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岩土材料导热系数及水源热泵室内模拟试验研究

作　者: 吴刚
导　师: 张延军
学　校: 吉林大学
专　业: 地质工程
关键词: 岩土材料导热系数水源热泵模拟仪
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 187次
引　用: 2次
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内容摘要

本论文是在国家自然科学基金项目“新型地能转换桩-土水系统的THM耦合效应机理研究”(NO.40472134)支持下完成的。岩土材料的导热系数是一个重要的热物理参数,是很多工程技术问题的设计和研究所必需涉及到的一个参数。本试验使用QTM快速热导测试仪,测定了标准的石英砂(中砂,细砂),非饱和土(两组),饱和土(一组)及一块岩石样(含饱和的)。对所测得的数据列成表,并画出曲线,用MATLAB对曲线进行拟和,得出拟和曲线方程。并分析各样品导热系数与温度之间关系,及在不同温度下,导热系数的变化规律。论文针对水源热泵试验研究的缺乏,在室内建立了一套组合型水源热泵模拟仪进行相关的模拟实验,阐述了实验的原理,实验台的组成,各个实验设备的设计参数,实验样品的制备过程及实验的步骤,并对实验结果分析、模拟,通过控制不同水温,不同水量的回灌得出了回灌试验的传热特征,数值模拟了井回灌实验的温度场,并和试验数据对比。最后依据试验结果,运用傅立叶定律验证了饱和砂土的导热率。讨论了水源热泵室内模拟及理论分析对水源热泵设计的意义。

全文目录

内容提要  4-7
第1章绪论  7-13
  1.1 岩土材料导热系数及室内模拟试验的研究意义  7-8
  1.2 岩土材料导热系数及室内模拟试验的研究现状  8-11
  1.3 论文主要研究内容及技术路线  11-13
第2章岩土材料的导热系数试验方法研究  13-39
  2.1 导热系数的定义  13-16
    2.1.1 导热  13-14
    2.1.2 导热系数的影响因素  14-16
  2.2 导热系数测试原理及仪器简介  16-19
  2.3 砂导热系数试验设计和试验结果  19-24
    2.3.1 概述  19-20
    2.3.2 试验成果与分析  20-24
  2.4 土导热系数试验设计和试验结果  24-33
    2.4.1 概述  24-25
    2.4.2 非饱和土试验成果及分析  25-29
    2.4.3 试块1 饱和时试验成果与分析  29-32
    2.4.4 试块1 非饱和时与饱和时的对比研究  32-33
  2.5 岩石导热系数的试验与分析  33-39
    2.5.1 概述  33
    2.5.2 试验成果与分析  33-39
第3章岩土材料导热系数与温度、尺寸的研究及分析  39-47
  3.1 导热系数与深度及试件尺寸的关系  39-42
  3.2 导热系数与温度的关系  42-47
    3.2.1 土壤、标准砂导热系数与温度的近线性关系  42-44
    3.2.2 数值算例对比  44-47
第4章水源热泵实验台设计及安装  47-57
  4.1 实验台简介  47
  4.2 实验台的组成  47-53
    4.2.1 砂箱系统  47-49
    4.2.2 电加热水箱  49-50
    4.2.3 水泵  50
    4.2.4 HB4901 系列智能多路巡检仪  50-52
    4.2.5 通讯软件的编制  52-53
  4.3 实验样品的制备  53-54
  4.4 实验步骤  54-57
第5章水源热泵室内模拟研究  57-67
  5.1 实验结果分析  57-63
  5.2 根据傅立叶定律和实验数据求解饱和砂的导热系数  63-64
  5.3 井的回灌实验进行了二维温度场模拟  64-67
第6章结论及建议  67-69
参考文献  69-75
附录  75-78
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果  78-79
致谢  79-80
摘要  80-82
Abstract  82-84

岩土材料导热系数及水源热泵室内模拟试验研究

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