地源热泵套管式换热器传热及其分布式热响应测试研究
发布时间：2022-02-11 21:35
地源热泵作为最重要的浅层地热能利用技术,具有节能,环保、运行稳定等优点,在世界范围内引起了广泛关注和研究。其中地埋管换热器是地源热泵系统中的核心部件,分析其与地层间的传热性能是热泵系统设计中最重要的工作之一。此外地层热物性（热导率、比热容）是影响埋管换热器传热性能关键因素,通常作为埋管换热器以及系统负荷设计的重要输入参数。因此,研究埋管换热器传热及地层热物性高精度测试方法,对地源热泵系统的设计与优化具有重要意义。但是目前的地埋换热模型和热物性获得方法还有待优化。本文首先对埋管换热器的传热进行了系统的研究。针对套管式换热器,通过对目前地埋换热器换热模型进行优化,建立了新型的埋管换热器瞬态传热模型。该模型引入了包含换热器比热容的热响应方程式,并联立了钻井内能量方程和动量方程,利用数值求解方法,得到钻井内部流体温度的瞬态分布。对比本文模型预测温度、其他模型预测温度以及实验测量温度,发现本文模型在2h时,与实验数据吻合程度较其他模型高,相对误差仅3.6%;在56h时,系统达到稳态,各模型模拟结果相近。基于获得的模型,定量研究了换热器比热容、地层热导率、循环流体流量和换热器内管热导率等参数,对换...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地源热泵系统结构示意图
图 1. 1 地源热泵系统结构示意图Fig1.1 Structure diagram of ground source heat pump system.土壤温度常年保持稳定，无论在夏季还是冬季，都能与大气环，有利于与室内进行热交换。如图 1.2 所示，地源热泵的工作还是夏季，都要远远优于空气源热泵机组，从而使得地源热泵热制冷系数，能源利用率更高。美国环境保护局指出，设计、地源热泵系统，仅消耗普通冷水机组锅炉系统用电量的 30% 6节约 30 40%的运行费用，温室气体排放量仅为传统空调系统的效环保的浅层地热能利用方式。
图 1. 3 典型原位热响应测试示意图Fig1.3 typical in-situ thermal response test.泵系统在世界范围内的广泛应用，原位热响应渐成为测量单管地埋换热器热物性的标准估算弃对其精度提高的追求和其他估算方法的研究。应测试技术的基础上，另一种用于估算土壤热估算法，逐渐被人们所关注。该方法是基于原上，通过数学随机算法，在一定参考范围内，数，分别代入换热器模型中计算流体平均温度测试实验结果最接近的样本点，作为地层热物性，用于比较预测温度和实验温度的评价标准主（SSE）如公式（1.1）所示。均方根误差（RM数之一达到最小时，也就是说模型预测温度与此时的样本点最接近实际热物性，选择该样本
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外地源热泵发展现状及趋势[J]. 何青,何耀东,唐小花. 供热制冷. 2015 (01)
[2]考虑土壤分层的地源热泵圆柱面热源模型[J]. 王子阳,邵卫云,张仪萍. 浙江大学学报(工学版). 2013(08)
[3]基于系统优化的岩土热物性确定方法[J]. 张长兴,胡松涛,刘玉峰,丛晓春. 浙江大学学报(工学版). 2012(12)
[4]《中国地源热泵发展研究报告》（摘选）——国际国内地源热泵技术发展[J]. 徐伟. 建设科技. 2010(18)
[5]地源热泵U型管地下换热器的数值模拟[J]. 唐志伟,时晓燕,黄俊惠,王晓涛. 北京工业大学学报. 2006(01)
[6]地源热泵埋管换热器传热模型及其应用[J]. 何雪冰,丁勇,刘宪英. 重庆建筑大学学报. 2004(02)
[7]Discontinuous Operation of Geothermal Heat Exchangers[J]. 方肇洪,刁乃仁,崔萍. Tsinghua Science and Technology. 2002(02)
[8]竖直埋管地热换热器的稳态温度场分析[J]. 曾和义,刁乃仁,方肇洪. 山东建筑工程学院学报. 2002(01)
[9]基于Levenberg-Marquardt算法和最小二乘方法的小波网络混合学习算法[J]. 魏荣,卢俊国,王执铨. 信息与控制. 2001(05)
[10]垂直埋管地热换热器的传热模型与计算[J]. 柳晓雷,王德林,方肇洪. 建筑热能通风空调. 2001(02)
博士论文
[1]考虑流体损失的增强型地热系统（EGS）数值模拟研究[D]. 王昌龙.中国科学技术大学 2017
[2]地源热泵地埋管换热机理及其热物性参数估算方法研究[D]. 张林锋.湖南大学 2016
[3]竖直双U地埋管换热器分层换热模型研究[D]. 陈金华.重庆大学 2015
硕士论文
[1]竖直埋管地源热泵空调系统的设计与运行研究[D]. 张小红.南华大学 2016
[2]影响岩土热物性参数测试的分析及地埋管换热器传热模型的研究[D]. 李锦堂.重庆大学 2014
[3]地源热泵水平埋管地下传热性能与实验研究[D]. 齐春华.天津大学 2004
[4]地源热泵系统地下埋管换热器理论分析及工程应用研究[D]. 李阳春.浙江大学 2003
本文编号：3620983
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地源热泵系统结构示意图
图 1. 1 地源热泵系统结构示意图Fig1.1 Structure diagram of ground source heat pump system.土壤温度常年保持稳定，无论在夏季还是冬季，都能与大气环，有利于与室内进行热交换。如图 1.2 所示，地源热泵的工作还是夏季，都要远远优于空气源热泵机组，从而使得地源热泵热制冷系数，能源利用率更高。美国环境保护局指出，设计、地源热泵系统，仅消耗普通冷水机组锅炉系统用电量的 30% 6节约 30 40%的运行费用，温室气体排放量仅为传统空调系统的效环保的浅层地热能利用方式。
图 1. 3 典型原位热响应测试示意图Fig1.3 typical in-situ thermal response test.泵系统在世界范围内的广泛应用，原位热响应渐成为测量单管地埋换热器热物性的标准估算弃对其精度提高的追求和其他估算方法的研究。应测试技术的基础上，另一种用于估算土壤热估算法，逐渐被人们所关注。该方法是基于原上，通过数学随机算法，在一定参考范围内，数，分别代入换热器模型中计算流体平均温度测试实验结果最接近的样本点，作为地层热物性，用于比较预测温度和实验温度的评价标准主（SSE）如公式（1.1）所示。均方根误差（RM数之一达到最小时，也就是说模型预测温度与此时的样本点最接近实际热物性，选择该样本
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外地源热泵发展现状及趋势[J]. 何青,何耀东,唐小花. 供热制冷. 2015 (01)
[2]考虑土壤分层的地源热泵圆柱面热源模型[J]. 王子阳,邵卫云,张仪萍. 浙江大学学报(工学版). 2013(08)
[3]基于系统优化的岩土热物性确定方法[J]. 张长兴,胡松涛,刘玉峰,丛晓春. 浙江大学学报(工学版). 2012(12)
[4]《中国地源热泵发展研究报告》（摘选）——国际国内地源热泵技术发展[J]. 徐伟. 建设科技. 2010(18)
[5]地源热泵U型管地下换热器的数值模拟[J]. 唐志伟,时晓燕,黄俊惠,王晓涛. 北京工业大学学报. 2006(01)
[6]地源热泵埋管换热器传热模型及其应用[J]. 何雪冰,丁勇,刘宪英. 重庆建筑大学学报. 2004(02)
[7]Discontinuous Operation of Geothermal Heat Exchangers[J]. 方肇洪,刁乃仁,崔萍. Tsinghua Science and Technology. 2002(02)
[8]竖直埋管地热换热器的稳态温度场分析[J]. 曾和义,刁乃仁,方肇洪. 山东建筑工程学院学报. 2002(01)
[9]基于Levenberg-Marquardt算法和最小二乘方法的小波网络混合学习算法[J]. 魏荣,卢俊国,王执铨. 信息与控制. 2001(05)
[10]垂直埋管地热换热器的传热模型与计算[J]. 柳晓雷,王德林,方肇洪. 建筑热能通风空调. 2001(02)
博士论文
[1]考虑流体损失的增强型地热系统（EGS）数值模拟研究[D]. 王昌龙.中国科学技术大学 2017
[2]地源热泵地埋管换热机理及其热物性参数估算方法研究[D]. 张林锋.湖南大学 2016
[3]竖直双U地埋管换热器分层换热模型研究[D]. 陈金华.重庆大学 2015
硕士论文
[1]竖直埋管地源热泵空调系统的设计与运行研究[D]. 张小红.南华大学 2016
[2]影响岩土热物性参数测试的分析及地埋管换热器传热模型的研究[D]. 李锦堂.重庆大学 2014
[3]地源热泵水平埋管地下传热性能与实验研究[D]. 齐春华.天津大学 2004
[4]地源热泵系统地下埋管换热器理论分析及工程应用研究[D]. 李阳春.浙江大学 2003
本文编号：3620983
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