中深層地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)是新型熱泵供暖技術(shù),對(duì)實(shí)現(xiàn)清潔供暖具有重要意義。熱泵系統(tǒng)的核心是熱源側(cè)的地埋管換熱裝置,為保證地下?lián)Q熱的穩(wěn)定性,通常使用套管式結(jié)構(gòu)。本文系統(tǒng)的研究了該系統(tǒng)套管式地埋管換熱器與土壤相互作用的傳熱特性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘探整理得到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的水文地質(zhì)和土壤溫度分布資料,設(shè)計(jì)了熱源井套管式地埋管換熱器和熱泵系統(tǒng)供暖實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)不同的進(jìn)口溫度和流量的實(shí)驗(yàn)工況,探究了換熱器的換熱性能和土壤溫度的恢復(fù)時(shí)間。建立了適用于中深層套管式地埋管換熱器的傳熱模型。推導(dǎo)得到套管內(nèi)流體溫度的軸向分布,并分析了流速以及內(nèi)外管管材對(duì)套管換熱器傳熱的影響。推導(dǎo)得到1200米熱源井井壁的溫升,并得到了不同深度處熱源井壁的溫度分布,與實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符。在驗(yàn)證了各種模型假設(shè)條件的合理性后,以V.C.Mei的傳熱模型為基礎(chǔ),結(jié)合能量平衡和熱傳導(dǎo)微分方程建立了熱源井內(nèi)外耦合傳熱的數(shù)值模型,給出了數(shù)值求解方法并進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)模擬結(jié)果做了簡(jiǎn)要的傳熱分析。忽略管壁的控制方程后建立了熱源井內(nèi)外耦合的簡(jiǎn)化傳熱模型,減小了存在套管管壁引起劃分網(wǎng)格寬度的突然變化所帶來(lái)的數(shù)值誤差影響,大大加快模型的數(shù)值計(jì)算速度。進(jìn)行了換熱器傳熱影響參數(shù)的研究。研究結(jié)果表明:增加熱源井深度,可以提高換熱器換熱量,節(jié)省用地面積,但鉆井成本會(huì)急劇增大,工程上應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選取最佳的熱源井深度;套管換熱器的內(nèi)管管材應(yīng)選取導(dǎo)熱性能較差的塑料管,減少熱流短路損失,而外管材料應(yīng)選取導(dǎo)熱性能較好的金屬材料管,增強(qiáng)與周?chē)寥罒嵩吹膿Q熱;套管換熱器應(yīng)選取合適的內(nèi)管外管管徑比提高換熱效果;套管外管土壤淺層部分應(yīng)設(shè)置保溫措施;換熱器的進(jìn)出水溫差和循環(huán)流量共同影響熱源井地埋管的換熱量的大小;熱泵機(jī)組通過(guò)流量調(diào)節(jié)措施調(diào)節(jié)負(fù)荷變化;在熱泵系統(tǒng)運(yùn)行中,換熱器循環(huán)流體低溫入口,大流量運(yùn)行,可提高換熱器和熱泵機(jī)組的穩(wěn)定性。本文的研究工作對(duì)深入認(rèn)識(shí)中深層地?zé)釤岜玫奶坠苁降芈窆軗Q熱器提供了理論參考,為工程實(shí)踐提供理論指導(dǎo)和依據(jù)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TU83
【部分圖文】：

熱源熱泵作為一種熱泵新興技術(shù)，實(shí)驗(yàn)研究仍處于空白究中深層地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)運(yùn)行特性的關(guān)鍵措施，因此開(kāi)實(shí)驗(yàn)研究很有必要。驗(yàn)工程概況地質(zhì)概況地理位置如圖 2-1 所示，熱源井位于黑龍江省哈爾濱市00m、1000m 和 1200m 共 4 口不同深度的地?zé)釤嵩淳髟煳恢檬撬蛇|盆地北部中央坳陷區(qū)，完鉆層位是青二、比較厚，泥漿有足夠的護(hù)壁能力，性能穩(wěn)定，為安全快源井內(nèi)安裝套管式地埋管換熱器為某辦公建筑進(jìn)行供暖2 萬(wàn)平方米，建筑負(fù)荷 600KW。熱泵系統(tǒng)主要由兩個(gè)環(huán)戶側(cè)水環(huán)路。

圖 2-4 實(shí)驗(yàn)原理圖圖 2-4 中系統(tǒng)一為中深層地?zé)嵩礋岜眠\(yùn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖，從各個(gè)熱源井地埋管流出的熱水經(jīng)集水器匯合后經(jīng)過(guò)水源熱泵機(jī)組換熱為辦公樓進(jìn)行供暖，返回?zé)嵩淳畠?nèi)繼續(xù)取熱；系統(tǒng)二為熱源井套管式地埋管換熱器的實(shí)驗(yàn)原理圖，在未接入熱泵系統(tǒng)前，通過(guò)外置水箱進(jìn)行熱源井內(nèi)外循環(huán)實(shí)驗(yàn)。其中對(duì)系統(tǒng)一熱泵運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置如圖 2-5 所示：

圖 2-4 實(shí)驗(yàn)原理圖-4 中系統(tǒng)一為中深層地?zé)嵩礋岜眠\(yùn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖，從各個(gè)熱源井經(jīng)集水器匯合后經(jīng)過(guò)水源熱泵機(jī)組換熱為辦公樓進(jìn)行供暖，返熱；系統(tǒng)二為熱源井套管式地埋管換熱器的實(shí)驗(yàn)原理圖，在未接過(guò)外置水箱進(jìn)行熱源井內(nèi)外循環(huán)實(shí)驗(yàn)。其中對(duì)系統(tǒng)一熱泵運(yùn)行的 2-5 所示：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2851339