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[硕士论文] 王乐祥
土木工程;供热、供燃气、通风及空调工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:山东地区农村冬季供暖主要以传统的燃煤方式为主,随着煤炭、石油、天然气等化石燃料的不断减少,环境污染加剧,沼气和太阳能作为清洁可再生的能源,用在农村地区冬季供暖领域,不仅可以充分利用山东地区农村丰富的沼气生物质能和太阳能资源,同时可以解决单一能源供暖效果不佳的问题,而且还可以减少污染物的排放,保护环境。
  本文首先通过实地调研、问卷调查以及现场测试等方式对山东地区农村目前的供暖现状做了调查研究,得到农村建筑能耗较高,冬季采暖方式使用火炉、土炕、土暖气、电暖气等传统方式较多,太阳能和沼气在农村作为生活热水的来源使用的比较多,其他可再生能源使用率很低,在山东地区农村发展沼气和太阳能联合供暖拥有充足的资源,且农村居民拥有迫切的愿望改进目前的冬季采暖方式;接着针对山东地区农村目前的供暖现状,建立一种沼气和太阳能联合供暖系统,通过对系统各个构件进行设计计算,建筑热负荷,沼气池热负荷,太阳能集热等方面都满足农村居民的冬季采暖需求,在山东地区的农村建立沼气和太阳能联合供暖系统是一种节能减排的可持续供暖方式。
  然后通过建立山东地区农村沼气和太阳能联合供暖系统并运行,可以解决山东地区冬季沼气产气量低的问题,联合供暖系统的供暖回水进入沼气池,对沼气池进行加热,促进沼气产气。通过与传统燃煤供暖系统作对比,沼气和太阳能联合供暖系统比传统燃煤供暖系统更加节约能源,节能率可达75.92%,整个供暖季可以节约标准煤大约1860.86kg,节约资金大约2791.29元,同时室内热舒适性比传统燃煤供暖系统高很多,尤其是能解决冬季夜晚采暖问题,无需人员手动添加燃煤供暖。
  最后,通过TRNSYS系统模型的模拟结果与实验结果的对比,得到合适的TRNSYS系统模型,利用该TRNSYS系统模型对整个供暖季每日的室外空气平均温度和供暖季每日的室内空气温度进行模拟计算并整理成折线图,得到随着整个供暖期室外空气平均温度的变化,整个沼气和太阳能联合供暖系统也会做出相应的变化,这样不仅可以节约可再生能源沼气生物质能,还有利于减少碳排放,保护环境。通过TRNSYS系统计算整个供暖季供暖建筑物的总热负荷和壁式沼气热水器燃烧沼气所提供的热量,进一步计算得到整个供暖季山东地区的太阳能保证率,得到整个供暖季山东地区的太阳能保证率不低于0.57,超过设计值,说明山东地区在供暖季拥有充足的太阳能资源,进而得到沼气和太阳能联合供暖是可行的。
[硕士论文] 高健
土木工程;供热、供燃气、通风及空调工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国绿色发展的不断深化,燃气作为一种兼具环保和能源高效的绿色燃料被广泛的在人们生活和工作中使用,伴随着燃气的广泛普及的同时,燃气的泄漏事故也越来越频繁。燃气一旦泄漏,其易燃易爆且有毒的性质将会造成较大的经济和人员的伤亡,所以需要建立一种可以及时预测和评估燃气泄漏扩散的GIS系统。
  高斯扩散模型由于具有物理概念清晰、实验基础雄厚、计算速度快等优点是目前模拟燃气泄漏扩散浓度分布情况,采用最广也是最受欢迎的气体扩散模型之一,但是该模型是基于稳定风场,而实际情况下风场是随时都有可能发生变化的,对于中小尺度的危险气体扩散来说,扩散区域内气象条件对扩散结果的影响是很大的。
  基于桌面端燃气泄漏扩散GIS系统的开发平台存在着如平台昂贵、需自行搭建地图、本地数据库占用空间大等不足,而WEBGIS可以克服这些缺点。
  本文将通过对经典高斯扩散模型进行修正、验证模型、集成高斯扩散模型和百度地图API、实例分析四个方面进行研究。
  一、介绍燃气泄漏扩散理论模型,在高斯扩散模型的基础上,通过引入时间分段处理和坐标系变化的数学方法来建立适用于变化风场下的燃气泄漏扩散模型。
  二、通过matlab软件和CFD软件对改进模型进行正确性验证,前者与理论模型在相同恒定风场条件下进行模拟,比较两种模型下扩散后的云长、云宽、扩散距离、轴线燃气浓度分布,后者与理论模型在相同变风场条件下进行模拟,并比较两者燃气扩散云图,从而验证改进模型的正确性。
  三、介绍编程语言易语言、Javascript、Html5和Web前端库百度地图API,通过以易语言为开发框架,利用高斯扩散模型计算出空间点的浓度值,把结果输出为js库以及生成Html5文档,通过易语言WEB浏览器控件读取生成的Html5文档,并通过DOM操作Html5载入.js库调用百度地图API的图形类库在地图上生成泄漏扩散云图和等值线图。从而建立可以及时评估燃气泄漏扩散气云的WebGis系统。
  四、通过建立的燃气泄漏扩散WebGis系统在变化风场和恒定风场两种情况进行模拟,并比较结果,说明变化风场的改进模型更接近于实际燃气扩散规律。
  本文有两个创新点,①建立适合于变化风场的燃气泄漏扩散模型;②建立集成燃气泄漏理论模型和百度地图API的WebGis系统,这些研究将有助于更准确、更及时的预测和评估燃气泄漏后形成的气云。
[硕士论文] 庞宏波
土木工程;供热、供燃气、通风与空调工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:地铁颗粒物作为地铁环境中特殊的污染物,浓度水平更高,元素组成更复杂,对人体的毒害性更强,因此研究地铁颗粒物具有重要意义。本文将区间隧道作为主要研究范围,以地铁颗粒物为主要研究对象,针对目前地铁颗粒物研究存在的不足,首先从理论研究的角度出发,基于既有文献和实验结果,分析了地铁颗粒物的尘源,初步确定了地铁颗粒物在列车不同行驶阶段的发尘速率,建立了区间隧道内颗粒物质量浓度平衡方程;其次依据前人对地铁颗粒物的元素分析数据和浓度实测结果,按粒径确定了地铁颗粒物的真密度均值,基于气固两相流理论,详细分析了地铁颗粒物的受力情况;最后采用数值模拟的方法,运用DPM模型得到了列车在不同行驶阶段以不同车速运行时的地铁PM10模拟结果,重点讨论了地铁颗粒物的扩散情况和浓度分布,对比了不同阶段下颗粒在空调机组周围的浓度分布,以及颗粒的运动轨迹。通过本文的研究,主要得到以下结论:
  1、区间隧道环境主要受内部来源即磨损颗粒的影响,其尘源可以分为制动、轮轨和弓网磨损颗粒。列车运行需经历匀速行驶、制动初期和制动后期三个阶段,不同行驶阶段具有不同的内部尘源项组合和发尘量强度。
  2、地铁颗粒物的真密度值随粒径的不同而变化,地铁PM10、PM25和PM1的密度均值分别为4.043g/cm3、3.766g/cm3和2.562g/cm3。颗粒受力情况不能一概而论,对于地铁PM1,主要作用力仅考虑曳力和Brownian力;对于地铁PM25颗粒,主要作用力需要考虑曳力、Brownian力和重力;对于地铁PM10,主要作用力包括重力、曳力、Brownian力和Saffman力均不能忽略。
  3、不同内部尘源磨损颗粒具有不同的扩散形式和浓度值分布。弓网磨损颗粒以带状和椭圆块状的形式在隧道上部空间扩散,其在列车周围以及列车后方隧道内的浓度值分别都随着车速的降低而减小;轮轨和制动磨损颗粒以条状形式在隧道下部空间扩散,其上述区域内的混合浓度值分别都随着车速的降低而增大。
  4、不同行驶阶段下,区间隧道各截面具有不同的颗粒浓度特征。匀速行驶阶段,各截面浓度峰值均较高,颗粒主要悬浮于列车后方的隧道区域中;制动初期阶段,各截面浓度峰值比较接近,颗粒均匀悬浮于列车周围及其后的隧道内;制动后期阶段,各截面浓度峰值较为分散,颗粒主要悬浮和沉积于列车周围。
  5、不同行驶阶段下,列车车载空调机组附近存在不同的浓度分布情况。匀速行驶阶段以及制动后期阶段,列车车载空调机组两侧新风口不存在浓度分布,颗粒对车厢内空气质量几乎无影响;制动初期阶段,机组左则或右侧新风口都出现了贴壁分布的低浓度区域,浓度范围在7.32×10-9kg/m3~2.32×10-8kg/m3之间,颗粒对车厢内空气质量会产生一定影响。
  6、不同内部尘源颗粒具有不同的过滤设备最佳安装位置。针对轮轨磨损颗粒或者制动磨损颗粒,相应的过滤设备则应装置于列车尾部车厢底部或后方;针对弓网磨损颗粒,相应的过滤设备应装置于隧道顶部空间。
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