混凝土輻射供冷非穩(wěn)態(tài)傳熱RC簡化模型的優(yōu)化及實驗驗證.pdf

1、混凝土樓板的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程研究是混凝土輻射供冷系統(tǒng)的一個重要研究方向，對實際系統(tǒng)的運行和控制具有重要意義。RC簡化模型是研究樓板傳熱的一種工程簡化算法，簡化模型的重點在于核心溫度層熱容和熱阻參數(shù)的確定。目前，天津大學(xué)張誠提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的幾何及熱工參數(shù)建立模型的方法，并用有限元數(shù)值模擬方法(FEM)驗證了模型的計算精度。本文的主要目的是在此簡化模型的基礎(chǔ)上，對模型進行優(yōu)化研究，并通過實驗方法進一步驗證簡化模型的適用性。
　　

2、模型的優(yōu)化主要從兩個方面進行：一、在原三節(jié)點溫度簡化模型中加入供水流量參數(shù)的模擬研究，實現(xiàn)供水溫度和流量的聯(lián)合變化工況模擬；二、利用有限差分法，將RC簡化模型擴展應(yīng)用到整個空調(diào)房間。另外，通過搭建混凝土樓板輻射供冷系統(tǒng)的全尺寸標準測試艙，實驗測定供水溫度階躍變化、供水流量階躍變化、室內(nèi)得熱階躍變化、系統(tǒng)啟動過程和系統(tǒng)停機過程中，混凝土樓板的穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)傳熱性能。最后，利用實測數(shù)據(jù)對建立的簡化模型進行驗證。
　　 本課題的主要研究

3、成果包括：
　　 (1)利用熱電類比理論，計算樓板內(nèi)部垂直方向溫度分布；
　　 (2)在原混凝土輻射供冷系統(tǒng)RC簡化模型(模型1)的基礎(chǔ)上，結(jié)合供水側(cè)的能量平衡分析，建立了混凝土輻射供冷系統(tǒng)的非穩(wěn)態(tài)流量模型(模型2)；
　　 (3)結(jié)合空調(diào)房間的結(jié)構(gòu)尺寸、混凝土輻射樓板的構(gòu)造參數(shù)、供水管路的布置形式等建立了簡化模型的擴展模型(模型3)；
　　 (4)利用MATLAB GUI編寫了模型2和模型3的可視化計算

4、程序；
　　 (5)搭建了混凝土樓板輻射供冷系統(tǒng)的全尺寸標準測試艙；
　　 (6)利用實測數(shù)據(jù)，分別對三個模型進行穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)工況驗證，并對實驗和模擬數(shù)據(jù)的對比時間序列進行灰色關(guān)聯(lián)分析和熱響應(yīng)時間分析。
　　 結(jié)果表明：供水流量變化對混凝土輻射供冷系統(tǒng)的供冷性能影響很小，不宜采用此方法進行供能調(diào)節(jié)；三種模型的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)模擬誤差較小，在非穩(wěn)態(tài)工況下，模型的模擬參數(shù)曲線與實驗數(shù)據(jù)的變化趨勢基本一致，簡化模型對有明顯階躍