本文關(guān)鍵詞：基于蓄熱原理的地源熱泵地埋管換熱數(shù)值模擬

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【摘要】：資源和環(huán)境的問題是當(dāng)今全球關(guān)注的焦點(diǎn)之一。地源熱泵技術(shù)具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。在地源熱泵系統(tǒng)研究的過程中,對(duì)于地埋管換熱器的研究是其中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文在土壤溫度場不受較大影響的前提下,提出了一種基于蓄熱原理的地源熱泵地埋管換熱器。此換熱器與常規(guī)地埋管換熱器最大的不同在于由兩組地埋管交替運(yùn)行,達(dá)到減小擾動(dòng)土壤溫度的目的。兩組地埋管一組換熱,一組則停止運(yùn)行,令土壤處于回溫狀態(tài)。針對(duì)其中一組U形地埋管的換熱與回溫過程進(jìn)行模擬,找出兩組地埋管換熱器交替運(yùn)行的時(shí)間,做出換向周期圖。主要利用CFD軟件對(duì)豎直U形地埋管的三維非穩(wěn)態(tài)換熱模型進(jìn)行模擬。給出了數(shù)學(xué)模型、幾何模型、網(wǎng)格劃分、單值性條件以及物性參數(shù)。主要研究內(nèi)容如下:(1)首先模擬系統(tǒng)長期運(yùn)行對(duì)土壤溫度場的影響,對(duì)比可知改用基于蓄熱原理的地源熱泵地埋管換熱器對(duì)土壤溫度場的影響較小。(2)詳細(xì)分析換熱過程,確定合理的換向周期標(biāo)準(zhǔn)。即通過監(jiān)測出口水溫的方式得到進(jìn)出口水溫差,當(dāng)水溫差滿足理論計(jì)算的前提時(shí)確定換向時(shí)間,從而得到換向周期。(3)由于每個(gè)地區(qū)土壤的參數(shù)略有不同,所以在制熱工況的前提下改變回填土的導(dǎo)熱系數(shù),導(dǎo)熱系數(shù)越大,換向周期越長。(4)對(duì)比模擬制冷工況,隨著回填土導(dǎo)熱系數(shù)的增加,換向周期也隨之增加,與制熱工況一致。(5)在回填土導(dǎo)熱系數(shù)相同的條件下,制冷工況與制熱工況的換向周期相差很小,所以可以使用同一換向周期。由于此地埋管換熱器對(duì)土壤溫度影響范圍較小,為減小并聯(lián)的地埋管間距提供依據(jù)。本文的研究方法和研究結(jié)果,可以為提高熱泵整體工作的穩(wěn)定性以及減小土壤溫度擾動(dòng)方面提供一定的借鑒作用。
【關(guān)鍵詞】：地埋管換熱器 土壤溫度 換向周期 蓄熱原理 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 地源熱泵系統(tǒng)介紹11-12
• 1.2.1 地源熱泵的工作原理11-12
• 1.2.2 熱泵的分類12
• 1.3 地源熱泵及地埋管換熱器國內(nèi)外發(fā)展歷程12-14
• 1.3.1 國外地源熱泵發(fā)展歷程13-14
• 1.3.2 國內(nèi)地埋管換熱器研究現(xiàn)狀14
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 2. 地源熱泵地埋管換熱器設(shè)計(jì)16-25
• 2.1 地埋管管道設(shè)計(jì)16-17
• 2.1.1 管材及管徑的選擇16
• 2.1.2 埋管方式16-17
• 2.1.3 埋管的鏈接方式17
• 2.2 地埋管換熱器計(jì)算17-24
• 2.2.1 換熱量的確定18
• 2.2.2 地埋管管長的計(jì)算18
• 2.2.3 確定豎井?dāng)?shù)目及間距18-19
• 2.2.4 換熱器基本參數(shù)19-20
• 2.2.5 換熱器強(qiáng)度校核20-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3. 地埋管換熱數(shù)值模擬25-33
• 3.1 數(shù)值模擬軟件簡介25
• 3.2 數(shù)值模擬基本思想25-26
• 3.3 基本控制方程26-28
• 3.3.1 質(zhì)量守恒方程26-27
• 3.3.2 動(dòng)量守恒方程27
• 3.3.3 能量守恒方程27-28
• 3.4 模型的建立28-29
• 3.4.1 湍流模型28
• 3.4.2 幾何模型28-29
• 3.5 網(wǎng)格劃分29-31
• 3.6 模型假設(shè)31
• 3.7 邊界條件31
• 3.8 初始條件31
• 3.9 本章小結(jié)31-33
• 4. 數(shù)值模擬結(jié)果分析33-51
• 4.1 地埋管換熱器長期運(yùn)行對(duì)土壤溫度場的影響33-35
• 4.2 地埋管換熱器換向周期的確定35-41
• 4.3 改變回填土的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)換向時(shí)間的影響41-44
• 4.3.1 制熱工況回填材料導(dǎo)熱系數(shù)為 0.5W/（m·K）的換向周期41-42
• 4.3.2 制熱工況回填材料導(dǎo)熱系數(shù)為 1.4W/（m·K）的換向周期42-44
• 4.4 制冷工況下地埋管換熱器換向周期確定44-50
• 4.4.1 制冷工況回填材料導(dǎo)熱系數(shù)為 0.5W/（m·K）的換向周期44-47
• 4.4.2 制冷工況回填材料導(dǎo)熱系數(shù)為 1.01W/（m·K）的換向周期47-48
• 4.4.3 制冷工況回填材料導(dǎo)熱系數(shù)為 1.4W/（m·K）的換向周期48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5. 結(jié)論與展望51-53
• 5.1 結(jié)論51-52
• 5.2 展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-55
• 致謝55-56
• 作者簡介56

【相似文獻(xiàn)】

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