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1、由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 目 录 摘要1 关键词1 1 前言2 1.1 研究目的2 1.2 国内外研究现状2 1.3 本课题研究的主要内容3 2 加热炉的设计3 2.1 炉具设计原则3 2.2 炉具的设计计算3 2.2.1 燃料消耗量的计算3 2.2.2 炉具炉膛的计算4 2.2.3 风道的设计4 2.2.4 炉膛的设计9 2.2.5 加热炉水套的设计10 2.2.6 拦火圈的设计10 2.2.7 封火盖板的设计11 2.2.8 灰门的设计11 2.2.9 烟囱水套的设计11 2.2.10 加热炉结构示意图11 2.2.11 炉具的热
2、损失计算11 3 采暖系统设计计算14 3.1 自然循环热水采暖系统的工作原理14 3.2 热水炉采暖相关计算15 3.2.1 供暖系统的设计热负荷15 3.2.2 建筑物热负荷的估算17 3.2.3 采暖实例相关计算18 4 结论18 参考文献19 致谢19 附录19多功能加热炉设计学 生：指导老师： 摘 要：本文综述了加热炉设计技术的背景和应用以及相关理论和方法，概括了加热炉的国内外研究现状，在现有加热炉技术的基础上进行了改良。对多功能加热炉进行了设计，介绍了其加热的的原理，绘制了工作原理图。通过对多功能加热炉各个方面的精密计算，降低了设计成本，提高了加热效率，减少了加热炉对燃料的消耗，实
3、现了经济与环保的双赢，研究成果具有重要的理论指导和实际应用意义。 关键词：多功能；加热炉；设计The Disign of Multifunction Heating FurnaceStudent:Tutor:T(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: This paper reviews the background and heating design technology application and related theory an
4、d method, summarized the research situation, heating in the existing heating furnace technology has improved the basis. The design of multi-function furnace, introduces the principle of the heating, mapped the work principle diagram.Through the aspects of multi-function furnace precision calculation
5、, reduced design cost and improve heating efficiency, reduce the heating furnace for fuel consumption, realize the win-win situation of economy and environmental protection, the research results have important theoretical guidance and practical application meaning.Keywords: Multi-function；Furmace；De
6、sign1 前言1.1 研究目的随着农村经济的发展，人们生活水平的提高，农民对生活用能有了进一步的要求。传统的生活用能主要是农林废弃物和煤，然而农林废弃物的利用效率常常非常低下，燃烧存在大量的浪费，并且污染室内空气，影响人们的身体健康。一些富裕的农民则转向商业能源，如天然气和煤，这些能源的使用，不但不能提高农民的收入，相反会污染环境，破坏生态，影响农村的可持续发展。秸杆、薪柴是低品位能源，直接燃用，劳动强度大，不卫生，影响生活质量的提高。随着粮食生产的发展和农民生活质量的提高，富裕起来的农民厌弃了“家家有炊烟”的炊事方式，迫切希望能用上清洁、方便的优质燃料，以摆脱烟熏火燎的生活环境。另外，在一
7、些燃料缺乏地区，农民靠砍伐林木、割搂野草来生火做饭或取暖致使森林及草地被破坏，土壤退化，水土流失，旱涝成灾，给生态环境造成了严重的破坏。而在燃料不缺乏的某些地区，每当收获的季节，大量过剩的秸杆在田间地头被直接焚烧，既浪费了能源，又严重污染了环境。因此，秸杆和林业废弃物资源的有效利用已成为我国农业可持续发展所面临的重要问题。我国9亿农民居住在农村，约2.3亿户，传统的耗能方式仍然是以炊事以及北方农村取暖为主，以作物秸杆、薪柴和草为主要资源，基本上是采取直接燃烧方式。直接燃烧转换效率低，浪费严重。我国农村传统炉灶的热效率很低，仅为10%左右。近20多年来推广的省柴炉灶实际热效率也只有25%左右，能
8、量损失仍然较大。正因为如此设计和改进加热炉使其加热效率高，减少其加热过程中对环境的污染变得尤为重要。1 1.2 国内外研究现状自第一次石油冲击以来，随着能源危机的进一步加深，世界各国加快了对加热炉技术研究的脚步，国内外许多加热炉厂家围绕着提高产品质量、节能、环保、自动化操作进行对加热炉进行一系列改造，并取得一定成效。虽然近年来我国加热炉技术有了较大的发展，但总体来说较之外国还有不小差距。在我国农村炊事旧灶虽然形式较多，各地亦有差异，但总的特点是热效率低，柴草浪费严重，并污染室内环境。主要是：1）通风不合理。旧式灶没有通风道，只靠灶门通风，从灶门进来的空气不能直接通过燃料层与燃料混合均匀，还带走
9、部分热量。2）锅台高，吊火高，旧灶为做饭方便和添柴方便，锅台较高，使火焰不能充分接触锅底，大量的热都散失掉了。3）灶膛大，灶门大，排烟口大。灶膛大，火力分散，散热损失大，燃烧温度低。大灶门使大量的冷空气进入，增加了排烟损失，降低了燃烧室内温度。排烟口大使灶膛内负压过大，使燃料的挥发分析出后往往不经燃烧就逸出，减少了高温烟气的停留时间。由于这些不合理结构，使柴草不能充分燃烧，并且柴草释放出来的热量不能充分利用，造成大量浪费。而且对环境造成严重的污染，特别是导致室内空气质量非常差，CO超标有时达10100倍。21.3 本课题研究的主要内容通过对加热炉的原理进行理论分析和相关计算完成一台以生物质为燃
10、料、兼顾烧煤，基于气泡式热水自然循环供热系统原理，用于温室和建筑物内采暖的多功能加热炉的设计。2 加热炉的设计2.1 炉具设计原则依据常规燃料燃烧的基本特性，结合农村的生活习惯和经济条件，炉具必须满足以下原则：1）结构合理，使用方便，点火容易，上火快；2）安全卫生，热性能稳定；3）适应农民生活习惯和燃料要求，造价低，实用耐用； 4）有效利用燃烧过程碳化物质的热辐射能量；5）合理地组织炉内换热过程，保证燃烧气体能进行有效的对流换热；6）空气能均匀流畅地进入炉内，连续稳定；7）火力足、火势均，燃烧完全，不冒黑烟，能源利用效率高。32.2 炉具的设计计算2.2.1 燃料消耗量的计算要确定燃料的消耗量
11、需先计算出炉具的小时火力，在确定热负荷时，要充分考虑我国不同地区的生活习惯，结合实际，才能达到不同市场的要求。目前我国农村五口之家要维持起码的生活水平，每天平均所需的热量Q1为12000千焦，农村每天做饭时间平均40分钟，每天做饭3次，已知炉具的热效率为65%，把所需数值代入公式可得：nmQQBarnetL.=h.1 （1）式中：BL燃料消耗量，kg/hQ1每日炊事所需的热量，kJ/d;Qnet.ar燃料发热量，kJ /d炉具设计的热效率，%；m每天做饭所需时间，h/次；n每天做饭次数，次/d。此处已删除 （13）式中：围护结构的温差修正系数，主要用于计算与大气不直接接触的外围护结构基本耗热量
12、 。tn室内计算温度：距地面2米以内人们活动区域的空气平均温度。民用建筑的主要房间宜采用1620 。tw供暖室外计算温度：供暖室外计算温度应采用历年平均不保证5天的日平均温度。 可查全国城市气象参数，长沙tw = 0K围护结构的传热系数 ：一般建筑物的外墙和屋顶都属于匀质多层材料的平壁结构。常用维护结构的传热系数可直接从有关手册中查得。 F围护机构面积。表1：围护结构温差修正系数Table 1: palisade structure temperature difference correction coefficient序号维护结构及其所处情况值1外墙，平屋顶及其直接接触室外空气的楼板等1.
13、002带通风间层的平屋顶，坡屋顶闷顶及与室外空气相通的不供暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不供暖楼梯间相邻的隔墙：多层建筑0.70高层建筑0.604不供暖地下室上面的楼板：当外墙上有窗户时0.75当外上无窗户且位于室外地坪以上时0.60外墙上无窗户且位于室外地坪以下时0.405与有外门窗的不供暖房间相邻的隔墙0.70与无外门窗的不供暖房间相邻的隔墙0.40（2）围护结构的修正耗热量。朝向修正耗热量：考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。 北、东北、西北 0 10东、西 5东南、西南 1015南 1525选用朝向修正时，应考虑当地冬季日照率，建筑物使用和被遮挡情况。对于
14、冬季日照率小于35的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-100，东、西向可不加以修正。 风力修正耗热量：风力修正耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构耗热量的修正。 对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及营区内特别突出的建筑物，应考虑垂直外围护结构附加510。 高度修正耗热量：是考虑房间的高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。当房间高度在4m以下时，可以不考虑高度附加。高度超过4m时，每高出1m附加2，但总的附加率不应大于15。（3）围护结构的附加耗热量。考虑了各项附加以后，维护结构的耗热量为：Q1=Qj(1+ch+f+li+m+fg+j)*(1+fg)(1+j) （13）式中
15、：Q1维护结构的耗热量，WQj维护结构的基本耗热量，Wch维护结构的朝向修正率f维护结构的风力修正率li维护结构的两面外墙修正m维护结构窗墙面积过大修正率fg房屋高度附加修正率j间歇供暖附加修正率（4）加热进入室内冷空气所需热量 。1）多层和高层民用建筑加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量：Q=0.28CpwnL(tn-tw) （14）式中：Q由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，WCp空气的定压比热容，取Cp =1kJ/(kg.)wn采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3L渗透的冷空气量，m3/htn室内计算温度，tw采暖室外计算温度，2）渗透冷空气量：可根据不同的朝向，按下式计算：L=L
16、0L1mb （15）式中：L0在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正和内部割断情况，通过每米门窗缝隙进入室内的理论渗透空气量，m3/(mh)L1外门窗缝隙的长度3.2.2 建筑物热负荷的估算 在进行初步设计或规划设计时，需要估算建筑物的供暖负荷，一般可用热指标法：是在调查了同一类型建筑物的供暖热负荷后，得出的该类建筑物每2建筑面积或在室内外温差为1时每3建筑物体积的平均供暖热负荷， 称为单位面积热指标法和单位体积热指标法。通常采用单位面积热指标法。表2：采暖热指标推荐值Table 2: heating heat index recommended建筑类型住宅居住区综合学校办公医院托幼旅馆商店
17、食堂餐厅影剧院大礼堂体育馆热指标（W/m2）58-6460-6760-8065-8060-7065-80115-14095-115115-165注：热指标中包括约5%的管网损失在内。采暖热负荷：Qn=qA （16）式中 ：Qn采暖热负荷，kw；q采暖热指标，W/m，可按表2取用；A采暖建筑物的建筑面积，m2。3.2.3 采暖实例相关计算在本设计中取农户住宅建筑面积为70m2，要求取暖的面积为50m2，屋高2.7m。住宅地处长沙，室外设计温度为0。室内设计温度取18。房屋保温条件较好。根据已知条件得：根据室内温度，查表1，体积热指标：qv = 0.93W/m3根据公式（3-1）计算房屋采暖热负荷
18、为：每天向房屋供热量为：KJ/dd18385.910002259.9360024 =Q=因为加热炉燃烧供热不可能整天进行，一般为68小时，这里我们取8小时，则加热炉供热量的有效热负荷为：hkCalW/581124406.986.324=QQLe表3 村镇居民住宅的体积热指标Table 3 the volume of villages and residential heat index要 求 温 度体 积 热 指 标W/m316188100.870.930.400.464 结论本设计的创新之处在于充分考虑了加热炉设计的基本原则，在传统加热炉设计的基础上从燃料的充分燃烧和环境保护的角度和出发，加
19、入了分级配风设计、三次进风系统设计等一些创新型设计；充分考虑了加热过程中，热量的损失与排放，并采取了一系列弥补措施，提高了加热效率；对采暖系统进行了精密计算，针对不同建筑，不同地点进行了分析，满足了各种用户的需求，真正达到了加热效率高，环境污染少，经济效益高，适用范围广的设计要求。参考文献1 钟华平,岳燕珍,樊江文,等.中国作物秸秆资源及其利用J.资源科学,2003,25(4):62-672 王丽艳、邱立春、郭树国.我国温室发展现状与对策J.农机化研究.2008年(10):207-2093 崔国强.能源危机时代身在福中要知“祸”.红网.2010年8月6日4 农业部标准:农用省节煤灶、炉、炕技术
20、条件(NY/T1001 2006)5 汽泡式土暖气热水自然循环供热系统 http/6 林宗虎,徐通模.应用锅炉手册M.北京:化学工业出版社.19967 宋贵良.锅炉设计手册M.沈阳:辽宁科学技术出版社.19958 宋 秋.生物质气化炉设计要点J.可再生能源.2002年(2)9 罗圣国 ,吴宗泽.机械设计课程设计手册手册第三版M.北京：高等教育出版社.2006.0510 成大先.机械设计手册第五卷M.北京：化学工业出版社.2008.0311 成大先.机械设计图册M.北京:化学工业出版社.2001.0112 张淑娟,全腊珍.画法几何与机械制图M.北京:中国农业出版社.2007.0813 蔡乔方.加
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22、tial filter.JSME International,1990,33(1):94-9920 Yuji M,Nobuhiko T,Tomoharu N,et al.Highperformance absolute rotary encoder ueing Multitrack and M-code.Optical Engineering,2003,42(1):124-130致 谢这次的毕业设计是在我的指导老师汤楚宙教授亲切关怀和悉心指导下完成的。从毕业设计选题到设计完成，汤教授给予了我耐心指导与细心关怀，有了汤教授耐心指导与细心关怀我才不会在设计的过程中迷失方向，失去前进动力。汤教授有严肃的科学态度，严谨的治学精神和精益求精的工作作风，这些都是我所需要学习的，感谢汤教授给予了我这样一个学习机会，谢谢！ 感谢学校领导、老师们，感谢你们给予我的帮助与关怀；感谢湖南农业大学四年来为我提供良好的学习环境，谢谢！附录附录1：总装图 (A01）附录2：部件图（A11 A22 A36 A42）
