發(fā)布時間：2021-02-12 04:26

　　本文對寒冷沿海地區(qū)太陽能-土壤源熱泵系統(tǒng)中的熱源部分進(jìn)行研究,熱源形式為淺層含水沙土層內(nèi)埋管。文中分別采用實驗和數(shù)值模擬兩種方法,研究含水土壤相變蓄放熱特性。具體內(nèi)容如下:首先,對含水沙土埋管換熱系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究。開展了不同含水率、相變與非相變及不同系統(tǒng)流量下的沙土蓄放熱實驗。實驗結(jié)果表明:隨著沙土含水率的增加,沙土層內(nèi)埋管的單位管長換熱量增大,換熱效果較好;沙土內(nèi)流體相變使得蓄放熱時間增長,換熱量增加;對比兩種流量工況,600L/h流量工況下蓄放熱效果最好。其次,建立三維非穩(wěn)態(tài)含水沙土埋管數(shù)值模型,將含水沙土視為多孔介質(zhì),并考慮沙土層內(nèi)流體相變。對比相同工況下的實驗和數(shù)值模擬結(jié)果,驗證數(shù)值模型的正確性。基于經(jīng)驗證的數(shù)值模型,對飽和含水沙土埋管換熱性能及沙土溫度場分布進(jìn)行研究,分析發(fā)現(xiàn)在飽和含水沙土條件下,埋管的單位管長換熱量增加,土壤蓄放熱能力增強(qiáng)。此外還進(jìn)一步對不同流速下飽和含水沙土埋管的換熱進(jìn)行了模擬,得出最佳流速,同時模擬了考慮埋深的飽和沙土換熱,供實際工程參考選取。最后,對采用含水沙土埋管換熱系統(tǒng)的太陽能-土壤源熱泵實際工程進(jìn)行設(shè)計。利用本文建立的含水沙土埋管換熱數(shù)值模型進(jìn)行... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 太陽能-土壤源熱泵研究現(xiàn)狀
        1.2.2 土壤熱物性影響埋管傳熱的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 土壤凍結(jié)影響埋管傳熱的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
第2章 含水沙土埋管換熱特性分析
    2.1 含水沙土傳熱模型
        2.1.1 含水沙土物性參數(shù)
        2.1.2 含水沙土傳熱過程的數(shù)學(xué)描述
    2.2 相變理論傳熱模型
    2.3 埋管換熱器模型
        2.3.1 埋管換熱器傳熱過程
        2.3.2 埋管換熱器的傳熱模型
        2.3.3 數(shù)學(xué)模型的建立
        2.3.4 模型的數(shù)值求解
    2.4 本章小結(jié)
第3章 含水沙土埋管系統(tǒng)蓄放熱實驗研究
    3.1 實驗概述
    3.2 實驗系統(tǒng)組成
        3.2.1 太陽能集熱器
        3.2.2 熱泵機(jī)組
        3.2.3 埋管換熱系統(tǒng)
        3.2.4 循環(huán)介質(zhì)
        3.2.5 實驗測試儀器及測點的布置
    3.3 實驗系統(tǒng)換熱工況
    3.4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
        3.4.1 沙土含水與非含水工況對比
        3.4.2 含水沙土內(nèi)流體相變與非相變對比
        3.4.3 埋管換熱器內(nèi)流體不同流量對比
    3.5 實驗結(jié)果計算和對比分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 含水沙土埋管系統(tǒng)蓄放熱數(shù)值模擬
    4.1 CFD數(shù)值模擬
    4.2 ANSYS FLUENT求解設(shè)置
        4.2.1 定義材料屬性
        4.2.2 邊界條件
        4.2.3 求解器設(shè)置
    4.3 數(shù)值模擬與實驗驗證
        4.3.1 蓄熱結(jié)束后沙土溫度變化情況
        4.3.2 放熱結(jié)束后沙土溫度變化情況
        4.3.3 實驗對比結(jié)果
    4.4 實際飽和含水沙土蓄放熱模擬
        4.4.1 實際條件的設(shè)定
        4.4.2 飽和含水沙土蓄放熱模擬結(jié)果
    4.5 不同流速對飽和含水沙土換熱的影響
    4.6 實際埋深工況含水沙土蓄放熱模擬
    4.7 連續(xù)運行工況含水沙土蓄放熱模擬
    4.8 本章小結(jié)
第5章 太陽能-含水沙土埋管熱泵系統(tǒng)應(yīng)用實例
    5.1 建筑概況
    5.2 系統(tǒng)設(shè)計計算
        5.2.1 室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)
        5.2.2 系統(tǒng)方案
        5.2.3 負(fù)荷計算
        5.2.4 主要設(shè)備選型
        5.2.5 埋管換熱器設(shè)計計算
        5.2.6 太陽能集熱器的選擇及布置
        5.2.7 循環(huán)系統(tǒng)
    5.3 系統(tǒng)運行控制
    5.4 系統(tǒng)模擬運行結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]青島地區(qū)太陽能—土壤源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 宋欽忠.青島理工大學(xué) 2017
[3]基于土壤源熱泵系統(tǒng)運行的含濕巖土傳熱特性實驗研究[D]. 袁琛.大連理工大學(xué) 2017
[4]嚴(yán)寒地區(qū)太陽能與土壤源熱泵耦合技術(shù)的分析與研究[D]. 呂中一.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]太陽能—土壤源熱泵雙熱源耦合特性及地下蓄能傳熱強(qiáng)化研究[D]. 梁幸福.揚州大學(xué) 2015
[6]太陽能與土壤源熱泵土壤蓄熱特性分析[D]. 趙晶晶.沈陽建筑大學(xué) 2015
[7]西安地區(qū)巖土綜合熱物性參數(shù)分析及土壤源熱泵經(jīng)濟(jì)適宜區(qū)研究[D]. 張小剛.長安大學(xué) 2014
[8]太陽能-土壤源熱泵系統(tǒng)組合匹配優(yōu)化研究[D]. 張悅.西安建筑科技大學(xué) 2014
[9]季節(jié)蓄熱型太陽能—土壤耦合熱泵系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化研究[D]. 張萌.西安建筑科技大學(xué) 2013
[10]海水源熱泵在秦皇島地區(qū)的應(yīng)用研究[D]. 李鳳麗.天津大學(xué) 2012



本文編號：3030257