| 【中文题名】 | 基于分形理论的陶瓷隔（蓄）热多孔材料传热特性研究与应用 |
| 【英文题名】 | Study and Application on Heat Transfer Characteristics of Heat Insulating and Retaining Ceramic Porous Material by Using Fractal Theory |
| 【学科专业】 | 供热、供燃气、通风与空调工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-29 |
| 【中关键词】 | 分形理论,耐火纤维材料,有效导热系数,陶瓷球蓄热体,综合传热系数,蓄热式换热器 |
| 【英关键词】 | fractal theory,refractory fiber,efficient thermal conductivity,ceramic ball-packed regenerator,comprehensive heat transfer coefficient,regenerative heat exchanger, |
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| 【论文摘要】 |
近年来，陶瓷隔热以及蓄热材料是在工业窑炉上应用较为广泛的一种新型节能材料。它具有廉价、耐高温、抗热冲击等优点。为掌握其热性能变化规律，本文提出了一种新的研究方法：根据耐火纤维材料和陶瓷蓄热体这两种隔(蓄)热多孔材料具有复杂微空间结构的物理特性，采用分形理论对它们的传热特性进行研究。
本文根据耐火纤维材料微空间结构特点，利用分形理论，以分形维数和纤维体积分率为表征微空间结构的主要参数，对耐火纤维材料微空间结构进行描述。并用等效热阻法建立了高温条件下耐火纤维材料的导热模型，导出了其有效导热系数的分形计算式。将耐火纤维材料导热计算结果和一维稳态平板法测定的实验值进行比较，两者基本一致，最大相对误差小于15％。这表明了基于分形理论描述的耐火纤维材料有效导热系数的计算式具有较高的表达精度。计算结果表明：在纤维体积分率一定时，其有效导热系数随温度的升高而升高，且是绝对温度的三次方函数；在温度不变时，其有效导热系数会随着纤维体积分率和分形维数的增加而增加，且增加幅度越来越大。
陶瓷蓄热体是蓄热式热交换器中的关键部件。本文选取陶瓷球蓄热体作为研究对象，它具有多孔介质材料的物理特性，传热的内部空间结构... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
4-6 |
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ABSTRACT |
6-13 |
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主要符号表 |
13-16 |
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第一章 绪论 |
16-32 |
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1.1 课题的研究背景 |
16-25 |
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1.1.1 陶瓷隔(蓄)热多孔材料的研究背景 |
16 |
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1.1.2 耐火纤维材料的研究背景 |
16-17 |
|
1.1.3 国内外对耐火纤维材料的导热系数研究 |
17-21 |
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1.1.4 蓄热体的研究背景 |
21-23 |
|
1.1.5 国内外对蓄热式换热器的综合传热系数研究 |
23-25 |
|
1.2 多孔材料传热特性的分形研究进展 |
25-28 |
|
1.3 本课题的研究意义及研究内容 |
28-32 |
|
1.3.1 本课题的研究意义 |
28-29 |
|
1.3.2 本课题的研究内容 |
29-32 |
|
第二章 分形维数的定义及测定方法 |
32-46 |
|
2.1 分形维数的定义 |
32-35 |
|
2.1.1 Hansdorff维数 |
32-33 |
|
2.1.2 维数的其他定义 |
33-35 |
|
2.2 分形维数的测定 |
35-44 |
|
2.2.1 测定分形维数的基本方法 |
35-40 |
|
2.2.2 盒维数 |
40-44 |
|
2.3 小结 |
44-46 |
|
第三章 耐火纤维材料导热分形模型的建立及实验验证 |
46-66 |
|
3.1 分形多孔材料的分形维数的测定 |
46-51 |
|
3.1.1 耐火纤维材料分形维数的测定方法 |
46-48 |
|
3.1.2 耐火纤维材料纵向剖面的分形维数的计算 |
48-51 |
|
3.2 多孔材料的导热模型 |
51-57 |
|
3.3 实验装置和实验方法的介绍 |
57-60 |
|
3.3.1 实验装置的介绍 |
58-59 |
|
3.3.2 实验方法的介绍 |
59-60 |
|
3.4 导热模型的验证与分析 |
60-66 |
|
第四章 耐火纤维材料的有效导热系数计算与分析 |
66-74 |
|
4.1 导热分形模型与传统模型的比较 |
66-67 |
|
4.2 影响耐火纤维材料有效导热系数的各类因素 |
67-72 |
|
4.2.1 温度与耐火纤维材料有效导热系数的关系 |
67-68 |
|
4.2.2 纤维体积分率及分形维数与耐火纤维材料有效导热系数的关系 |
68-70 |
|
4.2.3 气相及固相导热系数与耐火纤维材料有效导热系数的关系 |
70-72 |
|
4.3 小结 |
72-74 |
|
第五章 导热分形模型在陶瓷蓄热多孔材料上的应用 |
74-94 |
|
5.1 蓄热体的选择 |
74-77 |
|
5.1.1 蓄热体材质的选择 |
74-76 |
|
5.1.2 蓄热体形状的选择 |
76-77 |
|
5.2 填充球蓄热体的结构描述 |
77-83 |
|
5.2.1 填充球蓄热体纵向剖面的分形维数的测量 |
78-82 |
|
5.2.2 填充球蓄热体纵向剖面的分形维数的测量结果的检验 |
82-83 |
|
5.3 导热分形模型在蓄热体上的应用 |
83-91 |
|
5.3.1 蓄热体综合传热系数的分形计算式 |
83-85 |
|
5.3.2 蓄热体形状系数的定义 |
85-86 |
|
5.3.3 蓄热体的传热系数的分形计算式的验证 |
86-87 |
|
5.3.4 蓄热体的传热系数的计算结果 |
87-91 |
|
5.4 小结 |
91-94 |
|
第六章 新型蓄热式换热器的设计和开发 |
94-108 |
|
6.1 蓄热式换热器的结构和工作原理 |
94-98 |
|
6.1.1 回转型蓄热式热交换器 |
94-96 |
|
6.1.2 换向型蓄热式热交换器 |
96-97 |
|
6.1.3 蓄热体颗粒移动型蓄热式热交换器 |
97-98 |
|
6.2 换向型蓄热式热交换器的设计方案说明 |
98-103 |
|
6.2.1 原始数据 |
98 |
|
6.2.2 换向型蓄热式热交换器的设计计算 |
98-103 |
|
6.3 换向型蓄热式热交换器的设计实例 |
103-105 |
|
6.3.1 原始资料 |
103-104 |
|
6.3.2 换向型蓄热式换热器设计实例 |
104-105 |
|
6.4 小结 |
105-108 |
|
第七章 结论与展望 |
108-112 |
|
7.1 主要结论 |
108-109 |
|
7.2 研究展望 |
109-112 |
|
参考文献 |
112-118 |
|
发表论文清单 |
118-119 |
|
致谢 |
119 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.124824 |
