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基于管群换热器温度场分析的土壤源热泵运行特性研究

作　者: 李恺渊
导　师: 王景刚
学　校: 河北工程大学
专　业: 供热供燃气通风及空调工程
关键词: 地下埋管换热器传热模型土壤源热泵运行特性管群换热器温度场耦合模拟研究
分类号: TU833
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 208次
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内容摘要

土壤源热泵是一项新兴的节能环保的空调技术。地下埋管换热器在土壤中的传热研究是土壤源热泵技术的核心研究内容。本文在总结以往埋管传热模型的基础上,建立起了关联地下埋管换热器和热泵机组的模拟模型,并通过实验验证了模型的正确性。随后开展了土壤源热泵机组运行特性与土壤温度场响应特性的模拟研究。研究内容包括:热泵机组连续运行,间歇运行以及建筑负荷间歇变化条件下,土壤温度场的响应特性对热泵机组运行特性的影响;具有管群换热器的土壤源热泵系统,在钻孔间距和钻孔布置形式不同时,热泵机组的运行特性和钻孔周围土壤温度场的耦合研究。模拟结果表明,可控间歇运行模式和建筑负荷的周期性降低有利于热泵机组性能的提高;在埋管设置面积受到限制的情况下,土壤源热泵机组的运行性能会随着钻孔间距增大而降低。钻孔间距的选取要综合考虑负荷特点,埋管换热器用地面积和热泵运行能耗等因素;交叉排列的钻孔布置形式比顺排布置更有利于热泵机组的高效运行。以上结果对实际土壤源热泵的设计和运行控制都有很重要的实际意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 研究的背景和意义  9-10
  1.2 地源热泵简介  10-11
  1.3 地源热泵的研究现状  11-12
  1.4 地源热泵的主要研究内容  12-19
    1.4.1 埋管换热器传热模型的研究  12-16
    1.4.2 地下管群换热器温度场的研究  16
    1.4.3 辅助复合式地源热泵的研究  16-18
    1.4.4 土壤热特性和回填材料的研究  18
    1.4.5 地源热泵运行模拟仿真的研究  18-19
  1.5 本文研究内容  19-20
第2章地下埋管换热器传热模型的研究  20-33
  2.1 土壤热物性参数  20-25
    2.1.1 土壤比热容  20-21
    2.1.2 土壤导热系数  21-23
    2.1.3 土壤初始温度  23-25
  2.2 钻孔的布置形式  25
  2.3 地下埋管换热器传热模型  25-32
    2.3.1 钻孔周围土壤的传热模型  26-28
    2.3.2 钻孔内的传热模型  28-29
    2.3.3 模型的数值方法  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章土壤源热泵循环特性研究  33-41
  3.1 土壤源热泵运行流程  33-34
  3.2 土壤源热泵机组各部分性能研究  34-36
    3.2.1 压缩机性能研究  34-35
    3.2.2 冷凝器和蒸发器特性  35-36
    3.2.3 热泵机组输入功率  36
  3.3 土壤源热泵循环特性分析  36-40
    3.3.1 典型运行工况下热泵循环特性分析  36-37
    3.3.2 土壤源热泵夏季循环特性分析  37-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章土壤源热泵实验研究  41-54
  4.1 实验目的  41
  4.2 实验工艺流程及其设备  41-43
  4.3 实验数据采集和处理系统  43-49
    4.3.1 测量系统  43
    4.3.2 误差分析  43-45
    4.3.3 采控系统硬件  45-46
    4.3.4 采控系统软件  46-48
    4.3.5 数据采集处理系统主要功能  48-49
  4.4 实验研究  49-53
    4.4.1 模型的验证实验  49-52
    4.4.2 结果对比分析  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章土壤源热泵不同运行工况的模拟研究  54-65
  5.1 模拟方法和结构程序  54
  5.2 钻孔壁和土壤代表温度的确定  54-56
  5.3 模拟输入条件的确定  56
  5.4 定负荷时土壤源热泵运行模拟  56-60
    5.4.1 连续运行模拟  57-58
    5.4.2 间歇运行模拟  58-59
    5.4.3 机组运行性能对比  59-60
  5.5 变负荷时土壤源热泵运行模拟  60-64
    5.5.1 连续运行模拟  61
    5.5.2 间歇运行模拟  61-63
    5.5.3 机组运行性能对比  63-64
  5.6 本章小节  64-65
第6章土壤源热泵管群换热器温场分析及运行特性研究  65-75
  6.1 模拟研究对象的确定  66
  6.2 土壤温度场的模拟  66-71
  6.3 土壤温度场分布对机组运行性能的影响  71-74
  6.4 本章小结  74-75
第7章结论  75-77
  7.1 结论  75-76
  7.2 本文创新之处  76
  7.3 下一步工作建议  76-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
作者简介  82
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  82

基于管群换热器温度场分析的土壤源热泵运行特性研究

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