空气流速对温室地下蓄热系统湿热传递影响试验

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热量和水蒸气迁移的影响,建立合理的运行模式,测试了该系统以0.6～2.8m/s的空气流速蓄热时换热管道进、出口空气温度和相对湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气含湿量与焓及蓄热功率。结果表明,在冬季白昼晴朗时,系统分别以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8m/s的空气流速进行蓄热,温室内热空气流经换热管道焓值明显降低,以不同流速蓄热时进、出口空气焓差的变化幅度、变化趋势相近,换热均充分;蓄热功率随流速增加而增加,当空气流速小于2m/s时,蓄热功率不足,系统蓄热时较佳的空气流速为2.5～2.8m/s,蓄热时间应以     

温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热效果影

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热增温效果及对温室温度与湿度环境的影响,分别测试了该系统换热管道以不同空气流速蓄热时换热管道进出口空气温度和湿度、地坪温度以及相邻无蓄热系统温室内的气温、土壤温度和室外温度.结果表明,白昼晴朗时,当换热管道内空气以流速0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8 m/s进行蓄热时,地坪温度均高于相邻无蓄热系统温室内的土壤温度,平均温差分别为0.8、1.1、3.1、3.9、4.3、5.6℃,系统蓄热效果随换热管道空气流速增加而增强.在系统换热管道内空气流速以0.6～2.8 m/s蓄热时,温室内热空气流经换热管道温度明显降低,使蓄热温室内的气温低于相邻温室气温0.1～0.6℃,但蓄热温室气温在常见温室栽培作物所需的适宜温度范围内,换热管道以不同空气流速蓄热对温室的温度环境影响较小.     

温室地下蓄热系统蓄热和加温性能

针对温室地下蓄热系统热量损失大、系统运行效率低的缺点,设计了一种新型温室地下蓄热系统,测试了蓄热与加温时进出口空气温度、湿度、换热管道出口处流速、土壤温度。试验结果表明,系统蓄热与加温时空气流经换热管道温度、焓值变化明显,平均蓄热热流密度为23-81W／m^2,平均加温热流密度为82-96W／m^2,能够明显提高苗床温度,蓄热量与加温热量均是系统消耗电能的10倍以上,节能效果明显。     

温室地下蓄热系统蓄热加温效果试验

为了减少温室加温能耗,基于植物生理设计了温室地下蓄热系统,测试了系统冬季白昼蓄热与夜间加温时温室内空气温度、湿度和地坪温度和室外气温、土壤温度、相邻未蓄热温室气温和地温。结果表明：在冬季白昼为晴朗、多云时,系统蓄热可分别使地坪温度平均高于未蓄热温室地温4.8℃,4.4℃,具有良好的蓄热效果;阴天时蓄热时间应适当缩短,但由于长期蓄热,其地温仍高于相邻温室2.6℃。在白昼为晴朗、多云、阴天的情况下,夜间系统加温使温室内气温分别高于相邻未蓄热温室3.1℃,2.0℃,1.5℃,与外界分别保持3.95℃,3.21℃,2.35℃的平均温差,在加温期间具有良好的加温效果,至少可以满足温室加温能耗的35.7%。     

温室地下蓄热系统温度的分布试验

设计了温室地下蓄热系统,并测试了系统冬季白昼蓄热与夜间加温时温室内空气温度、地坪温度。结果表明,系统蓄热时,温室内纵向最大气温差为1.9℃,地坪温度沿温室横向、纵向变化幅度小,且随着蓄热过程的进行,气温、地温趋于一致;加温时,温室内纵向最大气温差为0.8℃,地坪横向、纵向最大温差分别为0.6℃、1.9℃,温度分布均匀。     

日光温室带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体体系

基于已有日光温室专用多曲面槽式空气集热器,提出一种带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体构筑体系,通过主动与被动相结合的蓄热方式,提高日光温室后墙体的太阳能热利用率。为了验证构筑体系的科学性和可行性,分别搭建了日光温室专用多曲面槽式空气集热器试验系统和带竖向空气通道的相变蓄热墙体试验系统,分析了太阳辐射强度、集热器内空气流速、日光温室中间显热蓄热墙体层内空气流动参数(空气流速、空气通道间距、空气流动方向)等对空气集热器太阳能热利用率以及墙体主动蓄热能力的影响规律。研究结果表明:当集热器内空气速度为1.4~1.8 m/s时,集热器的综合集热性能最佳,集热量随着太阳辐射强度的增加而升高;当墙体内竖向空气通道间距为400 mm、空气通道内空气速度为0.26 m/s、空气流动方向为上进下出时,相变蓄热墙体换热效率为66.2%,主动蓄热量约为9.43 MJ/m3,其中中间砌块层的蓄热量约占82.3%,墙体日蓄放热效率为98.4%。     

双层覆盖温室地下蓄热系统保温效果试验

针对温室加温能耗大的突出问题，设计了双层覆盖温室地下蓄热系统。测试了冬季夜间保温时温室内外温度、湿度，计算了达到同样环境温度时燃煤热水锅炉加温所需能耗及燃料成本。结果表明，在冬季白昼为晴天、多云、阴天时，双层覆盖温室地下蓄热系统蓄热后，夜间保温时温室内温度分别高于外界温度5．1～9．8℃、4．8～6．9℃、4．2～6.4℃，室内外平均温差分别为6．9℃、5．4℃、5．3℃，其能耗费用低于燃煤热水锅炉加温费用，系统具有良好的保温性能，节能效果明显。     

日光温室后墙保温系统试验研究

为减少冬季日光温室加温能耗,基于空气流动原理设计了温室后墙保温系统。该系统利用风机将温室白天蓄积的热量储蓄在后墙的夹层中与后墙的保温室内,经过热量传导与交换,保证太阳能的高效利用。试验结果表明,在冬季白昼为晴朗、连阴雾霾天(极端天气)下蓄热温室夜间空气温度分别比对照温室平均高3.12和3.17℃,土壤温度分别比对照温室平均高3.2和2.78℃。日光温室蓄热能力的提高,实现了番茄的安全过冬生产。该研究成果对日光温室结构的改进、温度调控有重要意义。     

日光温室内置式太阳能集热调温装置试验研究

为了提高冬季日光温室内的温度,研究开发了贮蓄太阳热能用于夜间温室内加温的太阳能集热调温试验装置.该装置垂直固定在日光温室内靠近北墙的钢筋拱架上,利用冬季晴天时北墙部位的太阳辐射热量使水增温,并把水储存在蓄热水箱内;夜间温室内温度降到一定程度时,利用所贮蓄的热量再给温室加温.试验结果表明:该装置白昼贮热与夜间加温效果明显,白昼集热可使水温提高20℃以上,夜间用蓄积的热量加温,可以使室内气温平均提高约1.7℃以上.     

寒冷地区现代温室加温系统

在我国东北地区,冬季气候寒冷(尤其是夜间),要实现温室的越冬生产必须进行加温。传统的加温系统主要有热水加热、热风加热和电加热,随着加温系统和设备的不断发展,现代又出现了地源热泵技术、温室地下蓄热加温技术、太阳能辅助技术和空气源热泵技术等新型的加温设备及系统,为现代化温室在加热保温、冬季生产、能源节约和清洁能源方面提供了有力的保障。这些设备的应用不但提高了温室的保温效率,而且使得温室在反季节生产中发挥了较大的优势。     

远红外辅助热泵干燥装置性能试验

以湿毛巾为研究对象,在自行研制的远红外辅助热泵干燥装置上进行了干燥系统的性能测试。比较了热泵(HP)干燥和加热功率为500、1 000和2 000 W的远红外(FIR)辅助热泵干燥条件下,干燥室进、出口空气温度和相对湿度,以及干燥对象不同部位的温度在干燥过程中的变化情况。与单一热泵干燥相比,不同功率远红外辅助热泵干燥的除湿能力提高8.1%～22.2%。结果表明远红外辅助热泵干燥可以有效缩短干燥时间,提高干燥效率。     

多孔毛管温室冠层空间热风增温实验

为研究微孔散热条件下,多孔毛管沿程温度分布规律、温室冠层以下空间的垂直温度梯度及其与主要影响因素之间的关系,构建了多孔毛管温室空间热风增温实验系统。对多孔毛管进行保温围护,以毛管进口温度、进风压力、出风孔径等为实验参数,采集毛管前端孔口、中间孔口与末端孔口围护空间内温度数据,分析其在毛管沿程方向上和垂直空间内的分布规律。实验结果表明,毛管沿程出风孔口围护空间温升略有降低;垂直空间内温升呈先上升后下降的驼峰状变化趋势。不同进口温度、进风压力条件下,构建的热风增温系统可以使围护空间内距地面800～1 200 mm高度空间内的温度升高2.5～6.2℃。     

多间日光温室温湿度环境模拟与分析

为了观察中国北方地区多间日光温室每个屋子的温湿度分布和夜间散热过程,利用Penmane-Monteith法土壤水分蒸发理论和计算流体动力学(CFD)方法进行环境温湿度模拟分析。试验时,在温室内布置了温湿度传感器、热通量传感器和土壤温度(水分)传感器,并进行了多点测试。测试分析得出:多间日光温室的室内最高温度为37℃,夜间温度为5℃,凌晨最低温度为2℃左右。利用Penmane-Monteith蒸发公式算出温室土壤的蒸发速率得出白天和夜间的蒸发率分别为6.07×10-5kg/m2·s和2.28×10-6kg/m2·s。通过模拟发现:室外平均风速0.5m/s时,室内最大流速能达0.33m/s(出现在屋子Ⅱ)。最终研究得出:该类型温室需要加强保温措施才能满足中国北方地区温室生产要求。     

基于多孔毛管的温室热风采暖

通过对基于多孔毛管的温室热风采暖试验系统增温过程的研究,验证了该系统的实际增温效果.以多孔毛管进口温度、进口压力、出风孔径等试验因素,对多孔毛管进行保温围护,测量围护空间内温升数据,对不同试验因素条件下的热风增温过程进行试验分析.采用多项式回归方法对试验数据进行分析和计算,得出了围护空间内温升与毛管进口温度以及进口压力之间的数学关系.试验结果表明：不同毛管进口温度以及进口压力条件下,该热风增温系统可以使围护空间内温度升高4～9℃,且温升大小与多孔毛管进口温度和进口压力之间均为正相关关系,相对于进口温度,多孔毛管进口压力为围护空间内温升大小的主要影响因素.利用由多项式回归方法分析和计算得出的数学关系设定毛管进口温度和进口压力的大小,多孔毛管温室热风采暖系统可以满足温室冬季生产的实际增温需求.     

Free-Convection Heat Transfer in Screened Greenhouses

Free-convection heat transfer between heating pipes and air, horizontal screen and air and inner roof surface and air was studied experimentally in twin-span glasshouses, under constant heat flux conditions. Among other results, equation coefficients between Nusselt and Rayleigh numbers are presented for the inner surface of the greenhouse roof, screen surfaces and heating pipes. Special attention is given to the influence of the location of the heating pipes relative to the screen, as well as the presence of a crop, upon the convective heat transfer between different surfaces and air. The equation coefficients obtained in this work are between 2 and 75% greater than the equivalent equation coefficients found for smooth plates and cylinders by other authors.     

玻璃温室地源热泵供暖性能与碳排放分析

在北京地区一栋玻璃连栋温室(756 m2)中采用地下水式地源热泵(ground source heat pump,简称GSHP)技术进行了冬季供暖试验,并结合GSHP技术的供热特点构建了基于供热末端空气焓差法的供热量计算模型以及供热系统性能分析方法。根据供暖期北京地区能源价格水平,对比当前广泛使用的燃煤供暖系统和天然气供暖系统,系统地评价了GSHP技术的碳排放(温室气体排放水平)和供暖经济性。GSHP供暖成本低于同期燃气供暖,但高于燃煤供暖。同时,GSHPs的CO2气体排放量低于燃煤供暖,但高于燃气供暖。     

基于CFD的多扎管热风数值模拟与设计方法

针对目前温室热风采暖效率较低的现状,提出将多孔管应用于温室热风采暖的设计方法．利用Pro／E软件完成多孔管造型,应用Fluent6．2软件并设置三维雷诺平均Navier—Stokes方程、RNG k-ε紊流模型和SIMPLEC算法对多孔管内部流场进行了数值模拟．采用二分法搜索原理、数值传热学理论、流体力学和逆递推法对多孔管热风采暖进行设计计算,并运用VB6．0软件对其进行编程计算,得到了多孔管滴灌器的流态指数为0．507,性能良好;当设定进、出口压力分别为10,0kPa,进、出口温度分别为300,278K,边界壁面传热系数为0．055时,多孔管各出风孔口温度值几乎不变,压力值沿多孔管产生压降,约为200Pa．设计方法所得结果比数值模拟结果略高,各出风孔口处压力值和温度值的设计曲线和模拟曲线趋势一致,且压力值和温度值的均匀系数均大于0．8,满足多孔管热风流动均匀性的要求．     

电涡流缓速器转子盘换热系数的试验求解

根据牛顿冷却定律和能量守恒定律,提出电涡流缓速器转子盘的热平衡方程。设定电涡流缓速器转子盘吸热和散热的平衡条件,推导出转子盘换热系数与电涡流缓速器制动力矩、转速和转子盘稳定温度的关系。拟订试验条件,测试了不同电涡流缓速器制动力情况下转子盘稳定温度的数据,并根据这些数据和汽车参数,拟合出了转子盘换热系数和车速的关系。结果表明,转子盘换热系数与车速的拟合关系简单明确,适合在工程实践中应用。     

六水氯化钙相变墙板在温室中的蓄放热特性

相变储能材料在日光温室中大有可为,可有效降低能源消耗、减少环境污染。以温室砖墙墙体为对照,通过测试不同厚度相变墙板在温室内的蓄放热时间、蓄放热量并进行分析,以期获取相变材料在温室中应用的合理方式与尺寸,从而提高相变储能材料的使用效率。研究结果表明,2 cm厚度的相变储能墙板蓄放热快,材料利用充分,但在温室中应用,蓄放热时间较短;4~5 cm厚度的墙板能够满足周天持续供热与吸热的需要,但是测试发现相变材料利用不完全;综合考虑,3 cm厚度的相变墙板是适用于温室应用的储放热墙板。与砖墙表面温度相比,3 cm厚度的相变储能墙板在晴天环境下能够有效减小昼夜墙板表面温差3.5 ℃左右,在温室中使用可有效降低夜间温室加热的能源消耗。