夏热冬冷地区外保温墙体凝露特性及防结露措施分析

为降低墙体内部结露的危害,建立以温度和相对湿度为计算驱动势的一维热湿耦合传递模型,对夏热冬冷地区常见的EPS外保温墙体进行凝露特性及相关防结露措施效果的分析.通过模拟,对比分析了南京、南昌、长沙及重庆地区EPS外保温墙体冬夏季工况条件下的热湿分布情况.在夏季工况下,4个地区墙体的保温层与基层材料界面处相对湿度分别高达86.43%,82.45%,86.07%,82.61%,具有较高的结露风险.以南京地区为例,对采用空气层、隔汽层2种防结露措施的EPS外保温墙体进行防结露效果分析.结果表明,在保温层与基层材料界面处设置15 mm空气层,可降低保温层最大相对湿度2.31%;而在室外保温层外侧设置隔汽层,虽然降低了夏季工况下的相对湿度,但将保温层冬季相对湿度提高至91.26%,具有不利影响.因此夏热冬冷地区冬夏季工况下,外保温墙体采取空气层防结露措施比隔汽层更有利.     

竹材组合墙体构件热湿耦合迁移特性

 以多孔介质传热传质学为基础,建立以湿度梯度为热源或热汇,以温度梯度作为湿源或湿汇的建筑构件内热湿耦合迁移的动态数学方程。提出用传递函数分析方法研究建筑构件内的热湿耦合过程,利用Laplace变换方法求解耦合方程。使用该方法对竹材组合墙体构件竹板进行了热湿耦合过程的分析计算,得到了竹板内温度和含湿量的动态分布特性。计算结果与实测值吻合较好,表明本文建立的数学模型和求解方法合理可信,有利于竹结构组合墙体的特性研究,也有利于竹材作为一种新型建筑材料的发展。     

热湿气候地区多层墙体的热湿性能分析

以多孔介质传热传质学为基础,以墙体中的空气含湿率和温度为驱动势建立了多层墙体的一维瞬态热湿耦合传递方程,运用有限差分法来解此耦合方程。以长沙地区为例,分析了我国南方地区典型的多层墙体石膏板-玻璃纤维-砖复合墙体在热湿气候环境下的水蒸气分布规律和温度分布规律,模拟结果表明,在中国南方地区,由于长期处于高温高湿的环境之下,墙体内出现湿积累现象,须采取有效措施防止霉菌的生长。     

一种新型木结构墙体的热湿性能分析

以多孔介质传热传质学为基础,以墙体内的空气含湿率和温度为驱动势建立了多层墙体中的一维瞬态热湿耦合传递方程.以长沙地区为例,分析了我国南方热湿气候地区一种新型木结构墙体的热湿分布规律.分析结果表明,在热湿气候地区推广应用该墙体需要注意玻璃纤维内部冷凝问题,并提出了解决办法.     

墙体传湿对内表面温度的影响关系研究

建立了以相对湿度和温度为驱动势的热湿耦合传递数学模型,并对模型准确性进行了验证.以松木板墙和砖墙为例,利用所建数学模型对其在不同热湿环境下进行计算分析,结果发现:在稳态条件下,松木板墙内表面温度比未考虑传湿情况最多低1.4℃,砖墙内表面温度比未考虑传湿情况最多低0.7℃;在周期性边界条件下且不考虑传湿时,松木板墙和砖墙内表面温度始终高于室内空气温度,考虑墙体传湿时,墙体在白天有部分时间段内表面温度低于室内空气温度,有利于室内热环境的改善;松木板适合在室内空气含湿量变化幅度较大的地区作墙体材料,而砖适合在干燥且室内空气含湿量变化幅度较小的地区作墙体材料.     

建筑围护结构热湿耦合传递特性实验研究与分析

建立了多层墙体热湿耦合传递的实验测试方法,测试了长沙地区1月份和7月份空调房间外墙体内的温湿度分布情况.分析了热湿气候地区墙体内湿传递和积累的情况,以及不同内表面情况对墙体热湿性能的影响.实验结果表明:靠近室外侧水泥砂浆与红砖界面处的温度、湿度严重受室外温、湿度变化的影响,且此界面处的湿度长期高于80%,易引发霉菌的生长;靠近室内侧红砖与水泥抹灰界面处的温度、湿度主要受室内温、湿度的影响,变化较小;在夏季,内表面贴发泡塑料墙纸的墙体内各界面处的温、湿度普遍比没贴墙纸的墙体内相应位置处的要高;在冬季,两墙体内界面处的温度基本相同,但没贴墙纸的墙体内各界面处的湿度比内表面贴有发泡塑料墙纸的墙体要略高.同时,墙体内的温、湿度变化存在着很强的耦合作用,并且太阳辐射强度对墙体内的温、湿度分布有很大的影响.     

冬冷干燥地区整体建筑热湿耦合传递对室内温湿度的影响

为准确预测冬冷干燥地区多层墙体保护下室内温湿度分布和动态变化,研究整体建筑的热湿耦合瞬态传递规律。本文基于Dancy定律,傅里叶定律,Fick定律等基础传递理论,采用热湿空气在墙体内部的非稳态耦合传递控制方程,以温度和相对湿度为驱动势,建立了整体建筑多孔介质墙体热湿耦合传递非稳态模型。通过重点研究两种保温建筑材料：石墨聚苯板和EPS保温板,对分别采用两种墙体下整体建筑的热湿耦合传递和对室内温湿度的调节进行模拟分析。结果表明,在冬冷干燥地区EPS的保温性能优于石墨聚苯板;经过24h的封闭模拟,两种情况下的室内的平均相对湿度分别为38.00%和36.50%,室内的平均温度分别为3.75℃和4.20℃;靠近墙壁处的相对湿度与室中央的温度之间的变化存在非线性关系。研究结果可以为冬冷干燥地区建筑外围护结构的设计提供参考。     

南向墙体全天非稳态得热分析

为得到较为准确的南向墙体冬季热负荷情况,对南向3种墙体全天得热进行理论分析,并利用有限差分方法对南向墙体内、外表面温度及逐时热负荷等进行计算.结果表明:在冬季夜间供暖空调标准工况下,利用室外综合空气温度计算3种墙体内表面温度变化均很小,温度波动在0.2 ℃左右;3种墙体在室外综合温度条件下计算的热负荷均比在室外空气温度下计算的热负荷要小18.1%;对保温性能好的墙体计算逐时负荷意义不大,但是对于保温性能差的墙体计算逐时负荷意义则很大.     

南京地区外保温墙体保温层经济厚度分析

针对当前保温材料经济厚度的研究中通常采用的稳态或非稳态传热计算方法存在不精确、未考虑湿传递、太阳辐射等问题,采用以温度和相对湿度为计算驱动势的一维墙体热湿耦合传递模型,以南京典型气象年的逐时气象参数(包括温度、相对湿度、太阳辐射强度)为室外边界条件,恒温恒湿工况为室内边界条件,对南京地区外保温墙体进行了热湿耦合传递模拟.结果表明,在南京地区的环境下,忽略湿传递的影响会对外保温墙体的全年传热量产生约2.74%～6.53%的偏差.通过对南京地区外保温墙体常见的3种保温材料进行热湿耦合传递模拟,并使用P_1-P_2经济学模型,对比分析了膨胀聚苯板(EPS)、聚氨酯泡沫(PU)、挤塑聚苯板(XPS)3种保温材料的外保温墙体的经济性,得出了3种材料的经济厚度分别为69.8、39.8和49.7 mm,投资回收期聚氨酯泡沫最长,挤塑聚苯板次之,膨胀聚苯板最短.     

热湿耦合迁移对长江流域建筑能耗模拟的影响

以温度和相对湿度为驱动势建立了热湿耦合迁移模型(CHMT),采用有限差分法以加权隐式格式离散控制方程,用C++编制计算程序;采用自编程序与有限元模拟软件COMSOL Multiphysics进行求解,将计算结果与实验数据和HAMSTAD验证实例进行对比,验证了模型的准确性;以上海、武汉和重庆的建筑南立面挤塑式聚苯乙烯(XPS)外保温砖墙为例,分别计算墙体在供冷季和供暖季的逐时得热量,并以累计得热量为指标,分析热湿耦合迁移对能耗模拟的影响.结果表明:当不考虑热湿耦合迁移时,上海、武汉和重庆的墙体在供冷季累计得热分别被低估10.04%,8.69%和9.11%;在供暖季累计失热分别被低估6.34%,6.62%和6.3%,因此在计算长江流域建筑能耗时应考虑热湿耦合迁移的影响.     

计算露点温度控制下的地下室外墙保温设计

简单介绍了地下室内热湿环境的特点,进一步明确了土壤水分渗透和室内水蒸气结露是地下室外墙出现返潮现象的两个引发因素。从暖通专业的角度思考,针对室内水蒸气结露问题,依据外墙负荷计算方法及相关传热学知识,推出一种保证地下室外墙不因室内水蒸气结露而发生返潮现象所需最小保温层热阻计算方法。以夏热冬冷的株洲地区地下室外墙保温设计为例,综合该地区的地理气候特点、备选外墙保温材料的热工性能及市场价格情况,得出EPS板为最佳保温材料,为地下室外墙保温设计提供理论与技术参考。     

多屏绝热金属液氦杜瓦的规范化设计方法研究

本文以大口径多屏绝热金属液氦实验杜瓦为研究对象,对之进行了热分析,导出了颈管温度场分布的微分方程。利用数值方法解出了不同蒸发速率下对应的颈管温度场分布,并讨论了多屏屏位的确定方法,在瓶塞与杜瓦材料、结构及尺寸一定的条件下,采用经验式及一些假设,我们求出了理论最小屏数及对应屏位和实际最小屏数及对应屏位,由此计算结果分析了影响多屏绝热绝热性能的主要因素。对瓶塞长度的优化设计我们也进行了讨论。另外文中示出了由最小二乘法获得的一些金属材料热导率及辐射率随温度变化的关系式和氦蒸汽定压比热随温度变化的关系式,这些关系式对杜瓦的规范化设计是必不可少的。采用本文所提供的计算方法可进行多屏绝热金属液氦杜瓦的规范化设计。     

含高分压不凝气体的蒸汽在分离式热管内凝结换热

设计建立了一套以水为工质的分离式热管系统实验台,系统冷凝端采用水冷套管式换热器.在此实验台基础上研究了不抽真空、有大量不凝性气体存在于分离式热管的凝结放热问题,测定了在不同的入口蒸汽温度、循环蒸汽流量、冷却水进口温度及流量条件下混合气体在圆管内凝结换热的情况,分析了这些参数对换热过程的影响.同时,还对套管内含高分压不凝性气体——空气——的水蒸汽凝结换热物理模型进行了研究,并建立了相应的数学模型.模型中除了质量守恒、动量守恒、能量守恒和界面控制方程外,还增加了流动扩散和凝结控制方程.模型结果显示蒸汽放热量与实验测定值基本吻合,偏差在8%～15%之间.     

利用激波管进行水蒸汽凝结过程的理论和实验研究

水蒸汽凝结过程是一种含有潜热的两相非等熵过程.本文在一台激波管装置上,对水蒸汽的凝结问题进行了实验研究.本文采用经典成核理论,将特征线方法应用到水蒸汽凝结过程,进行了理论分析和数值计算.本文的实验结果与国外其他作者在激波管上所作的同类结果能吻合较好.     

Acid condensation and heat transfer characteristics on H-type fin surface with bleeding dimples and longitudinal vortex generators

Acid condensation rate is an important factor denoting the acid corrosion, and the reduction of the acid condensation can significantly relieve the acid corrosive effect on the wall surface and improve the security of the equipments. In this study, the characteristics of both heat transfer and acid condensation of the finned tube in heat exchanger were numerically studied. In the numerical model, we simulated the acid condensation by considering the vapor-liquid equilibrium effect and multi-component diffusion effect. Based on the H-type finned oval tube, we proposed three novel types of fins to both enhance the heat transfer and reduce the acid condensation. The parametric effects of gas temperature, acid vapor concentration, water vapor concentration, and Reynolds number were investi- gated on different fin structures. The results show that the tube bank with the new structured fins can improve the performance on both heat transfer and acid anticondensation.     

Transonic flow of moist air around an NACA 0012 airfoil with non-equilibrium condensation

The classical condensation model of water vapor is coupled with the Euler equations to calculate transonic flows of moist air with non-equilibrium condensation. By means of this model, numerical computations are implemented to investigate the aerodynamic characteristics of an NACA 0012 airfoil in transonic flows of moist air at various angles of attack and relative humidities, and the results are compared with those in dry air flows. For different angles of attack considered at 50% relative humidity, the lift decreases 30%?40%. The pressure drag increases when the angle of attack is smaller than 1.4° and decreases when higher than 1.4°. At zero angle of attack, with the relative humidity rising from zero to 90%, the pressure drag increases exponentially. At 90% relative humidity, the pressure drag increases 160%, and self-oscillation takes place periodically and alternately over the upper and lower surfaces of the airfoil. The oscillation is caused by the interactions of local supersonic flow and heat release in the condensation process.     

直接空冷系统凝结水管道保温探讨

对冬季低气温段凝结水管道的散热进行了计算分析,根据计算结果,得出在直接空冷系统设计中凝结水管道一般情况下不需作保温处理的结论,提出了在凝结水管道设计中需注意的问题。     

三种墙体保温隔热性能的数值分析

利用计算流体力学和计算传热学的方法,建立数值仿真的物理模型和数学模型,对比较适合"夏热冬冷"地区的三种外墙进行了传热计算,并用相关资料进行验证.通过数值仿真计算了由墙体传入室内的热量(夏季)或由室内通过墙体传到室外的热量(冬季 ),并对三种墙体的热工性能进行了比较.研究结果表明外挂式封闭间层墙体的夏季隔热性能及冬季保温性能都较好,可以在"夏热冬冷"地区推广使用.     

Optimization of flue gas convective heat transfer with condensation in a rectangular channel

Conservation equations of sensible entarnsy and latent entransy are established for flue gas convective heat transfer with condensation in a rectangular channel and the entransy dissipation expression is deduced. The field synergy equation is obtained on the basis of the extremum entransy dissipation principle for flue gas convective heat transfer with condensation. The optimal velocity field is numerically obtained by solving the field synergy equation. The results show that the optimal velocity field has multiple longitudinal vortices, which improve the synergy not only between the veloctiy and temperature fields but also between the velocity and vapor concentration fields. Therefore, the convective heat and mass transfers are significantly enhanced. Flow with multiple longitudinal vortices close to the optimal velocity field can be generated by discrete double-inclined ribs set in the rectangular channel. The numerical results show that the total heat transfer rate in the discrete double-inclined rib channel increases by 29.02% and the condensing heat transfer rate increases by 27.46% for Re = 600 compared with the plain channel.     

高温高湿造纸厂房围护结构冬季防结露研究

高温高湿大空间造纸厂房夏季闷热、冬季围护结构结露滴水,影响纸张正常生产.实地测量了厂房围护结构热工性能、通风、温湿度分布及造纸机械散热散湿,并对厂房进行数值模拟,分析围护结构结露原因.分析表明:厂房屋顶和侧墙交界处,湿部屋面,侧墙侧窗及天窗等区域最容易结露.排热除湿通风方式中,在湿部操作区侧墙加局部排风效果最佳.加强上述区域保温及减少玻璃窗数量,以及在侧墙加局部排风是防止围护结构结露的有效方法.在实际工程中采用这些措施后,减少了围护结构结露.