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毕业论文-炉灶燃烧传热过程模拟和实验研究，共80页，36019字
中文摘要
目前在我国有采暖需求的北方农村地区，采暖往往是一家一户依靠小型炉
灶系统实现的。这种小型炉灶系统中使用较为广泛的是灶炕系统，而该系统中
的炉灶作为热源，广泛存在热效率低和污染物排放严重的问题。因此如何提高
炉灶的热性能成为降低农村采暖能耗和改善农户室内空气品质的重要举措。
目前对这种小型炉灶的研究主要依靠实验研究，对其内部燃烧传热过程的理
论研究还不多。因此本文的主要内容是运用燃烧学和传热学的基本知识对其
内部的燃烧传热过程进行理论研究并进行实验验证，旨在提出一种可以计算
炉灶热效率和热量分布的计算方法。
本文对炉灶内的燃烧传热过程作了一定的简化，使传热过程的传热系数
可以用经验公式计算，并编制了计算程序（以下称为理论模型）。对于灶壁
较厚的炉灶，灶壁有一定的蓄热能力，因此传热为非稳态导热。本文采用了
一维非稳态导热数值计算的方法，再通过炉灶内部的热平衡，得到在每个时
间节点上炉灶内部的热量分布。再对炉灶工作时间段内取平均值，即可得到
炉灶的总体热效率。
本文还对现有炉灶进行了实验研究，进行了 4 次实测，测试了其在不同
工况下的热性能。对实验数据进行了处理和分析，结果用来验证模型的可靠
性。通过实验结果和模型运行结果的比较，证明了模型的可靠性，并对模型
与实际工况存在的差异性进行了分析。此外运用模型进行了一些工况参数对
炉灶效率的影响分析。
关键词：家用小型炉灶；燃烧传热过程；数学模型；实验研究
目录
第 1 章 引言 ··· 1
研究背景···· 1
研究对象···· 3
第 2 章 炉灶燃烧传热过程模拟研究 4
燃烧传热过程简化 4
火焰热平衡 4
2.2.1 火焰辐射方程·· 4
2.2.2 火焰辐射温度计算 6
2.2.3 火焰表面积计算···· 9
2.2.4 火焰黑度计算 10
锅底面热平衡 11
灶壁面热平衡 13
烟气热平衡 ···· 15
计算方法·· 17
2.6.1 稳态计算 · 17
2.6.2 非稳态计算 ··· 18
2.6.3 模拟计算框图 19
第 3 章 炉灶燃烧传热过程实验研究 ···· 21
实验总述·· 21
测量参数及测点布置 22
测试原理·· 24
测试用仪器仪表 ·· 27
测试步骤·· 28
测试结果及数据处理 29
3.6.1 燃料分析 · 29
3.6.2 炉灶热效率计算·· 30
3.6.3 测试结果分析 36
第 4 章 模型的分析与应用 · 38
模型输入参数 38
模拟与实验的对比 ···· 39
4.2.1 模拟与实验对比综述 39
4.2.2 1#实验与模拟对比····· 41
4.2.3 2#实验与模拟对比····· 45
4.2.4 3#实验与模拟对比····· 47
4.2.5 4#实验与模拟对比····· 49
4.2.6 模拟与实验的差异性分析 ···· 51
炉灶效率影响因素模拟分析 51
第 5 章 结论与展望 · 55
主要结论·· 55
展望···· 55
插图索引 ··· 57
表格索引 ··· 59
参考文献 ··· 60
致谢 ····· 61
声明 ····· 62
附录 A：外文资料书面翻译 ·· 63
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