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家用燃气灶的热效率分析

作　者: 李小龙
导　师: 张文飞
学　校: 燕山大学
专　业: 流体力学
关键词: 家用燃气灶平底锅尖底锅热效率优化设计
分类号: TS914.232
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着燃气灶的广泛使用,市场上出现了种类繁多的家用燃气灶。有些燃气灶虽然有着美观大方符合整体厨房观念的优点,但是也有着热效率普遍不高,烟气中释放的有害气体含量较高等缺点。因此,研究燃气灶节能环保还是很必要的。国内燃气灶行业的研发主要依靠实验方法,每改变一次结构,都需要大量的实验才能得到结果。数值模拟的兴起,为工程的设计和优化提供了大量有益的帮助,缩短了工程周期,节约了资金。本文通过对燃气灶燃烧加热的过程进行数值模拟,以此来探讨研究燃气灶的热效率。本文对家用燃气灶加热平底锅和尖底锅进行数值模拟,对其速度场、温度场以及浓度场进行了分析,很好的验证了燃烧模拟的可行性,并且分别得出燃气灶在加热平底锅和尖底锅时的热效率。在采用相同的燃气灶加热不同的锅的基础上,分别分析了影响燃气灶热效率的三个主要参数,它们分别是锅架高度、旋流角度以及锥角角度。同时又采用正交设计,分析了三者对燃气灶热效率的影响,得出最优参数组合。通过优化后,发现燃气灶在加热平底锅时其最优参数组合为锅架高度22 mm,旋流角45°,锥角45°;加热尖底锅时其最优参数组合为锅架高度12 mm,旋流角35°,锥角45°。这种不同结构形状的燃气灶用来加热不同锅的燃烧组合,大大提高了燃气灶的热效率,实现了高效节能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外家用燃气灶研究现状  11-15
    1.2.1 国内家用燃气灶研究现状  11-14
    1.2.2 国外家用燃气灶研究现状  14-15
  1.3 本文主要工作  15-16
第2章燃气灶燃烧的数值计算模型和方法  16-22
  2.1 引言  16
  2.2 数值计算基本控制方程  16-19
    2.2.1 质量守恒方程  16-17
    2.2.2 动量守恒方程  17-18
    2.2.3 能量守恒方程  18-19
    2.2.4 组分守恒定律  19
  2.3 湍流流动模型  19-20
  2.4 燃烧反应模型  20
  2.5 传热模型  20-21
    2.5.1 热传导和对流传热  21
    2.5.2 热辐射  21
  2.6 本章小结  21-22
第3章家用燃气灶加热平底锅的数值模拟  22-34
  3.1 引言  22
  3.2 燃气灶燃烧加热平底锅模拟计算的前处理  22-28
    3.2.1 燃气灶的几何建模  22-23
    3.2.2 燃气灶的网格划分  23-25
    3.2.3 求解器及其模型  25-26
    3.2.4 材料物理属性的设置  26
    3.2.5 操作参数和边界条件的设置  26-27
    3.2.6 求解器设置  27-28
    3.2.7 对燃烧的初始化  28
  3.3 数值模拟结果及其分析  28-33
    3.3.1 速度场特性  28-29
    3.3.2 温度场特性  29-32
    3.3.3 组分浓度分布特性  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章参数对燃气灶热效率的影响及其优化  34-48
  4.1 引言  34-45
    4.1.1 锅架高度的影响  34-39
    4.1.2 旋流角的影响  39-41
    4.1.3 锥角的影响  41-45
  4.2 燃气灶的参数优化  45-47
    4.2.1 水平因素的确定  45-46
    4.2.2 正交表的建立及其结果分析  46-47
  4.3 本章小结  47-48
第5章家用燃气灶加热尖底锅的数值模拟及参数优化  48-63
  5.1 引言  48
  5.2 燃气灶燃烧加热尖底锅模拟计算的前处理  48-51
    5.2.1 几何建模及其网格划分  48-51
    5.2.2 求解设置  51
  5.3 数值模拟结果及其分析  51-52
  5.4 影响燃气灶热效率的参数及优化  52-60
    5.4.1 锅架高度的影响  52-56
    5.4.2 旋流角的影响  56-58
    5.4.3 锥角的影响  58-60
  5.5 燃气灶的参数优化  60-62
    5.5.1 水平因素的确定  61
    5.5.2 正交表的建立及结果分析  61-62
  5.6 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
作者简介  70

家用燃气灶的热效率分析

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