本文關(guān)鍵詞：土壤源熱泵系統(tǒng)中地下埋管換熱性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法對(duì)土壤源熱泵系統(tǒng)地下埋管傳熱性能展開研究。通過實(shí)驗(yàn)揭示土壤物性參數(shù)隨土壤含濕量和孔隙率的變化規(guī)律,并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土壤的非凍土及凍土熱物性進(jìn)行測(cè)試比較。采用非飽和多孔介質(zhì)三參數(shù)滲流物理模型,將地埋管溫度邊界與土壤溫度邊界進(jìn)行耦合,從而得到非凍土及凍土條件下地埋管傳熱特性。 沙土物性會(huì)直接影響土壤源熱泵系統(tǒng)地埋管的換熱特性,因此對(duì)沙土的熱物理特性及其影響因素展開實(shí)驗(yàn)研究,分析了含濕量、孔隙率等因素對(duì)沙土導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、導(dǎo)溫系數(shù)等的影響規(guī)律。結(jié)果表明：同一孔隙率下,沙土隨含濕量增加,其導(dǎo)熱系數(shù)及比熱容增大；導(dǎo)溫系數(shù)在含濕量為5%時(shí)最大；同一含濕量下,沙土的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容隨孔隙率提高呈線性規(guī)律減小,導(dǎo)溫系數(shù)隨孔隙率增大呈線性增大；在一定孔隙率下,導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容隨含濕量增大而呈線性規(guī)律增大；在含濕量大于5%時(shí),導(dǎo)溫系數(shù)隨含濕量的變化呈線性規(guī)律降低。研究結(jié)果可以為土壤源熱泵地埋管受周圍土壤換熱性能影響問題提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 土壤凍結(jié)后導(dǎo)熱系數(shù)增大,比熱容減小,導(dǎo)溫系數(shù)增大,所以針對(duì)非凍結(jié)和凍結(jié)土壤分別進(jìn)行了模擬研究。 土壤凍結(jié)狀態(tài)的壓力大于非凍結(jié)狀態(tài)的壓力；凍結(jié)水飽和度變化趨勢(shì)范圍大于非凍結(jié)水飽和度,由于水分受到自由沉降的作用,在底層水飽和度接近于1；凍結(jié)土壤溫度變化趨勢(shì)范圍大于非凍結(jié)土壤的溫度。在地埋管周圍土壤水平方向,溫度、水飽和度和壓力在橫向遷移的變化不是很顯著；相反,在縱向梯度上,溫度、水飽和度和壓力變化較為顯著。
【關(guān)鍵詞】：土壤源熱泵 地下埋管 熱物性參數(shù) 多孔介質(zhì) 熱濕遷移 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 主要符號(hào)表9-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 地源熱泵的研究背景12
• 1.2 地源熱泵的發(fā)展和研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 地源熱泵的發(fā)展歷史12-15
• 1.2.2 土壤物性研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 地埋管傳熱特性研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 研究意義17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容17-20
• 2 土壤熱物性測(cè)量方案20-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)工況20-21
• 2.2.1 土壤孔隙率20-21
• 2.2.2 土壤含濕量21
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)工況21
• 2.3 測(cè)量方法21-27
• 2.3.1 土壤的導(dǎo)熱系數(shù)21-25
• 2.3.2 土壤的比熱25-26
• 2.3.3 土壤的導(dǎo)溫系數(shù)26
• 2.3.4 土壤的密度26
• 2.3.5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-30
• 3 土壤熱物性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30-44
• 3.1 導(dǎo)熱系數(shù)30-37
• 3.1.1 探針法測(cè)量結(jié)果30-35
• 3.1.2 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平板法實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-37
• 3.2 比熱容37-39
• 3.3 導(dǎo)溫系數(shù)39-41
• 3.4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 土壤多孔介質(zhì)熱濕遷移傳熱傳質(zhì)模型選擇44-56
• 4.1 非飽和多孔介質(zhì)滲流的基本定律44-46
• 4.1.1 達(dá)西定律44-45
• 4.1.2 多孔介質(zhì)能量方程45-46
• 4.2 非飽和多孔介質(zhì)滲流傳熱傳質(zhì)的數(shù)理模型46-48
• 4.2.1 模型的基本假設(shè)46
• 4.2.2 物理模型的建立46-47
• 4.2.3 數(shù)理模型的特點(diǎn)47-48
• 4.3 流體和蒸汽在多孔介質(zhì)內(nèi)的遷移48-49
• 4.3.1 流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流遷移48-49
• 4.3.2 蒸汽在多孔介質(zhì)內(nèi)的擴(kuò)散遷移49
• 4.4 模型的建立49-54
• 4.4.1 幾何模型的建立50-51
• 4.4.2 數(shù)值模擬模型的建立51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 5 地埋管換熱性能數(shù)值模擬56-70
• 5.1 UDF結(jié)合程序?qū)隖luent中的結(jié)構(gòu)圖56-57
• 5.2 非凍土工況下的計(jì)算結(jié)果57-63
• 5.2.1 非凍土溫度的變化57-60
• 5.2.2 非凍土水飽和度的變化60-61
• 5.2.3 非凍土壓力的變化61-63
• 5.3 凍土工況的模擬結(jié)果63-68
• 5.3.1 凍土溫度的變化63-65
• 5.3.2 凍土水飽和度的變化65-67
• 5.3.3 凍土壓力的變化67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 6 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 全文總結(jié)70-71
• 6.2 工作展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 作者簡(jiǎn)歷76-80
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：404645