闭式湖水源热泵水体热污染研究

发布时间：2017-04-13 09:15

  本文关键词：闭式湖水源热泵水体热污染研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于我国积极倡导和实施节能减排的政策,地表水源热泵作为一种节能环保技术,在全国范围内广泛应用。然而,在地表水源热泵运用和研究中,凸现了一系列问题,其中地表水源热泵温排水造成的水体热污染问题引起了人们的重视。本文从现有的湖水源热泵水体热污染问题的现状作为研究起点,指出了其中的不足,从而确定了本文的研究内容和重点。以南京工程学院闭式湖水源热泵为研究对象,进行了理论研究、模拟研究和实验研究。理论研究以（火用）分析为基础,指出了（火用）理论在热力学过程中的优势之处,研究了闭式湖水源热泵在不同负荷下对湖水温度的影响以及湖水温度对机组性能的影响。理论研究表明,在随着热泵负荷率的增大,湖水平均温度升高;湖水温度的升高导致了热泵性能的下降。模拟研究则以理论研究为基础,以南京工程学院闭式湖水源热泵为原型,针对不同的模拟参数,分别建立了二维模型和三维模型。二维模型主要应用于模拟闭式湖水源热泵温排水流量和抛管间距对湖水温度的影响,三维模型用于模拟闭式湖水源热泵运行负荷和抛管深度对湖水温度的影响。同时,计算了对应条件下热泵的COP。模拟结果表明:温排水流量越大,湖水温升面积越大,同时系统COP增大;随着抛管间距的增大,湖水热堆积程度降低,热泵COP也增大。为了不引起水体热污染,同时考虑到闭式湖水源热泵的性能,闭式湖水源热泵的温排水流量设置成0.36m3/s为宜,其抛管间距设置在0.35m以上较为合适;抛管深度越大,温排水对湖水温度影响越小;闭式湖水源热泵的性能随着抛管深度的增大而增大;随着运行负荷的增大,抛管附近湖水温度逐渐升高;比较抛管附近湖水的竖直方向和水平方向的温度变化,发现湖水水平方向温升较为明显。实验研究用于验证模拟,对热泵机组运行参数和末端抛管周围的湖水温度进行了试验测试。通过实验结果和模拟结果的对比,发现两者的误差在允许范围内,从而认为模拟结果是可靠的。随后,计算了不同运行负荷下湖水源热泵系统的COP,结果与模拟条件下的计算结果相似。最后,针对现有水体热污染评价方法的不足,提出了基于（火用）分析的水体热污染评价方法,它能够定量和统一地评价水体热污染程度。经分析后发现南京工程学院闭式湖水源热泵的温排水并没有造成水体热污染。最后,根据理论、模拟和实验得到的结果,对闭式湖水源热泵运行和抛管方式提出了相应的建议。
【关键词】：闭式湖水源热泵 水体热污染 评价方法 COP
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;TU83
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 研究背景11-15
• 1.1.1 热泵与节能减排11
• 1.1.2 湖水源热泵的应用和发展11-14
• 1.1.3 水体热污染问题的产生14-15
• 1.2 国内外研究现状15-20
• 1.2.1 温排水影响研究现状15-16
• 1.2.2 湖水源热泵研究现状16-17
• 1.2.3 水体热污染评价方法研究现状17-19
• 1.2.4 （火用）分析研究现状19-20
• 1.3 现有研究的不足20-21
• 1.4 本文的研究内容21-23
• 1.5 本章小结23-24
• 第2章 闭式湖水源热泵系统的理论研究24-39
• 2.1 （火用）的引入24
• 2.2 （火用）理论在分析热过程中的优势24-25
• 2.3 （火用）的参考环境选取25-26
• 2.4 机组运行负荷影响26-32
• 2.4.1 （火用）分析研究26-28
• 2.4.2 实际应用28-30
• 2.4.3 结果及讨论30-32
• 2.5 湖水温度对闭式湖水源热泵性能的影响32-38
• 2.5.1 闭式湖水源热泵原理32-33
• 2.5.2 （火用）分析模型33-36
• 2.5.3 实际应用36-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第3章 闭式湖水源热泵水体热污染模拟研究39-54
• 3.1 项目概括39-40
• 3.2 二维模拟40-46
• 3.2.1 物理模型40
• 3.2.2 数学模型40-41
• 3.2.3 网格划分41
• 3.2.4 初始条件和边界条件41-42
• 3.2.5 闭式湖水源热泵COP的计算42
• 3.2.6 模拟结果及分析42-46
• 3.3 三维模拟46-52
• 3.3.1 物理模型46
• 3.3.2 数学模型46-48
• 3.3.3 定解条件48-49
• 3.3.4 网格划分49
• 3.3.5 UDF的编写49
• 3.3.6 模拟结果及分析49-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第4章 闭式湖水源热泵水体热污染实验研究54-59
• 4.1 实验对象54
• 4.2 实验仪器54-55
• 4.3 测点布置55
• 4.4 实验时间55
• 4.5 热泵系统COP的理论计算55-56
• 4.6 实验结果及分析56-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第5章 闭式湖水源热泵水体热污染评价方法研究59-67
• 5.1 （火用）与水体热污染59
• 5.2 （火用）的计算59-63
• 5.2.1 温排水的(火用)量计算59-60
• 5.2.2 水环境生态系统的（火用）量计算60-63
• 5.3 （火用）分析与水体热污染评价63-64
• 5.4 实例分析64-65
• 5.4.1 （火用）分析法评价64-65
• 5.4.2 评价方法的比较65
• 5.5 本章小结65-67
• 结论67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-75
• 作者简介75-76
• 发表论文和参加科研情况说明76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡秋明;王景刚;鲍玲玲;于韶山;;气温对湖泊垂向温度影响的模拟和试验研究[J];人民珠江;2015年05期

2 刘冰;刘加才;庞炳乾;韩龙喜;;湖水源热泵退水对湖体温度场影响评价[J];可再生能源;2015年04期

3 赵懿s

本文编号：303270