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土壤源热泵系统井群水流量分配研究

作　者: 吴长燕
导　师: 沈致和
学　校: 合肥工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 垂直埋管图论法水力平衡阻力特性
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 69次
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内容摘要

土壤源热泵技术是一种可再生能源利用技术，其环境及经济效益非常显著，近几年在我国大部分地区受到大力的推广。论文针对在实际工程中，设计人员往往抓住一条最不利管段进行计算，没有考虑整个管网的实际情况，从而容易出现了土壤源热泵系统室外井群布水不平衡现象，甚至引起系统供热（冷）质量下降，从水系统的角度来展开研究，具有较好的使用价值。论文首先简要的介绍了土壤源热泵系统，选择了以地下埋管系统（一种闭式循环水系统）为主要研究对象，将供水管路、回水管路、热泵机组和集分水器作为一个整体进行分析，提出了运用图论理论将室外井群连接管网处理为相应的“网络图”。文中通过介绍树枝和连枝管段的概念，采用关联矩阵和回路矩阵的管网信息，从流体力学的连续性方程、能量方程和压降方程出发，建立相应的数学模型。同时借助于Matlab软件来对大型土壤源热泵的井群连接管路进行管网水力计算，通过用矩阵形式来表示管网结构信息，而且输入的数据量相对比较简单又少，特别适合用于大型的复杂管网计算，从而使水系统在实际运行中有良好的水力工况和热力工况。其次，在上述理论的基础上，分析室外井群连接管网流量分配的特点，通过改变管网的阻力特性系数来调整井群流量分配使其达到水力平衡。文中通过对管网布置形式的改变、管径的调整以及阀门的调节使土壤源热泵室外井群水流量达到平衡，解决井群布水不均匀和土壤热堆积问题，发挥每一口竖井取、放热的效能。最后，以安徽省池州市洪森国际大厦的土壤源热泵系统为例，分别用室外连接管道的同程、异程、局部同程来进行比较分析，以确定最优方案。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-23
  1.1 研究背景及意义  13-14
  1.2 土壤源热泵系统的概述  14-17
    1.2.1 土壤源热泵的组成与工作原理  14-16
    1.2.2 土壤源热泵的特点  16-17
  1.3 土壤源热泵系统的应用现状  17-21
    1.3.1 土壤源热泵系统的国外应用现状  17-18
    1.3.2 土壤源热泵系统的国内应用现状  18-21
  1.4 研究土壤源热泵系统井群流量分配的重要性  21
  1.5 研究内容与方法  21-22
  1.6 本章小结  22-23
第二章地下埋管系统设计与管材选择  23-29
  2.1 土壤源系统的井群设计  23-27
    2.1.1 地热井群布置形式  23-24
    2.1.2 地热井换热器设计  24-26
    2.1.3 地热井群施工流程  26-27
  2.2 管材的选择及敷设要求  27-28
    2.2.1 管材选择  27-28
    2.2.2 敷设要求  28
  2.3 本章小结  28-29
第三章地热井连接管网图论模型建立  29-39
  3.1 管网水力计算的图论基础  29-33
    3.1.1 室外连接管网的抽象  29-31
    3.1.2 管网有向图的矩阵表达  31-33
  3.2 井群连接管网水力工况的数学模型  33-35
  3.3 数学模型的求解  35-38
  3.4 Matlab 语言在管网流量分配中的应用  38
  3.5 本章小结  38-39
第四章地下管路系统流量调节方法分析  39-44
  4.1 管网流量调节的基本理论依据  39-40
  4.2 井群流量均匀分配的调节方法  40-43
    4.2.1 改变井群连接方式  40-42
    4.2.2 管径调节  42
    4.2.3 应用平衡调节阀  42-43
  4.3 程序流程  43
  4.4 本章小结  43-44
第五章实例研究  44-58
  5.1 工程简介  44-46
    5.1.1 井群场地的规划  45-46
    5.1.2 地下埋管系统及工艺  46
  5.2 地热井连接管网拓扑结构的建立  46-49
  5.3 井群流量分配的调整计算  49-53
  5.4 方案比较  53-57
  5.5 本章小结  57-58
第六章结论与展望  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63-64

土壤源热泵系统井群水流量分配研究

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