【摘要】：加強(qiáng)可再生能源的研究與利用是我國(guó)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和改善環(huán)境的重要手段，地能作為清潔能源，同時(shí)具有可再生性，在我國(guó)節(jié)能減排的要求下，具有廣闊的發(fā)展空間。在已有的條件下，地能利用主要有土壤源熱泵和水源熱泵兩種形式。土壤源熱泵的能量主要來(lái)源于地下巖土層，通過(guò)介質(zhì)和巖土層換熱獲取能量，能量取用過(guò)程中僅通過(guò)換熱完成，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)含水層環(huán)境影響較小，但是這種方式獲取能量能源密度比較低，能量的傳輸速度比較慢，同時(shí)土壤源熱泵的工程造價(jià)成本較高。水源熱泵相對(duì)于土壤與熱泵能量密度大，能量傳輸快，工程簡(jiǎn)單，但是水源熱泵直接對(duì)地下水進(jìn)行抽灌，容易造成地下生態(tài)環(huán)境的破壞。早期水源熱泵采用開(kāi)放式系統(tǒng)，地下水經(jīng)過(guò)換熱器換熱后直接排放到周圍環(huán)境中，水資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，同時(shí)容易造成地面塌陷，已被較多的國(guó)家和地區(qū)禁止使用，現(xiàn)在水源熱泵多使用雙井系統(tǒng)，即在抽水的同時(shí)向地下含水層進(jìn)行回灌。目前，土壤源熱泵的應(yīng)用較多，相應(yīng)的研究已經(jīng)較為成熟，水源熱泵的應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注，研究成果也越來(lái)越多。 水源熱泵在應(yīng)用過(guò)程中涉及傳熱和傳質(zhì)等多個(gè)問(wèn)題，存在熱貫通和熱交互現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致熱泵的效率下降、運(yùn)行成本上升，維持熱泵效率在其應(yīng)用過(guò)程中有重要的意義。 本課題以熱貫通和熱交互為前提，對(duì)地下含水層蓄能的效能進(jìn)行研究分析。在課題的研究過(guò)程中，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行分析，采用相似理論，對(duì)蓄能和取能過(guò)程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，研究其傳熱傳質(zhì)變化規(guī)律，對(duì)蓄能機(jī)理進(jìn)行分析，提高水源熱泵地下傳熱過(guò)程的認(rèn)知水平以及深入了解主動(dòng)蓄能對(duì)熱泵效率的影響，指導(dǎo)工程應(yīng)用，拓展相關(guān)的理論知識(shí)。 本文依據(jù)地下水動(dòng)力學(xué)，結(jié)合傳熱學(xué)的基本規(guī)律，對(duì)水源熱泵應(yīng)用過(guò)程中蓄能特性進(jìn)行分析，探索蓄能過(guò)程的熱量運(yùn)移機(jī)理，以及在蓄能條件下，抽灌取熱過(guò)程熱勢(shì)場(chǎng)的變化。本文的主要內(nèi)容包括以下幾部分：以熱貫通熱交互為前提，以蓄能特性為研究主線，對(duì)不同蓄能量，不同蓄能狀態(tài)帶來(lái)的影響進(jìn)行研究分析。 首先，對(duì)蓄能的有效性進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)比有蓄能和無(wú)蓄能模式，分析蓄能對(duì)抽水溫度的影響。此階段完成后，對(duì)蓄能的回灌溫度和蓄能流量進(jìn)行調(diào)整，研究在不同蓄能條件下抽水溫度的變化情況。 第二個(gè)階段研究倒井蓄能的情況。即在蓄能過(guò)程中倒換抽水井和回灌井，向取熱時(shí)的抽水井回灌高溫水。此過(guò)程也分為多種運(yùn)行狀態(tài)，主要通過(guò)改變溫度和流量等參數(shù)研究在不同條件下，抽水溫度的變化情況。 最后階段為數(shù)值模擬，建立二維數(shù)值模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證計(jì)算模型，并對(duì)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)條件限制不能開(kāi)展的多周期實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬分析。
【圖文】：

κ=kρg/η…………………系數(shù)、η 動(dòng)力粘滯系數(shù)、ρ 流體密度；k 多項(xiàng)異性，可以使用張量對(duì)滲透系數(shù)進(jìn)行描數(shù)大。砂土層滲透性較弱，約為 0.01-1m/系數(shù)要大于 10m/d；粘土層透水性較差，程的熱運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)，取一個(gè)單元體（在單元體內(nèi)別為dx，dy ，dz 且平行于坐標(biāo)軸，作為特流動(dòng)速度的方向和大小均不相同。根據(jù)質(zhì)量了微分方程形式表達(dá)的連續(xù)性方程，單元描述

圖 2.2 幾何模型示意圖域尺寸 400×400m，布井區(qū)域尺寸 100×回灌井及抽水井區(qū)域均為取熱過(guò)程的抽水及回灌區(qū)域?qū)?duì)換。幾何模型中管井直量為 60m3/h，，總抽水量為 120 m3/h，含水月，蓄能過(guò)程為 2 個(gè)月，計(jì)算過(guò)程中一個(gè)能模式的計(jì)算過(guò)程中，執(zhí)行一次取熱后設(shè)為 0，即進(jìn)入停泵保持期，時(shí)長(zhǎng) 7 個(gè)月，本文中執(zhí)行 5 個(gè)周期的模擬計(jì)算。在蓄能，蓄能時(shí)長(zhǎng) 2 個(gè)月，停泵 2 個(gè)月，之
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK529

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2660153