全太阳能木材干燥室性能测试及流场模拟优化

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zgys200901
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本文设计了一套全太阳能木材干燥室并对其光电、光热性能进行测试;利用计算流体力学(FLUENT)对其内部流场进行模拟优化,探究干燥室内气流速度、气道宽度、隔条厚度、挡风板与材堆位置关系、导流板等因素对内部流场均匀性的影响;对优化前后干燥室的干燥性能进行测试,对干燥速率与太阳能日辐射量、含水率之间的关系模型进行拟合。主要研究结果如下:(1)光伏发电系统月总发电量达到221.37kW·h,能满足设备自身能耗需求;在典型晴天和晴转多云两种天气条件下,干燥室内最高温度可达73.6℃和60.8℃,平均温度分别为51.2℃和48.6℃,日累计辐射量分别为20.7MJ/m2和14.3MJ/m2,光伏发电量分别为9.44kW·h和5.99kW·h;采用自然对流和强制对流两种通风方式时,前者温度由上至下逐渐降低,温差较大,而后者各层温度分布较均匀,温差较小,但干燥室内整体温度有所降低。(2)气流速度、气道宽度、隔条厚度、挡风板与材堆位置关系对内部流场均匀性的影响程度依次为气道宽度>气流速度>挡风板与材堆位置关系>隔条厚度,干燥室使用的最佳条件组合为气流速度2.5m/s,气道宽度0.4m、隔条厚度0.04m、挡风板边缘比材堆边缘位置短0.2m。(3)设置导流板可改善干燥室内速度场和温度场的均匀性,但改善程度与导流板的角度关系密切。水平导流板α角为90°、垂直导流板α角为60°时,干燥室内速度场和温度场的分布最为均匀。(4)相比于自然干燥,全太阳能干燥室可大幅提高木材干燥速率,自然对流和强制对流两种方式可分别提高干燥速率41.4%到116.3%,此外,两种方式亦在改善木材含水率分布的均匀性,降低木材干燥应力方面效果显著。
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