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热湿传递综合作用下地源热泵运行特性分析

杜梅霞  
【摘要】:本文以地埋管换热器的热湿传递过程为主线,考虑土壤水分对地埋管换热器传热过程的影响,建立了热湿耦合传递方程组,进行了数值求解,并分析了不同运行模式下,初始湿度、初始温度及放热量对土壤温度场和湿度场的影响。在此基础上对地源热泵系统运行特性展开理论和实验研究。本文的主要研究内容如下: 1.建立了垂直U型地埋管换热器热湿耦合传递模型。文章首先介绍了土壤这种多孔介质的基本特性参数和热物性参数。并对多孔介质的热湿传递机理和热湿耦合传递模型进行阐述。在能量守和质量守恒基础上,建立了未饱和土壤地埋管换热器一维热湿传递耦合物理和数学模型。 2.模型的数值求解。对于所建数学模型,采用有限差分法进行方程离散化,时间结点采用向前差分,空间结点采用中心差分的隐式格式;采用VB语言编写了两组离散方程组的耦合迭代求解过程。 3.分析了热湿耦合传热过程的影响因素。地埋管换热器热湿耦合传递过程受初始地温、初始湿度、放热量以及运行模式的影响。根据求解模型,模拟了各因素对土壤温度场和湿度场的影响。 4.建立了地源热泵系统运行分析模型。针对地源热泵各主要部件建立了运行特性模型,并拟合了系统制冷量、排热量、耗功率以及系统性能关于冷凝器进口水温(地埋管出口水温)的关联式。 5.热湿耦合传递模型的验证。为验证所建热湿耦合传递模型,进行了地源热泵运行特性实验研究,并针对两种运行模式进行了温度场的模拟与实验结果比较。表明所建模型基本与实验结果吻合,但存在缺陷,有待进一步改进。


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