由于節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)等特點(diǎn),地源熱泵技術(shù)受到了許多國(guó)家的親睞。采用垂直地埋管換熱器的土壤源熱泵系統(tǒng),具有占地面積小、換熱器性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),適合我國(guó)的發(fā)展國(guó)情,因此得到了廣泛的推廣應(yīng)用。 本文首先回顧了土壤源熱泵的發(fā)展歷史、研究應(yīng)用的現(xiàn)狀、垂直埋管換熱器的經(jīng)典傳熱模型、土壤熱響應(yīng)測(cè)試的經(jīng)典理論與實(shí)驗(yàn)方法,為后續(xù)的模擬研究工作奠定了基礎(chǔ)。 然后采用數(shù)值模擬的方法,針對(duì)地源熱泵典型垂直埋管換熱器在土壤中的傳熱進(jìn)行研究。區(qū)別于以往的研究,本文重點(diǎn)考慮了地下水位對(duì)典型垂直地埋管換熱器性能的影響。將水位以下的土壤視為飽和土壤,水位以上部分視為不飽和土壤,忽略地面灌溉和降水,利用土壤的土水特征曲線確定了不飽和土壤垂直方向上的含水量及熱物性分布。建立了典型地埋管換熱器在土壤中的三維模型。利用商業(yè)軟件FLUENT對(duì)典型地埋管換熱器在土壤中的傳熱進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)合某地源熱泵工程的地質(zhì)勘查報(bào)告和恒溫法土壤熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù),證實(shí)了模型合理性和準(zhǔn)確性。 最后,采用上述模型模擬研究了換熱器入口溫度、管內(nèi)流量、運(yùn)行工況等因素對(duì)典型垂直地埋管換熱器性能的影響,特別是地下水位變化對(duì)換熱器性能的影響,以及在特定的地下水位情況下,換熱器有效埋深對(duì)換熱器性能的影響。其結(jié)果對(duì)于地下水位變化顯著地區(qū)地源熱泵工程設(shè)計(jì)、管理具有較好的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：TK523
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
目錄
第一章 緒論
    1.1 地源熱泵研究的背景與意義
    1.2 當(dāng)前世界地?zé)豳Y源及地源熱泵開發(fā)應(yīng)用概況
    1.3 土壤源熱泵
        1.3.1 土壤源熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介
        1.3.2 地源熱泵的特點(diǎn)
    1.4 地源熱泵在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.4.1 強(qiáng)化換熱器換熱
        1.4.2 混合能源式地源熱泵
        1.4.3 關(guān)于地理管換熱器性能的模擬研究
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容和意義
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 本文的主要工作
第二章 垂直埋管換熱器的理論研究
    2.1 垂直埋管換熱器經(jīng)典解析法傳熱模型
        2.1.1 無(wú)限長(zhǎng)線熱源模型
        2.1.2 無(wú)限長(zhǎng)圓柱面熱源理論模型
        2.1.3 有限長(zhǎng)線熱源模型
        2.1.4 其它若干模型簡(jiǎn)述
    2.2 垂直埋管換熱器數(shù)值法傳熱模型簡(jiǎn)述
        2.2.1 有限差分法
        2.2.2 有限容積法
        2.2.3 有限元法
第三章 土壤熱響應(yīng)測(cè)試?yán)碚摵头椒?br>    3.1 土壤熱響應(yīng)測(cè)試的理論基礎(chǔ)
        3.1.1 土壤熱響應(yīng)測(cè)試的線熱源模型
        3.1.2 土壤熱響應(yīng)測(cè)試的圓注熱源模型
        3.1.3 土壤熱響應(yīng)測(cè)試的改進(jìn)G函數(shù)模型
    3.2 土壤熱響應(yīng)測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方法
第四章 換熱器的數(shù)值模擬研究
    4.1 土壤熱物性在垂直方向上的分布
        4.1.1 土水特征曲線
        4.1.2 描述土水特征曲線的模型方程
        4.1.3 用孔隙率預(yù)測(cè)土壤水分特征曲線
    4.2 用水分特征曲線計(jì)算土壤熱物性
    4.3 模型建立
        4.3.1 模型的簡(jiǎn)化假設(shè)條件
        4.3.2 雙U型與單U型換熱器模型
        4.3.3 網(wǎng)格劃分的原則
    4.4 模擬計(jì)算
        4.4.1 模擬背景
        4.4.2 計(jì)算地下土壤的熱物性分布
        4.4.3 幾何模型的確立和網(wǎng)格劃分
        4.4.4 初始條件、邊界條件
        4.4.5 模擬結(jié)果及分析
        4.4.6 關(guān)于單U型管換熱器的模擬
    4.5 土壤溫度場(chǎng)研究
        4.5.1 垂直方向溫度場(chǎng)分析
        4.5.2 水平方向鉆孔內(nèi)溫度場(chǎng)
第五章 換熱器性能主要影響因素分析
    5.1 換熱器入口溫度
    5.2 換熱器內(nèi)的流量
    5.3 地下水位
    5.4 換熱器埋深
    5.5 運(yùn)行工況的影響
總結(jié)與展望
    1 主要結(jié)論
    2 存在問(wèn)題與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間被錄用的論文
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2849822