地下水渗流作用下的地热换热器集群的温度场和设计研究

发布时间：2021-08-09 07:00

　　20世纪70年代的能源危机发生后,节能减排和环境保护一直是各国关注的热点问题。地埋管地源热泵作为一种的低碳节能的空调新技术,在利用可再生能源方面具有很大的潜力,相关理论研究和实际应用在不断增多。目前,对地埋管的研究多基于纯导热模型,对于地下渗流的存在及岩土体分层常常被忽略或者将其作为一个有利因素附加在岩土体综合导热系数中。一些学者对有地下渗流作用时、考虑岩土体分层的地埋管换热器传热性能进行过一些定性分析,但是由于该问题十分复杂,至今相对深入的理论分析不多,并且现有的地下埋管换热器设计计算软件中大多数没有考虑地下水渗流及岩土体分层的影响。故本文首先以钻孔壁温度为耦合参数建立了渗流作用下,考虑岩土体分层的解析模型。并通过南昌市某地源热泵工程热物性测试地埋管出水温度实测值与模型计算结果对比验证,结果符合预期。其次基于所建立的单孔传热模型,引入阶跃负荷和叠加原理,建立了渗流作用下变热流地埋管管群传热模型。然后以Microsoft Visual Studio 2012为开发工具,利用Matlab语言进行复杂函数的计算处理,采用模块化和结构化的设计原则,完成一个垂直地埋管换热器的设计、数据处理程序... 

【文章来源】：华东交通大学江西省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

地埋管地源热泵流程示意图

第二章 单孔垂直地埋管换热模型的建立与验证分别为埋地换热器中循环流体的进出口水温。的传热过程为： = 孔壁的温度，℃； 为钻孔单位井深的热流强度，，℃·m/W。的横截面图，如果两管内流体温度分别为 和 ，根据叠加原理有[61]： = + = +

=( ) +( ) ( )的容积比热，J/( . )；M 为流体的容积流率，：z = 0, (0) = ； (0) = ；z = H， 无量纲化[63]，再使用拉普拉斯变换[64-65]、恒等变形式，可得如下钻孔内单 U 型埋管的准三维传热模型 + + + 同，双 U 型埋管地热换热器支管的连接方式有串同的流程。不同的连接方式和流程都会影响其中的型埋管的横截面示意图。对问题进行简化，假设四忽略钻孔内的回填材料的轴向导热。对于同一钻响不同的串联布置方式有三种：1-3-2-4，1-2-3-4，联方式有两种：（1-3，2-4）与（1-2,3-4）。

【参考文献】：
期刊论文
[1]地埋管管群换热器温度场影响因素的模拟研究[J]. 尚少文,刘金玉,刘兵红,纪淼,李龙新.  沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]十三五规划"节能减排"目标实现路径研究[J]. 韩中合,祁超,刘明浩.  干旱区资源与环境. 2018(03)
[3]中国建筑能源消费情况研究[J]. 侯利恩.  华中建筑. 2015(12)
[4]分层渗流地层中竖直地埋管的换热计算模型[J]. 陈忠购,张正威.  太阳能学报. 2013(05)
[5]垂直U型埋管换热器准三维热渗耦合模型及其实验验证[J]. 杨卫波,陈振乾,施明恒.  太阳能学报. 2011(03)
[6]地下水渗流对地埋管传热影响的理论分析[J]. 蔡晶晶,陈汝东,王健.  流体机械. 2009(12)
[7]地下水渗流对土壤耦合热泵换热器传热的影响[J]. 吴建林,邹祖绪,龚静.  辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2009(S1)
[8]地源热泵线源理论的两种改进模型介绍与分析[J]. 乐云峰.  应用能源技术. 2008(01)
[9]基于圆柱热源模型的现场测量地下岩土热物性方法[J]. 赵军,段征强,宋著坤,李丽梅.  太阳能学报. 2006(09)
[10]基于线热源模型的地下岩土热物性测试方法[J]. 于明志,彭晓峰,方肇洪,李晓东.  太阳能学报. 2006(03)

博士论文
[1]渗流作用下的垂直地埋管换热器传热性能理论及实验研究[D]. 张琳琳.西安建筑科技大学 2016
[2]地热换热器的传热问题研究及其工程应用[D]. 刁乃仁.清华大学 2005

硕士论文
[1]地埋管换热器性能分析方法及其软件开发[D]. 张训水.湖南大学 2012
[2]地下水渗流对地源热影响的研究[D]. 王庆鹏.北京工业大学 2007



本文编号：3331608