地埋管換熱器的傳熱研究是地埋管地源熱泵技術(shù)進一步發(fā)展的關(guān)鍵,也是實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運行的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)地埋管傳熱分析采用二區(qū)域分析法,對不同空間尺度進行簡化而導(dǎo)致在短時間尺度上的預(yù)測產(chǎn)生偏差,雖有學(xué)者提出一些可適用于全時間尺度的解析模型,但均未考慮地下水流動的影響。因此,提出一種可考慮地下水流動影響的全尺度傳熱模型極為必要。本文根據(jù)復(fù)合介質(zhì)線熱源和移動線熱源理論,使用匹配漸進展開法和疊加原理,得到一種可同時考慮地下水流動和鉆孔軸向?qū)嵊绊懙娜珪r間尺度流體溫升預(yù)測模型(CMLS-MFLS),模型準確度通過沙箱實驗和數(shù)值結(jié)果的驗證。在該全尺度模型基礎(chǔ)上,討論了不同時間尺度下地下水流動速率及鉆孔軸向?qū)釋軆?nèi)流體溫升的影響。由于地埋管換熱器通常由鉆孔群組成,地上負荷也具有波動特性,因此本文進一步結(jié)合疊加原理和階躍負荷假設(shè),得到鉆孔群在某建筑全年波動負荷下的流體溫度響應(yīng)并進行比較分析�？紤]到土壤熱物性是影響地下傳熱的關(guān)鍵參數(shù),本文最后通過瞬態(tài)測量法實驗探究了土壤微細結(jié)構(gòu)對其等效導(dǎo)熱系數(shù)的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):提出的全尺度CMLS-MFLS模型能夠預(yù)測流體從數(shù)分鐘到數(shù)十年的熱響應(yīng)過程,改進了短時間尺度內(nèi)傳統(tǒng)線熱源模型中由于忽略鉆孔內(nèi)傳熱而導(dǎo)致的較為保守的流體溫升預(yù)測,在有地下水流動的影響下,短、中時間尺度內(nèi)軸向?qū)釋α黧w溫升的影響均可忽略,長時間尺度內(nèi)軸向?qū)岬挠绊懗潭入S流動速率變化;對處于波動負荷下的鉆孔群而言,地下水流動的影響可減輕鉆孔間的換熱性能差異,弱化最不利鉆孔的性能衰減,在中長時間尺度內(nèi),地表邊界的熱交換不可忽略;傳熱過程中的關(guān)鍵土壤熱物性參數(shù)受孔隙率、含水量、分形維度數(shù)和顆粒尺寸分布影響,較高的分形維度數(shù)和較大的顆粒尺寸范圍提供了更多種可能的顆粒接觸方式而導(dǎo)致等效導(dǎo)熱系數(shù)具有較大的波動性。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 的準確性。如圖 2-5 所示是有限元模型的網(wǎng)格劃分 = 35℃、 = 30℃。這里取較大直徑圓（10m= 15℃， = 2.5可以得到鉆孔熱阻如公式(2-1

-100 100 -1 1圖 3-4 有限元模型的網(wǎng)格劃分情況，下方尺寸為基于鉆孔直徑圖 3-5 中比較了傳統(tǒng)線熱源模型、全時間尺度新模型與實驗次預(yù)測得到的流體溫升曲線，可以看出，傳統(tǒng)的線熱源模型在< 5小時）預(yù)測結(jié)果偏大，初始時刻相比新模型偏差約為 25%

當(dāng)有地下水流動的影響時，不同的鉆孔換熱能力受到水流方向和其相對位置周孔的密集程度影響。如圖 4-2 所示為土壤多孔介質(zhì)中有地下水影響時，有限元模擬得到的鉆孔群的溫度場特點。在無地下水流動影響時換熱能力相同的鉆孔中，鉆孔的換熱能力要高于下游鉆孔與土壤多孔介質(zhì)的換熱能力，垂直于來流方向

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2829669