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基于小型实验装置的地源热泵岩土热物性研究

发布时间:2019-03-29 13:19
【摘要】:地源热泵技术作为可再生能源的一种重要应用方式,在国内得到了大力推广,近些年发展迅速,但是也出现了不少的问题。为了保证地源热泵技术能够长期的发展下去,我们对影响地埋管换热的因素进行研究是非常有必要的。目前,对地埋管换热的数学模型方面的研究较多,但对于地埋管换热的实验研究较少。主要是由于地下土壤环境复杂,不同地区地下岩土条件差异较大,难以进行不同因素对地埋管换热影响的实验分析。为实现对地埋管换热影响因素进行实验研究,本文在相似原理和实际岩土热物性测试的基础上,设计并搭建了一个小型的地源热泵地埋管换热的实验装置。在本实验装置的基础上,分析对比了线热源模型,复合线热源模型和Beier模型模拟热响应曲线与实验结果的相对误差以及三种模型计算导热系数和比热容的结果的相对差别。通过本实验装置进行不同加热功率的实验、不同埋管内循环水流速的实验、不同测试时间的实验以及不同地下水渗流速度的实验,分析了各影响因素对热物性参数计算结果的影响,以及对埋管换热量和土壤温度场的影响。该实验装置的搭建为研究地埋管换热影响因素提供了新的途径,为研究不同因素对地埋管换热器的影响提供了可能。通过实验分析不同因素对热物性测试以及地埋管换热的影响可以为地源热泵系统的设计提供更为可靠的理论基础。
[Abstract]:As an important application mode of renewable energy, ground-source heat pump (GSHP) has been widely used in China, and it has developed rapidly in recent years, but there are also many problems. In order to ensure the long-term development of ground-source heat pump technology, it is necessary to study the factors that affect the heat transfer of ground-source heat pump. At present, there are many researches on the mathematical model of underground tube heat transfer, but the experimental research on ground tube heat transfer is less. It is mainly due to the complexity of the underground soil environment and the great difference of the underground rock and soil conditions in different areas, which makes it difficult to carry out the experimental analysis of the influence of different factors on the heat transfer of underground pipes. In order to realize the experimental study on the influence factors of underground tube heat transfer, based on the similarity principle and the test of thermal properties of soil and soil, a small-scale ground-source heat pump tube heat transfer experiment device is designed and built in this paper. On the basis of this experimental device, the relative errors between the thermal response curves of the linear heat source model, the composite line heat source model and the Beier model are analyzed and compared with the experimental results, as well as the relative differences of the thermal conductivity and specific heat capacity calculated by the three models. The experiment of different heating power, the velocity of circulating water in different buried pipe, the experiment of different testing time and the experiment of different seepage velocity of groundwater are carried out by this experimental device. The effects of various factors on the calculation results of thermal physical parameters, the heat transfer of buried pipe and the temperature field of soil were analyzed. The establishment of the experimental device provides a new way to study the influence factors of underground tube heat transfer, and it is possible to study the influence of different factors on the ground tube heat exchanger. The experimental analysis of the influence of different factors on the thermal properties test and the heat transfer of buried tube can provide a more reliable theoretical basis for the design of ground source heat pump system.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU83

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