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《沈阳建筑大学》 2011年
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地下水渗流对管束式地埋管换热的影响

张坤  
【摘要】:地源热泵系统是利用埋设于地下的换热器与土壤交换热量,可提高浅层地热能的能量品位,具有节能和环保功能的制冷空调技术。制约地源热泵技术发展的因素很多,地埋管换热器的传热性能的好坏直接关系土壤源热泵效率的高低。本文通过对国内外地源热泵地埋换热器的了解,发现理论分析方面,以往的模型多为二维等效管模型,不能真实反映换热器的换热过程;实验研究方面,换热器结构集中在单U型和双U型,很少涉及其他的结构形式。 随着人口密度及建筑密度的增大,布管空间越来越小,这就要求地源热泵的地埋管换热器可以充分发挥其换热能力,最大提高单井换热量,但是对于当前的地埋换热器结构来讲,实现起来并不容易,本文在此基础上提出了单井多管的设想,并对管束式地埋换热器进行了理论和实验研究。 本文通过理论分析,建立了管束结构埋管换热器的简化传热计算模型,将复杂的地下渗流对换热器的影响进行简化,在无渗流和有渗流情况下,对夏季工况和冬季工况下的管束式换热器进行数值模拟;得到换热器与周边土壤换热的温度场,并进行数据分析,说明在有渗流时,换热效率明显提高。本文还在不同渗流速度条件下进行了模拟,分析了渗流速度对管束式换热器与周边土壤换热的影响。 本文将土壤考虑为多孔体,模拟土壤在有渗流情况下的换热规律,通过数据表明土壤渗流对换热器的影响,分析提高地下埋管换热器换热效率的方法,从而改善地下土壤温度环境,使地源热泵系统的设计以及工程应用管束式换热器更为合理化,为管束式地埋管换热器应用于工程实际提供理论数据储备和技术支撑
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