基于温度场模拟的大花洞火炕烟道构造形式优化设计.pdf

第 35 卷 第 17 期 农 业 工 程 学 报 Vol.35 No.17 2019 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2019 233 基于温度场模拟的大花洞火炕烟道构造形式优化设计 张 杰，陈丽珠，王伟栋 （内蒙古科技大学建筑学院，包头 014010 ） 摘 要：针对内蒙古东部农牧区居住建筑中广泛使用的大花洞火炕普遍存在的炕面温度极不均匀、热效率低的问题，以 流体力学和建筑热工知识为指导，遵循前引后导原则对火炕烟道形式进行改进设计。通过对大量新建火炕模型温度场的 模拟，精选出改进火炕 I 和改进火炕 II 2 种优化方案。利用 ANSYS 模拟技术对现状大花洞火炕和改进火炕模型的烟气流 场、温度分布状况进行模拟分析，结果表明：相比现状火炕，改进火炕 I 的排烟温度降低了 10 ℃左右且接近炕板处高温 烟气覆盖面增加了约 55%，改进火炕 II 的排烟温度降低了 20 ℃左右且接近炕板处高温烟气覆盖面增加了约 40% ，改进 后的大花洞火炕的烟气流场分布和热效率较现状火炕有明显改善和提升。 关键词：温度；流场；优化；大花洞火炕；烟道形式优化；热效率；ANSYS 流场模拟 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.17.028 中图分类号：TU832 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2019)-17-0233-07 张 杰，陈丽珠，王伟栋. 基于温度场模拟的大花洞火炕烟道构造形式优化设计[J]. 农业工程学报，2019，35(17)： 233－239. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.17.028 Zhang Jie, Chen Lizhu, Wang Weidong. Flue form optimization design of large complexity kang based on temperature field simulation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(17): 233－239. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.17.028 0 引 言  1 现状火炕模型的建立及热舒适度评价 提高农牧民居住环境质量和燃料的使用效率是乡村 1.1 现状火炕模型的建立 振兴战略的重要内容之一。作为北方农牧民居住建筑冬 内蒙古东部属于严寒地区，冬季寒冷且漫长。通过 季使用的供暖设施之一，其火炕热效率的高低直接影响 对内蒙古东部地区的热环境参数及部分农村牧区居住建 着燃料的消耗量和居住环境的生活质量。随着人们生活 筑火炕使用情况进行的大量调研（表 1 ）可知，绝大多数 家庭使用大花洞落地炕进行室内供暖。火炕主要由提供热 水平的提高和对室内人居环境的重视，国内许多学者对 源的炉灶、蓄热散热的炕体和用于排烟的烟囱3 部分组成， 火炕的热效率及其热工性能评价指标进行了大量的试验 一般由砖砌筑，火炕的炉灶和烟囱位置一般根据居室的平 和研究[1-12]