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热渗耦合作用下地下管群换热特性研究
| 论文题名： | 热渗耦合作用下地下管群换热特性研究 |
| 关键词： | 地下管群;换热特性;地下水渗流;动态负荷 |
| 摘要： | 随着现代化进程的加快，传统化石能源消耗增长迅速，在所有行业的能耗中，我国建筑能耗的总量逐年上升，目前已占总能耗的27.45％。土壤源热泵能通过土壤蓄能，实现冬夏季冷/热量的转移利用，具有高效节能的特点。土壤源热泵的关键技术在于地下埋管的传热特性以及热泵机组性能的匹配。地埋管换热器管群换热性能直接影响了系统的运行可靠性、节能性和经济性。目前对于管群换热的研究大都未考虑地下水的热湿迁移带来的影响，仅有的研究也大多基于定工况的分析，研究结果对指导工程设计与系统优化运行的指导性较差。针对该问题，本文重点研究地下水渗流效果及动态负荷换热特性对地下管群换热的影响，本文研究主要从以下几个方面展开: 首先，对地下管群换热器中的传热过程进行分析，包括管内流体与土壤的换热，管内流体和管壁的导热和对流换热、管壁和井内回填材料的导热、回填材料内部的导热、井壁和土壤的导热。在此基础上分析了在地下水渗流对地下管群换热的影响，进而建立了考虑地下水渗流的管群换热数学物理模型，利用数值方法进行相应的网格划分和边界条件设置，选取文献中的实验数据，验证和修正所建模型。 其次，利用验证的管群换热模型，在定温的工况下研究主要影响因素（包括土壤热物性、回填材料、埋管进口水温、管内流体流速和管群排列方式等）对管群换热特性的影响。并在此基础上运用FLUENT软件中的扩展程序UDF，将建筑动态负荷特性与地下管群换热系统进行链接，并分析在动态负荷下，不考虑地下水渗流效果时地下管群换热特性。随后，考察冷热负荷不均对埋管换热器土壤温度场的影响。 最后，研究在动态建筑负荷特性作用下，考虑不同渗流速度时埋管周围土壤温度场的全年变化，分别分析地下水渗流对于土壤夏季排热及冬季取热的影响，定量考察地下水渗流对由建筑冷热负荷不均造成的土壤热平衡问题的改善效果。进而分析了地下水渗流对利用太阳能季节性蓄热改进土壤热平衡问题的影响，考察了地下水渗流对季节性蓄热效果的影响，该部分的分析结果可为今后确定土壤源热泵系统设计方案和运行控制方法提供参考。 |
| 作者： | 杨军 |
| 专业： | 制冷及低温工程 |
| 导师： | 韩宗伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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