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《中国地质大学(北京)》 2011年
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水—热耦合作用下地埋管换热特性研究

刘东林  
【摘要】:土壤源源热泵作是一种环保、节能、高效的地温空调技术,同时还具有噪音低,耐久可靠,舒适度高的优点。可以广泛应用于公共建筑、商业楼宇、住宅公寓、医院、学校等建筑物。土壤源热泵技术为我国的可持续发展、甚至为解决环境污染和能源危机这两个全球性的难题带来了契机。地埋管换热器的准确设计是能确保整个地源热泵系统高效、稳定运行的关键。地埋管与周围土壤的换热研究是一个涉及暖通与水文地质相结合的问题。一方面,土壤的热物性是影响地埋管换热的重要因素;另一方面,地下水的渗流也应该是地埋管换热器设计不能忽略的因素,而现有的数学计算模型都很少考虑地下水渗流的影响,从而使地埋管换热器的换热量设计比实际偏大,增加了整个热泵系统的初投资。 本文首先阐述了地源热泵国内外研究现状,对现有的传热模型进行了总结,并将土壤视为多孔介质,用数学公式推导了在渗流条件下水-热耦合的传热过程。论文采用软件Comsol3.5a进行数值模拟计算,建立了单U管的物理模型,模拟计算土壤导热系数λ=1.5、3、4.5,孔隙度Φ=0.1、0.3、0.6及不同地下水流速对土壤温度分布产生的影响,并提出根据Pe数值的大小作为是否考虑对流换热的标准,由单U管模拟结果得出埋管间距为2.4 m就能避免热干扰现象。根据单U管模拟结果建立交叉状的埋管群物理模型,在渗流速度ν=1e-6 m/s下进行模拟计算,得出交叉状排列方式不产生热干扰现象,优于矩阵排列方式。本文在达西定律的基础上搭建室内换热砂箱,用9根铜管为换热U型管以矩形均匀排列,模拟地埋管与砂之间换热。分别进行68小时U型管在干砂、饱和及渗流条件下的换热实验,实验结果表明:在渗流条件下U型管产生的换热温差为5℃,明显大于饱和砂条件下产生的换热温差3℃及干砂1℃。并且通过实验发现在渗流条件下,上游U型管对下游产生热干扰现象。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU831

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【引证文献】
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1 段妍;晋华;刘虎;;土壤含水率及渗流对土壤源热泵影响研究进展[J];山西建筑;2012年32期
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1 李海山;非饱和土壤水热耦合作用下水平埋管换热特性研究[D];北京建筑大学;2013年
【参考文献】
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1 时真男,张玉林;绿色空调新技术——地源热泵[J];环境导报;2003年08期
2 李元旦,魏先勋;水平埋地管换热器夏季瞬态工况的实验与数值模拟[J];湖南大学学报(自然科学版);1999年S1期
3 张昆峰,马芳梅,金六一,汤建华;土壤热源与热泵联接运行冬季工况的试验研究[J];华中理工大学学报;1996年01期
4 刘宪英,胡鸣明,魏唐棣;地热源热泵地下埋管换热器传热模型的综述[J];重庆建筑大学学报;1999年04期
5 王勇,付祥钊;地源热泵的套管式地下换热器研究[J];重庆建筑大学学报;1997年05期
6 高青,于鸣;效率高、环保效能好的供热制冷装置——地源热泵的开发与利用[J];吉林工业大学自然科学学报;2001年02期
7 方肇洪,刁乃仁;地热换热器的传热分析[J];建筑热能通风空调;2004年01期
8 徐伟;向天地要能源——地源热泵、太阳能热泵在建筑中的应用[J];建设科技;2002年02期
9 魏唐棣,胡鸣明,丁勇,刘宪英;地源热泵冬季供暖测试及传热模型[J];暖通空调;2000年01期
10 李元旦,张旭,周亚素,陈沛霖;土壤源热泵冬季工况启动特性的实验研究[J];暖通空调;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刁乃仁;地热换热器的传热问题研究及其工程应用[D];清华大学;2005年
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1 朱建强;热渗耦合作用下土壤源热泵地理管换热器的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2008年
【共引文献】
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1 赵敬源;邱永亮;;地下建筑热工环境的数值分析研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期
2 林丽;康景文;;浅谈高校绿色校园建设的必要性及对策——以成都市某高校新校区建设为例[J];四川建筑科学研究;2008年03期
3 洪涛;杨坤丽;;成都地区地源热泵空调系统的经济分析[J];四川建筑科学研究;2009年01期
4 袁艳平;曹晓玲;雷波;杨从辉;;中国地区土壤源热泵系统研究进展评述[J];四川建筑科学研究;2010年02期
5 郭二宝;王铁军;刘坤;;地源热泵在合肥市某工程中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
6 王冰凌;孙克飞;;安徽邮电大厦中央空调系统节能管理[J];安徽建筑;2009年04期
7 贾磊;王磊;张秀平;戴琳;;夏热冬冷地区大型公共建筑能耗现状及改进分析[J];安徽建筑;2010年04期
8 刘亮;;合肥地区垂直U型埋管换热器实验分析及模拟[J];安徽建筑;2010年05期
9 张平;吴昊;;地下水非稳定流理论在饱和土渗透固结中的应用[J];安徽农业科学;2009年26期
10 吴学科;;一维地下水问题的有限体积元法[J];鞍山师范学院学报;2005年06期
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1 郭二宝;;土壤源热泵在合肥某工程中的应用[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
2 陈洁;叶倩;;混合式地源热泵系统在合肥某工程中的设计分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
3 林芸;赵强;方肇洪;;水平螺旋埋管地源热泵的研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
4 王德林;冯廷龙;唐宏伟;陶金;李刚;;建筑物能效跟踪、控制、管理系统的应用与研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
5 介鹏飞;李德英;;能耗统计在建筑节能工作中的应用[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
6 唐宏伟;陶金;孙国田;冯廷龙;王德林;;北京某俱乐部地源热泵系统分析与研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
7 胡宁;王晏平;李雪飞;;合肥地区垂直U型埋管换热器实验分析及模拟[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
8 郭二宝;;土壤源热泵在合肥某工程中的应用研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
9 陈北领;;土壤源热泵技术在历史街区保护规划中的应用——以南京南捕厅历史街区为例[A];2011城市发展与规划大会论文集[C];2011年
10 王仕凡;徐勇;毛树伟;;地埋管中央空调系统在山东省胸科医院中的应用[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
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1 刘小根;玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
2 杜超;下辽河平原地下水水质实时预报模型研究[D];吉林大学;2011年
3 赵研;太阳能地下混凝土存取热试验研究与数值模拟[D];吉林大学;2011年
4 张辉;低能耗建筑主动动态复合围护结构研究[D];华中科技大学;2011年
5 石峰;集成GUD系统的低能耗建筑设计研究[D];华中科技大学;2011年
6 张文雍;严寒地区太阳能-土壤耦合热泵季节性土壤蓄热特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 于靖华;基于EETP指标的夏热冬冷地区居住建筑围护结构热工性能及经济性研究[D];湖南大学;2009年
8 赵晓艳;保温砌模钢筋混凝土网格框架节能结构体系性能研究[D];天津大学;2010年
9 卢艳华;流致薄膜振动强化新风余热回收[D];天津大学;2010年
10 穆振英;SCPC集热器及其太阳能热泵热水系统研究[D];天津大学;2010年
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1 亓玉栋;矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断[D];山东科技大学;2010年
2 刘源;通风系统对地坑窑结构性能影响的研究[D];郑州大学;2010年
3 赵博;大型热电厂间接连接供暖系统对新型墙体节能建筑供暖能耗分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 迟光亮;基于TRNSYS的空调系统自动控制仿真器的开发[D];大连理工大学;2010年
5 宋雅楠;基于成本预测和环境价值的SWHP经济评价[D];大连理工大学;2010年
6 马海泉;城阳区旧村改造项目建筑节能工程风险管理[D];中国海洋大学;2010年
7 党开春;唐山市公共建筑节能管理研究[D];河北工程大学;2010年
8 张义军;地热供暖CDM方法学应用研究[D];河北工程大学;2010年
9 尹振江;岩土热响应测试仪的研制与实验研究[D];河北工程大学;2010年
10 王臻;华北地区绿色住宅建筑储能及其经济性分析研究[D];河北工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 施恂根;赵跃平;刘东辉;;基于ANSYS有限元对垂直地下埋管周围温度场的模拟研究[J];四川建筑科学研究;2011年06期
2 魏晋;;地下水流动对埋地换热器影响的模拟研究[J];中国建设动态.阳光能源;2006年06期
3 赵红军;欧健;余斌;;地源热泵垂直埋管换热器性能的数值模拟研究[J];河南城建学院学报;2010年06期
4 吴建林;邹祖绪;龚静;;地下水渗流对土壤耦合热泵换热器传热的影响[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年S1期
5 丁勇;李百战;卢军;孙纯武;刘宪英;;地源热泵系统地下换热器设计讨论[J];工程建设与设计;2005年12期
6 施明恒,金峰,陈永平;未饱和土壤中多相多组分热质迁移过程的动态模拟研究[J];工程热物理学报;1998年03期
7 孙昭萱;张强;王胜;;土壤水热耦合模型研究进展[J];干旱气象;2009年04期
8 吴挺,赵军,张春雷,齐春华;水平埋管周围土壤温度场数值模拟研究[J];华北电力大学学报;2004年06期
9 李慧星;夏自强;马广慧;;含水量变化对土壤温度和水分交换的影响研究[J];河海大学学报(自然科学版);2007年02期
10 齐立宝;刁乃仁;;土壤源热泵地下蓄能的分析与研究[J];建筑热能通风空调;2009年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李新国;埋地换热器内热源理论与地源热泵运行特性研究[D];天津大学;2004年
2 梁爱民;非饱和土壤渗透特性及饱和入渗机理试验研究[D];大连理工大学;2008年
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1 杜梅霞;热湿传递综合作用下地源热泵运行特性分析[D];河北工程大学;2011年
2 刘行安;地源热泵热湿耦合数值模拟[D];南京理工大学;2012年
3 张素云;水平埋管换热器地热源热泵实验研究[D];重庆大学;2001年
4 吕丽霞;地源热泵地下换热埋管传热特性研究[D];大连理工大学;2005年
5 李斌;热渗共同作用下的地下埋管换热器实验研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 王庆鹏;地下水渗流对地源热影响的研究[D];北京工业大学;2007年
7 杨睿;含热源土壤热湿迁移模拟与埋地换热器实验研究[D];天津大学;2007年
8 陆观立;地下水渗流对土壤源热泵地埋管换热特性影响研究[D];西南交通大学;2009年
9 杨震雷;非饱和砂箱水汽热运移的试验研究[D];中国地质大学(北京);2010年
10 刘宇;土壤饱和区热渗耦合传热数值计算[D];西南交通大学;2010年
【二级引证文献】
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1 杜诗民;刘业凤;熊月忠;李续;;复合式土壤源热泵的研究现状及发展趋势[J];能源工程;2014年04期
2 刘松雨;陈红兵;李德英;;太阳能-土壤源复合热泵中蓄热过程的实验研究[J];区域供热;2013年04期
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1 刘松雨;陈红兵;李德英;;太阳能-土壤源复合热泵中蓄热过程的实验研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十八届学术交流大会暨第四届全国区域能源专业委员会年会论文集[C];2013年
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1 刘松雨;土壤高温蓄热中热湿传递特性的实验研究[D];北京建筑大学;2014年
【二级参考文献】
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1 李琴云,刁乃仁,方肇洪;美国开式回路地源热泵利用地下水的若干规定[J];节能与环保;2003年02期
2 王剑锋,张绍志,冯仰浦,陈光明;空气热源热泵动态结霜过程研究[J];低温工程;1999年05期
3 陈永平,施明恒;基于分形理论的多孔介质导热系数研究[J];工程热物理学报;1999年05期
4 于明志,方肇洪;现场测量深层岩土热物性方法[J];工程热物理学报;2002年03期
5 李远志,胡晓静;热泵在食品工业中的应用[J];广州食品工业科技;1999年02期
6 朱强,李新国,赵军;不同方式地下埋管换热器的实验研究[J];华北电力大学学报;2004年06期
7 赵军,张春雷,李新国,李丽新,宋德坤;U型埋管地源热泵系统实验研究[J];华北电力大学学报;2004年06期
8 王坤金,卓震;热泵型三效降膜浓缩装置的研制开发[J];化工装备技术;2000年01期
9 魏先勋,李元旦,林玉鹏,曾光明;土壤源热泵的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2000年02期
10 李元旦,魏先勋;水平埋地管换热器夏季瞬态工况的实验与数值模拟[J];湖南大学学报(自然科学版);1999年S1期
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1 张旭;高晓兵;秦慧敏;陈沛霖;;土壤及其与黄沙混合物导热系数的实验研究[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C];2000年
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1 姜凌宇,杨玉银,谢和平;内护筒栓塞法在深水条件下埋管断桩处理中的应用[J];工程勘察;2002年01期
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3 张友群;唐彦伟;曹国学;;流化床锅炉埋管斜段的防磨[J];黑龙江造纸;2007年01期
4 田文栋,魏小林,吴东垠,黎军,盛宏至;非均匀布风对流化床埋管换热特性的影响[J];工程热物理学报;2000年05期
5 于宙;于鹏;;沸腾锅炉埋管磨损及抗磨的探讨[J];煤气与热力;2006年02期
6 汪小鼎;;35t/h循环流化床锅炉改进措施[J];江西能源;2007年02期
7 黄志强;任鸿飞;胡书礼;郝玉昭;;钻孔灌注桩施工中埋管断桩事故原因分析及防治[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2008年02期
8 骆祥平,刘斌;低温地板辐射采暖系统在工程中的应用[J];建筑施工;2003年03期
9 唐秀龙;;沸腾锅炉埋管防磨研究[J];内蒙古石油化工;2006年08期
10 李宝军;蔡盛田;高玲玲;;焦炉基础顶板埋管中心线尺寸偏差的控制措施[J];安装;2006年10期
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1 张志鹏;马宏权;夏振云;史林林;;基于岩土热响应测试的地埋管换热器取放热量设计计算方法[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
2 於仲义;陈焰华;胡平放;徐玉党;袁旭东;;基于换热能效度的竖直地埋管埋设深度设计[A];建筑电气设计与研究——湖北省/武汉市建筑电气专业委员会二○○九年年会论文集[C];2009年
3 张志鹏;马宏权;夏振云;李敏;沈玲玲;;岩土热响应测试在地埋管换热器设计中的应用[A];地温资源与地源热泵技术应用论文集(第四集)[C];2011年
4 於仲义;胡平放;胡磊;袁旭东;;垂直U型地埋管换热器传热能效特性实验研究[A];建筑电气设计与研究——湖北省/武汉市建筑电气专业委员会二○○九年年会论文集[C];2009年
5 於仲义;陈焰华;胡平放;;基于岩土体蓄能平衡的垂直地埋管换热器设计方法[A];建筑电气设计与研究——湖北省/武汉市建筑电气专业委员会二○○九年年会论文集[C];2009年
6 胡宁;王晏平;李雪飞;汪志远;;合肥地区垂直U型埋管换热器实验分析及模拟[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集[C];2010年
7 胡宁;王晏平;李雪飞;;合肥地区垂直U型埋管换热器实验分析及模拟[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
8 张锐;张旭;周翔;董丽娟;唐凯;;流量对地埋管换热性能影响的实验研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
9 林芸;赵强;方肇洪;;水平螺旋埋管地源热泵的研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
10 陈海洋;;土壤源热泵U型竖直地埋管热响应试验及分析[A];第十三届中国科协年会第14分会场-地热能开发利用与低碳经济研讨会论文集[C];2011年
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1 楚国华 李昌奇 楚建军;安阳县农业综合开发如火如荼[N];安阳日报;2010年
2 李易峰;推广清洁再生能源 打造乌市一片蓝天[N];国家电网报;2009年
3 记者 段金平 通讯员 毕文明;国内首台商业浅层地温能响应试验台问世[N];中国国土资源报;2009年
4 杨力凡;地管漏水无法安居 定时供水问题解决[N];吉林日报;2009年
5 现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司 叶大法 吴玲红 梁韬;上海世博轴江水源与地源热泵联合系统设计[N];中华建筑报;2009年
6 铁建晓;绿色典范的亮丽风景线[N];山西日报;2009年
7 记者 宋莉;华清地源热泵供暖制冷节能费用减半[N];科技日报;2009年
8 李蕾;世博印象将成现实[N];中华建筑报;2011年
9 王丽艳 周兆顺 耿大海;“绿色低碳车站”下月建成[N];青岛日报;2010年
10 记者 段金平 通讯员 毕文明;国内首台车载浅层地温能响应试验台交付使用[N];地质勘查导报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨伟;U型竖直地埋管换热器热响应模型及其算法研究[D];湖南大学;2010年
2 白天;严寒地区土壤源热泵系统地埋管运行特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 白天;严寒地区土壤源热泵系统地埋管运行特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 徐坚;地源热泵U型埋管换热器的变周期模型研究[D];浙江大学;2010年
5 刘卓栋;地源热泵地埋管随机传热与可靠性理论研究[D];武汉理工大学;2010年
6 雷海燕;地埋管相变回填材料的理论分析与实验研究[D];天津大学;2011年
7 杨涛;严寒地区季节性自然冷源土壤蓄冷应用基础研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 雷飞;地源热泵空调系统运行建模研究及能效分析[D];华中科技大学;2011年
9 张姝;严寒地区空气源土壤蓄热式热泵系统及运行特性研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 张长兴;土壤源热泵系统全寿命周期内的运行模拟与换热器优化设计研究[D];西安建筑科技大学;2009年
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1 李江;地埋管换热器换热性能数值模拟及实验研究[D];长沙理工大学;2013年
2 魏鹏飞;竖直地埋管换热器模拟快速算法及软件开发[D];湖南大学;2013年
3 刘东林;水—热耦合作用下地埋管换热特性研究[D];中国地质大学(北京);2011年
4 韩明坤;地埋管季节性蓄热的地下传热分析[D];山东建筑大学;2013年
5 张海琳;土壤源热泵地埋管管径选取优化分析[D];南京师范大学;2013年
6 朱利媛;U型地埋管换热器换热性能的边界元法分析[D];合肥工业大学;2013年
7 岳丽燕;垂直地埋管换热性能影响因素分析[D];中国地质大学(北京);2012年
8 刘虎;渗流条件下地埋管换热器传热影响因素及优化设计研究[D];太原理工大学;2013年
9 李翔;垂直U型地埋管换热数值模拟及其设计软件开发[D];北京工业大学;2010年
10 王中华;地下水渗流下地埋管换热器的数值模拟分析[D];华南理工大学;2011年
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