【摘要】： 土壤源熱泵是一項(xiàng)以節(jié)能和環(huán)保為特征的具有發(fā)展前景的空調(diào)新技術(shù),是國(guó)際空調(diào)和制冷行業(yè)的前沿課題之一。這一技術(shù)在國(guó)外已走向成熟,但在國(guó)內(nèi)尚處于研究階段,各項(xiàng)工作正逐步展開,為大力推廣土壤源熱泵的工程應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。 地下埋管換熱器一直是土壤源熱泵技術(shù)的研究關(guān)鍵,而土壤內(nèi)部物理現(xiàn)象復(fù)雜,地下水滲流是普遍存在的一種。換熱器傳熱性能受地下水滲流的影響,形成熱滲耦合傳熱過程。在多孔介質(zhì)理論基礎(chǔ)上,做出相應(yīng)簡(jiǎn)化,建立了熱滲耦合作用下的地下埋管換熱器的數(shù)學(xué)模型。采用數(shù)值模擬方法,分析了地下水滲流對(duì)埋管換熱器換熱性能的影響。并進(jìn)一步分析了滲流存在時(shí)管內(nèi)流體流量、土壤滲透率和土壤孔隙率三個(gè)與熱滲耦合密切相關(guān)的參數(shù)對(duì)換熱效果及土壤溫度場(chǎng)的影響。 土壤熱量恢復(fù)慢削弱了換熱效率,必須給予適當(dāng)?shù)臒峄謴?fù)時(shí)間,間歇運(yùn)行模式能滿足這一要求。比較了連續(xù)運(yùn)行與間歇運(yùn)行兩種模式在冬夏兩季的換熱性能,并分析了間歇運(yùn)行時(shí)土壤的恢復(fù)效果,最后還探討了系統(tǒng)運(yùn)行周期內(nèi)土壤需要的熱恢復(fù)時(shí)間。為土壤源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用提供理論支持與技術(shù)儲(chǔ)備。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TK523
【圖文】：

卜f一一一“_…_州___p_圖2.1各向同性、均勻、豎直多孔體控制單元示意圖為L(zhǎng)，孔隙率為滬，如圖2.1所示。設(shè)壓力pZ大于p，且不隨時(shí)間而變，流體自下而上流動(dòng)。顯然，這是單相流體通過多孔介質(zhì)的一維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)問題。其容積流量為q，(m3/s)，作用于流體上的作用力有:壓力差所引起的作用力凡:凡一伽2一尸.孫 (2.5)重力凡:凡=p恤幼g(2.6)粘性阻力凡:凡二Q好vL(2.7)式中，c為常數(shù)(l/mZ)，它與多孔介質(zhì)比面口成正比。實(shí)際上，式(2.5)就是牛頓粘性定律。對(duì)于控制體內(nèi)流體的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，由力平衡分析可知:凡十凡=凡(2·8)結(jié)合連續(xù)性方程:摯·v·陣0 (2.9)將式(2.5)和(2.6)代入式(2.8)

增大了土壤與回填材料和管內(nèi)流體的溫度梯度，加強(qiáng)了傳熱，而地下水流動(dòng)由質(zhì)量輸運(yùn)而引起熱量遷移，加快了鉆井周圍土壤內(nèi)的熱量散失速度，擴(kuò)大了土壤受熱影響的區(qū)域，從而使有滲流時(shí)換熱效果要優(yōu)于無滲流情況。 4.1.2滲流對(duì)土壤溫度場(chǎng)的影響在有滲流的情況下，地下埋管換熱器的傳熱途徑有兩種:一是多孔介質(zhì)骨架和孔隙中地下水的導(dǎo)熱;二是地下水滲流產(chǎn)生的對(duì)流換熱。圖4.2和圖4.3描繪了夏季工況下是否有滲流兩種情況下，系統(tǒng)運(yùn)行24小時(shí)，土壤埋深sm深處的水平面內(nèi)溫度場(chǎng)。從圖中可以看出，若盤管埋于無滲流的土壤中，其盤管周圍土壤的溫度分布呈中心對(duì)稱，而有滲流時(shí)，土壤的溫度場(chǎng)發(fā)生變形，上游縮小半徑，下游熱影響區(qū)域面積增大。由此可以明顯看出地下水流動(dòng)對(duì)土壤傳熱過程的影響，地下水流動(dòng)的存在，將盤管釋放的熱量帶向滲流下游，由此擴(kuò)大了鉆井下游的熱影響區(qū)域。

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本文編號(hào)：2727435