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直膨式土壤源热泵系统仿真及实验研究

作　者: 杨思思
导　师: 曹小林
学　校: 中南大学
专　业: 工程热物理
关键词: 土壤源热泵直接膨胀式垂直U型埋管换热器性能分析
分类号: TU831.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

土壤源热泵技术是一门绿色环保、节能的空调技术。因为减少了中间换热器,直膨式土壤源热泵系统的换热系数比第二环路土壤源热泵系统要高；直膨式土壤源热泵系统地埋管换热器内流动的是制冷剂,在冬季制热模式下不用添加防冻剂。直膨式土壤源热泵的优点吸引了国内外学者的兴趣,许多学者开始了对直膨式土壤源热泵系统的研究。本文利用CFD软件Fluent模拟了U型埋管换热器的周围介质温度场分布,获得了钻井内井水自然对流换热系数,并建立了U型管地埋管换热器数学模型。在建立直膨式土壤源热泵系统各部件模型的基础上建立了直膨式土壤源热泵系统模型,计算了直膨式土壤源热泵系统的性能系数、换热量等参数,并通过实验验证模型的准确性。本文分析了制热模式直膨式土壤源热泵系统性能系数等参数随影响因素的变化规律,得出以下结论：(1)随着冷却水流量的增大,热泵系统的制冷量、制热量、COP会随之增大,而功率随之减小；相反冷却水流量减小,制冷量减小,压缩机功率增大,系统COP减小。(2)随着冷却水入口水温增大,热泵系统的制冷量、制热量以及COP逐渐减小,压缩机功率却逐渐增大。(3)直膨式土壤源热泵系统的性能系数COP优于空气源热泵系统。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-11
    1.1.1 研究背景  8-9
    1.1.2 直膨式土壤源热泵的优点  9-11
  1.2 发展概况及研究现状  11-12
  1.3 课题的提出与研究内容  12-14
第二章实验台及实验内容  14-20
  2.1 实验目的  14
  2.2 实验系统简介  14-17
    2.2.1 套管换热器  15
    2.2.2 活塞式压缩机  15-16
    2.2.3 热力膨胀阀  16
    2.2.4 U型埋管换热器  16
    2.2.5 油分离器  16
    2.2.6 电磁阀  16
    2.2.7 无纸记录仪  16
    2.2.8 制冷剂  16-17
  2.3 实验内容  17-19
    2.3.1 制冷模式  17-18
    2.3.2 制热模式  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章埋管换热器模型  20-38
  3.1 地下埋管换热器的埋管形式  20-21
  3.2 U型管竖直埋管换热器周围介质温度场仿真  21-27
    3.2.1 蒸发模式仿真  23-25
    3.2.2 冷凝模式仿真  25-27
  3.3 自然对流换热系数模拟分析  27-29
  3.4 U型管竖直埋管换热器数学模型  29-37
    3.4.1 换热器建模方法  29-30
    3.4.2 冷凝模型  30-33
    3.4.3 蒸发模型  33-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章热泵机组部件及系统模型  38-52
  4.1 套管换热器数学模型  38-42
    4.1.1 冷凝模式  38-41
    4.1.2 蒸发模式  41-42
  4.2 膨胀阀数学模型  42-43
  4.3 压缩机数学模型  43-45
  4.4 系统数学模型及验证  45-51
    4.4.1 程序计算框图  47
    4.4.2 模型验证  47-48
    4.4.3 名义工况系统性能分析  48
    4.4.4 参数变化对系统性能影响分析  48-50
    4.4.5 误差分析  50-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章结论  52-54
  5.1 结论  52
  5.2 研究工作的不足  52-53
  5.3 展望  53-54
参考文献  54-59
致谢  59-60
攻读学位期间主要的研究成果  60

直膨式土壤源热泵系统仿真及实验研究

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