学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

垂直埋管换热器换热性能研究

作　者: 孔华彪
导　师: 廖胜明
学　校: 中南大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 地源热泵 U型管换热器实验研究数值模拟换热能力
分类号: TU831.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 136次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

可再生能源逐步替代常规能源是世界发展的趋势,地源热泵技术可以利用浅层地热能资源满足建筑物实现空调、供暖等多种需求,是运用可再生能源的重要技术手段之一,同时发展地源热泵也是确保我国能源结构调整的需要。垂直U型管换热器由于其占地面积少、可用范围广、恒温效果好、换热效率高、维护费用低等优势,目前已成为应用最广泛的一种埋管方式。垂直U型管换热器主要分为两种：单U型管换热器和双U型管换热器。为研究土壤源热泵垂直地埋管换热器的换热特性,本文首先对长沙地区一套土壤源热泵系统进行夏季及冬季工况连续运行的实验,实时采集U型管的进出口水温、流量以及地温等数据。通过对采集所得数据进行处理分析,重点对比了不同工况、不同埋管形式、不同埋深条件下地埋管换热器进出口温差及单位井深换热量的区别,结果表明,无论是夏季工况还是冬季工况,同一系统中使用双U型管能够比单U型管提高25%-30%的单位井深换热量。然后,本文又以能量守恒和质量守恒为基础,采用数值计算的方法分别建立了土壤耦合热泵单U、双U型埋管换热器三维非稳态传热模型。分别模拟了地埋管换热器的实时换热过程,得出了换热器的逐时出口水温以及钻井周围岩土层的温度分布；从换热器出口水温、钻井换热能力以及二者对岩土层温度的影响等几个方面,重点比较了双U型埋管换热器与单U型埋管换热器运行特性的不同。结果表明,双U型埋管换热器的换热能力优于单U型埋管换热器,同一系统中,相同工况下双U型埋管换热器的单位井深换热量约为单U型埋管换热器的1.3倍左右,模拟结果与实验结果较为吻合。本文所建立的模型可以很容易的推广应用在实际工程项目中去,所得结论对地源热泵系统的合理设计与能耗预测具有重要意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-19
  1.1 课题背景  8
  1.2 地源热泵系统简介  8-12
    1.2.1 地源热泵分类  8-9
    1.2.2 地源热泵原理  9-11
    1.2.3 地源热泵优缺点  11-12
  1.3 地源热泵研究应用现状  12-17
    1.3.1 地源热泵国内研究应用现状  12-13
    1.3.2 地源热泵国外研究应用现状  13-14
    1.3.3 我国发展地源热泵的优势  14-17
  1.4 本文主要研究内容  17-19
第二章地源热泵实验装置  19-32
  2.1 室内部分  19-21
    2.1.1 地源热泵机组  19-20
    2.1.2 系统末端部分  20-21
  2.2 室外部分  21-26
  2.3 实验数据采集及处理  26-30
    2.3.1 实验数据处理方法  26-27
    2.3.2 实验数据的采集  27-30
  2.4 实验步骤  30
  2.5 本章小结  30-32
第三章实验结果分析  32-45
  3.1 系统连续工况运行情况分析  32-34
  3.2 夏季工况间歇运行分析  34-38
  3.3 冬夏季运行对比分析  38-40
  3.4 单U管不同埋深换热性能对比分析  40-41
  3.5 单U管与双U管的对比分析  41-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章垂直地埋管换热器的数值模拟  45-70
  4.1 单U型埋管换热器三维模型  47-54
    4.1.1 物理模型及假设  48-49
    4.1.2 数学模型  49-50
    4.1.3 网格划分  50-52
    4.1.4 边界条件  52-53
    4.1.5 数值计算  53-54
    4.1.6 单U管模型的验证  54
  4.2 双U型埋管换热器三维模型  54-61
    4.2.1 物理模型及假设  55-57
    4.2.2 数学模型  57-58
    4.2.3 网格划分  58-59
    4.2.4 边界条件  59-60
    4.2.5 数值计算  60-61
    4.2.6 双U管模型的验证  61
  4.3 两种埋管形式换热性能的对比  61-69
    4.3.1 出口水温对比  61-63
    4.3.2 单位井深换热量对比  63-64
    4.3.3 两种埋管系统长期运行状况下对比分析  64-65
    4.3.4 热扩散半径的对比分析  65-69
  4.4 本章小结  69-70
第五章全文总结与展望  70-72
  5.1 本文主要结论  70
  5.2 研究展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间主要研究成果  77

垂直埋管换热器换热性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文