近地表地層所賦存的低品位熱能(淺層地溫能),來自地核熱量經(jīng)地層熱傳導(dǎo)向地表的熱擴散過程中;地溫垂向熱傳導(dǎo)作用,既是淺層地溫能來源、也是地源熱泵系統(tǒng)維持長期、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在;針對現(xiàn)有經(jīng)典理論忽略了垂向熱傳導(dǎo)作用這一理論缺陷,結(jié)合高效換熱孔結(jié)構(gòu)特點,考慮國內(nèi)外換熱孔設(shè)置的實際,主要研究換熱孔作用下的巖土體傳熱理論模型及其求解問題;根據(jù)模型解,探求解的數(shù)理意義、證明解與現(xiàn)有經(jīng)典理論模型解之間的關(guān)系;結(jié)合實例應(yīng)用,演示模型解的應(yīng)用方法與過程。主要研究工作與成果,概述如下:(1)在考慮地溫垂向傳熱作用的前提下,對單個換熱孔作用下的巖土體傳熱問題,建立一維穩(wěn)態(tài)傳熱模型,給出模型解析解及其應(yīng)用方法,為依據(jù)熱響應(yīng)試驗進行孔間距設(shè)計等,提供簡便、可行的計算方法;對新模型解,證明其與現(xiàn)有經(jīng)典理論模型解之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,給出經(jīng)典理論模型(Hart和Couvillion模型)解的計算誤差算式、明確經(jīng)典解的適用條件。實例中,依據(jù)經(jīng)典理論方法進行熱響應(yīng)試驗,求算出巖土導(dǎo)熱系數(shù)λs為1.4241W/(m·K);根據(jù)新方法理論,利用有2個地溫觀測孔的熱響應(yīng)試驗,算得λs為1.03W/(m·K)、較經(jīng)典方法小38%。...

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 課題來源及研究目的和意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的和意義
    1.2 淺層地溫能及其利用
    1.3 地源熱泵技術(shù)及其應(yīng)用
        1.3.1 國外研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.3 存在問題及發(fā)展趨勢
    1.4 熱運移理論研究發(fā)展進程與現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第二章 地源熱泵技術(shù)及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀
    2.1 基本概念
    2.2 地源熱泵分類
    2.3 地下水源熱泵應(yīng)用現(xiàn)狀與技術(shù)瓶頸
        2.3.1 應(yīng)用與研究現(xiàn)狀
        2.3.2 地下水源熱泵系統(tǒng)的制約因素
        2.3.3 地下水源熱泵主要制約因素
    2.4 地源熱泵應(yīng)用現(xiàn)狀與技術(shù)瓶頸
        2.4.1 應(yīng)用進程
        2.4.2 技術(shù)發(fā)展進程
        2.4.3 垂直埋管技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與技術(shù)瓶頸
第三章 垂直換熱器傳熱理論的研究
    3.1 基本理論
    3.2 經(jīng)典傳熱模型及其應(yīng)用現(xiàn)狀
        3.2.1 線熱源模型
        3.2.2 柱熱源模型
        3.2.3 Eskilson模型
        3.2.4 有限長線源模型
    3.3 經(jīng)典傳熱模型的理論缺陷
        3.3.1 地溫能賦存、運移規(guī)律
        3.3.2 現(xiàn)有模型的理論缺陷
第四章 高效換熱器傳熱模型研究
    4.1 垂向傳熱作用下的單孔穩(wěn)態(tài)傳熱模型
        4.1.1 模型及其解
        4.1.2 與現(xiàn)行非穩(wěn)定傳熱模型關(guān)系
        4.1.3 應(yīng)用
    4.2 垂向傳熱作用下的線列孔非穩(wěn)定傳熱模型
        4.2.1 模型及其解
        4.2.2 解的應(yīng)用1—換熱量計算
        4.2.3 解的應(yīng)用2—巖土熱物性參數(shù)計算
        4.2.4 解的應(yīng)用3—時變垂向熱傳導(dǎo)作用下的非穩(wěn)態(tài)傳熱問題
    4.3 換熱孔溫復(fù)雜變化條件下的非穩(wěn)態(tài)傳熱模型
        4.3.1 數(shù)學(xué)模型
        4.3.2 理論解
        4.3.3 水溫變化過程離散及模型解
第五章 工程應(yīng)用與示范
    5.1 研究進程
    5.2 設(shè)計應(yīng)用
        5.2.1 地質(zhì)與水文地質(zhì)條件
        5.2.2 熱響應(yīng)試驗與數(shù)據(jù)分析
        5.2.3 典型工例運行分析
    5.3 代表性示范工程簡介
    5.4 高效換熱系統(tǒng)優(yōu)缺點與推廣應(yīng)用前景
    5.5 總體結(jié)論
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 問題與展望
參考文獻
附錄
攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況



本文編號：3841101