本文選題：太陽能 + 土壤源熱泵　； 參考：《東北石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：作為重要的可再生能源,太陽能和地?zé)崮苁艿綇V泛的重視。我國嚴(yán)寒地區(qū)供暖時間長,供暖消耗的一次性能源多。因此,研究可再生能源在供熱領(lǐng)域的應(yīng)用有著重要的意義。以大慶為例,大慶地廣人稀,全面鋪設(shè)熱網(wǎng)不利于節(jié)能環(huán)保,很適合利用太陽能-土壤源熱泵系統(tǒng)來實現(xiàn)供暖需求。本文主要研究工作及成果:(1)介紹了太陽能系統(tǒng)中集熱器的形式和集熱面積的計算公式,利用實驗臺的測試結(jié)果,對集熱面積公式進(jìn)行簡化。分析地埋管換熱器的傳熱原理和土壤的蓄熱特性。(2)結(jié)合大慶地區(qū)土壤類型和特點,建立垂直U型管三維換熱器模型。并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果相對比,驗證所建模型符合實際工程。(3)對單根U型管換熱器而言,在有滲流的情況下,模擬分析了進(jìn)口流速、進(jìn)口水溫、回填材料及管材對單位管長換熱量的影響。模擬發(fā)現(xiàn)出口的溫度隨流速的增加而增加,外徑為32mm的PE管,管內(nèi)流速經(jīng)濟(jì)合理的選擇是0.4m/s~0.8m/s;地埋管換熱器進(jìn)口的溫度逐漸增大時,其出口的溫度也逐漸增大,單位管長換熱量的變化曲線,呈現(xiàn)出線性上升趨勢。回填材料盡量使用原土回填。若原土回填成本高,為提高換熱量可以增加回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)。同理選擇埋管管材時,也應(yīng)盡可能選擇導(dǎo)熱系數(shù)大的。分析滲流層不同對出口水溫的影響時發(fā)現(xiàn),與無滲流層相比有滲流層時的出口溫度比較低,滲流有利于提高埋管換熱器的換熱效率。滲流發(fā)生在不同的土壤層,出口溫度也不同,在第二層時出口溫度最低。(4)對管群換熱器進(jìn)行周期性模擬,根據(jù)土壤溫度變化分析埋管間距、蓄熱溫度、蓄熱時間、埋管排列方式對地下土壤溫度場的影響。無蓄熱時,埋管間距越大,換熱井間的影響越小,越有利于換熱。此種工況下多邊形排列優(yōu)于交叉排列和順序排列。無蓄熱連續(xù)運行時,埋管換熱器效率降低,應(yīng)引進(jìn)蓄熱工況。蓄熱工況下運行時發(fā)現(xiàn):埋管間距越小,溫度升高速率越快;蓄熱時,多邊形排列取熱后的冷量匯集在多邊形內(nèi)部并向中心集中,由于熱量阻隔,使其不能釋放到周圍及更遠(yuǎn)的地方,蓄熱效果也遠(yuǎn)不如其他方式。
[Abstract]:As an important renewable energy, solar energy and geothermal energy are paid more and more attention. Our country cold area heating time is long, the heating consumes the one-time energy more. Therefore, it is of great significance to study the application of renewable energy in the field of heating. Taking Daqing as an example, it is not good for energy saving and environmental protection to lay heat network in Daqing, so it is suitable to use solar-ground source heat pump system to meet heating demand. This paper mainly introduces the form of collector and the calculation formula of collector area in solar energy system, and simplifies the formula of collector area by using the test results of the test bench. Based on the analysis of heat transfer principle and soil heat storage characteristics of buried tube heat exchanger in Daqing area, a vertical U-tube three-dimensional heat exchanger model is established. According to the comparison between experimental data and numerical simulation results, it is verified that the model is in accordance with the actual project. For a single U-tube heat exchanger, the inlet velocity and inlet water temperature are simulated and analyzed under the condition of seepage. The effect of backfill material and pipe material on heat transfer of unit pipe length. The simulation results show that the outlet temperature increases with the increase of flow velocity, and the outlet temperature of PE pipe with outer diameter of 32mm is 0.4m / s / s and 0.8m / s respectively. When the inlet temperature of underground tube heat exchanger increases gradually, the outlet temperature increases gradually. The heat transfer curve of unit length shows a linear upward trend. The backfill material should be backfilled with the original soil as far as possible. If the backfill cost of the original soil is high, the heat conductivity of the backfill material can be increased in order to increase the heat transfer. In the same way, when the buried pipe is selected, the heat conductivity should be as large as possible. By analyzing the influence of seepage layer on outlet water temperature, it is found that the outlet temperature of seepage layer is lower than that of non-seepage layer, and seepage is beneficial to improve the heat transfer efficiency of buried tube heat exchanger. Seepage occurs in different soil layers and outlet temperature is also different. In the second layer, the outlet temperature is the lowest. (4) the tube group heat exchanger is periodically simulated. According to the change of soil temperature, the distance between buried tubes, heat storage temperature, heat storage time are analyzed. The influence of the arrangement of buried pipes on the temperature field of underground soil. When there is no heat storage, the larger the buried pipe spacing, the smaller the influence of heat transfer between wells, which is more favorable to heat transfer. In this case, polygon arrangement is superior to cross arrangement and sequential arrangement. Without heat storage, the efficiency of buried tube heat exchanger is reduced, so the heat storage condition should be introduced. Under the condition of heat storage, it is found that the smaller the distance between buried tubes is, the faster the rate of temperature rise, and when the temperature is stored, the cooling amount arranged by polygon is concentrated in the polygon and concentrated to the center, because of the heat barrier, It can not be released to the surrounding and further places, heat storage effect is far less effective than other ways.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU83;TU18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1833359