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同步冷热响应岩土热物性测试仪及其测试条件研究

作　者: 周群
导　师: 姜益强
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 地埋管地源热泵系统冷热响应测试岩土综合热物性参数测试时间参数修正
分类号: TU831.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 73次
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内容摘要

在地埋管地源热泵系统的设计中,地下岩土的热物性参数测试与选定是非常重要的一个环节,对系统设计成功与否影响较大。但由于我国目前还没有详细的测试标准,导致测试数据的准确性和交流性较差,且不同方法测试的数据变化较大,从而造成地埋管设计不合理,系统的运行效率不高、出力不足或初投资大等问题。因此,地下岩土的热物性参数热响应测试的标准化问题急需解决。针对目前获得热物性参数应用较多的响应测试法,本文对采用电加热器和空气源热泵作为冷热源的响应测试仪进行了改进,能同时进行两个测试孔的冷热响应的测试,分析了该系统与传统系统的优缺点,并对系统进行设计计算。由于热物性测试仪测试得到的数据不是岩土的热物性参数,而是在恒定热流条件下测试埋管的进出水温度,结合现有的线热源模型和圆柱面热源模型,详细推导了求解模型解析解,从数学角度分析了各参数的影响,细化了斜率法和参数估计法计算岩土导热系数和钻孔内热阻的方法。针对测试数据的准确性和交流性较差的现状,本文从设计方法着手,对比现行的设计方法的优劣,并根据设计的要求和各软件的特点选定了标准设计软件;对于现场测试中的细节,侧重于如何进行岩土初始平均温度确定和测试时间确定的探讨,以及不同的传热温差、循环介质物性、测试流速和埋管尺寸等测试因素对测试结果的影响,为标准测试提供部分参考,并以相关文献中的测试数据进行了理论计算,并进行了相应的修正计算,对实验结果进行了分析。综上所述,本文着重对冷热响应测试仪的创新设计,利用测试数据得到岩土热物性参数的计算原理和测试的应用条件进行了探讨,为热响应测试的标准化提供了一些参考(进行标准修正)。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题背景与意义  9-12
    1.1.1 地埋管地源热泵相关简介  9-10
    1.1.2 响应测试的意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 国外研究现状  12-16
    1.2.2 国内研究现状  16-18
  1.3 本课题主要研究内容  18-20
第2章冷热响应仪的设计  20-28
  2.1 冷热响应测试仪的系统  20-22
    2.1.1 测试仪的系统原理图  20
    2.1.2 冷热响应测试仪的特点  20-21
    2.1.3 测试仪工作原理  21-22
    2.1.4 测试仪的控制方案  22
  2.2 冷热响应测试仪主要设备的选型  22-27
    2.2.1 热泵机组的选型  23-24
    2.2.2 循环水泵的选型  24-25
    2.2.3 翅片散热器选型  25
    2.2.4 电加热器选型  25
    2.2.5 膨胀水箱选型  25-26
    2.2.6 PLC 测控系统选型  26
    2.2.7 其他附件选型  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章热物性参数计算方法  28-42
  3.1 计算理论建立的基础  28-33
    3.1.1 线热源模型的理论推导  28-30
    3.1.2 圆柱热源模型的理论推导  30-33
  3.2 参数的分析与确定  33-36
    3.2.1 各参数影响分析  33-34
    3.2.2 岩土初始温度的确定  34-36
  3.3 热物性参数计算  36-41
    3.3.1 岩土热物性  36-37
    3.3.2 斜率法求解热物性参数  37-40
    3.3.3 参数估计法求解热物性参数  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章设计和测试条件的探讨  42-53
  4.1 统一设计方法的探讨  42-45
    4.1.1 常用设计方法简介  42-43
    4.1.2 两种设计方法的比较  43-44
    4.1.3 设计软件的简介和统一  44-45
  4.2 测试中存在的问题  45-46
  4.3 测试时间的确定  46-48
    4.3.1 理论角度测试时间的分析  46-47
    4.3.2 工程中测试时间的确定  47-48
  4.4 埋管内的传热分析  48-51
    4.4.1 埋管内传热关系式  48-50
    4.4.2 影响因素的分析  50-51
    4.4.3 测试导热系数的修正关系式  51
  4.5 本章小结  51-53
第5章测试数据的处理与修正  53-64
  5.1 地下埋管换热器情况  53-54
  5.2 2~#孔测试结果及参数的计算  54-58
    5.2.1 2~#测试孔的测试数据  54-56
    5.2.2 2~#测试孔的参数计算  56-58
  5.3 4~#孔测试结果及参数的计算  58-62
    5.3.1 4~#测试孔的测试数据  58-60
    5.3.2 4~#测试孔的参数计算  60-62
  5.4 计算参数的修正与比较分析  62-63
    5.4.1 2~#和4~#测试孔计算结果的修正  62-63
    5.4.2 2~#和4~#测试孔计算结果的比较分析  63
  5.5 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
附录  70-74
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  74-76
致谢  76

同步冷热响应岩土热物性测试仪及其测试条件研究

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