用于海水源热泵的海岸井渗滤取水系统渗流换热性能研究

发布时间：2020-07-19 00:49

【摘要】：天津渤海海域夏季表层海水温度较气温低，水温在深度方向上变化明显，冬季水温较低，短期有结冰状况，并且沿海水质较差，因此不宜直接作为海水源热泵的热汇/源。应用于海水源热泵的海岸井渗滤取水系统是一种综合利用海洋热能和土壤储能的系统，可以有助于解决以上问题。在此前提下，本文对海岸井渗滤取水系统渗流换热性能进行了研究。 首先，对天津渤海海水温度、沿海地质及浅层土壤温度进行了测试与勘察，论述了在天津沿海构建海岸井渗滤取水系统的可行性。通过合理的假设，结合通用的地下水渗流换热模型，建立海岸井渗滤取水系统的渗流换热数学模型，包括控制方程及单值性条件，之后运用Fluent软件进行求解。 然后，根据课题组野外抽水实验及实验室水样、土样分析实验获取的基础数据，如渗流系数、海水温度、海岸井抽水水温的变化规律等，运用数值方法确定含水层的导热系数及孔隙率，并进一步验证所建海岸井渗滤取水渗流换热模型的准确性和在有界含水层中的适用性。 第三，运用已验证的有界含水层中海岸井渗滤取水渗流换热模型，结合实际工程水文地质条件，模拟研究海岸井位置、直径以及水位降深对海岸井出水量的影响，分析了海水温度、抽水时间、出水量以及井的结构参数对海岸井出水水温的影响。 最后，运用费用年值法对使用海岸井渗滤取水系统海水源热泵的具体工程进行优化设计，确定了优化的海岸井位置、数量及直径。对海岸井渗滤取水海水源热泵系统能源利用情况进行分析，得出此系统利用土壤储能及海洋热能的比例。并对海水、井水的水质进行测试分析，从海水对换热器的腐蚀角度出发，对渗滤取水的水质进行了评价。测试结果表明，海岸井渗滤取水系统有利于减小水质对换热器的腐蚀。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU83;P746
【图文】：

式和间接式两种，图 1-1 显示的是较常见的海岸井间接抽取海水的取岸上和近岸海底中的砂层里抽取海水，借助砂层的过滤作用，降低了沙等对水质的污染。抽取的海水汇集到井里，然后用泵供给海水淡化[26]。

图 1-2 海岸井选址位置示意图渗滤取水技术的研究主要集中在取水水质上，但国内也有先例。2002 年，西安交通大学的叶守立了地下水渗流数学模型，对渗流场进行了数值

度随着海水深度的增加而降低，在 20 米深度处，海水温度约为 25℃。由图 2-3知冬季海水温度稍高于空气温度，5m 到 20m 深度范围内，海水温度变化很小。季海水水温较低，可能会出现结冰现象。夏季海水可作为热泵机组良好的冷源，季作为低温热源，但水温较低，热泵机组效率较低。

【参考文献】

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本文编号：2761648