部換熱模型、生物質燃料燃燒模型、水集熱器換熱模型四個模塊，并做了合理簡化。模型可以實現通過輸入柴灶結構信息、燃料種類、環(huán)境參數等基本參數信息獲得鍋水溫度、水集熱器內水溫、灶排出煙氣溫度、灶內壁面得熱