垂直地埋管换热数值模拟及实验研究

【摘要】地源热泵是建筑节能应用的典范，集高效节能、环保舒适、运行稳定等优点于一身，目前在国内建筑供热和制冷领域中得到广泛应用。地埋管换热器是地源热泵的核心部分，其运行状态直接影响着整个地源热泵系统的换热性能。影响地埋管换热性能因素主要分为天然因素，包括土壤热物性参数；地层初始温度；地下水流速，和工程因素，如水流的进口温度和进口速度。本文在总结现有关于地埋管换热模型的基础上运用软件Comsol构建了一个夏季稳态工况单U换热二维模型并对每个影响影响因素对应的6个参数值进行求解，再借助软件SPSS进行了单因素影响分析，得到了上述各影响因素与出口温度及单位井深换热量之间的回归方程，发现单位井深换热量和出口水温与进口流速呈对数关系外，与其它影响因素都呈线性关系，且土壤导热系数λ对地埋管换热性能影响最大，与单位井深换热量ql之间的回归方程为ql=0.8242λ+3.297，而土壤比热Cp对其影响最小，与单位井深换热量ql之间的回归方程为ql=0.0041Cp+6.2327。且当地下水渗流速度为1106m/s时，单位井深换热量比无渗流情况下大68%，且渗流速度越大，换热性能提升越显著。本文在室内利用一个3.0m2.5m1m的地源热泵换热沙箱平台，分别在干砂、饱和砂及地下水渗流三种条件下进行了夏季稳态工况单U换热实验，用于研究不同的水文地质条件对地埋管换热性能的影响。结果表明：在渗流条件下，换热温差最大，为2℃，箱内温度场随水流方向向下游偏移了94cm；在干砂条件下换热温差最小，为0.3℃，箱内温度场呈对称分布，热影响半径为50cm；在饱和砂条件下换热温差为1.2℃，沙箱内温度场同样为对称分布。同时，本文还在与实验平台同尺寸基础上对干砂和渗流这两种换热情况进行了三维数值模拟，并与实验测得的出口温度及沙箱内温度场的分布图进行了对比，验证了模型的准确性。
【作者】肖锐；
【导师】周训；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），水文学及水资源，2014，硕士
【关键词】浅层地温能；地埋管换热器；影响因素；单位井深换热量；回归方程；换热实验；

【参考文献】
[1]吴光华.基于Linear/Skip混合调制模式的高效低纹波正负电荷泵设计[D].华中科技大学,集成电路工程,2013,硕士.
[2]贾昧.含不同结晶度聚乙烯标准物质的制备研究[D].西北工业大学,应用化学,2004,硕士.
[3]张雪球.商场人员疏散影响因素研究[D].中国矿业大学,安全技术及工程,2014,硕士.
[4]李雪松.温州DR房地产开发公司发展战略研究[D].浙江工业大学,2013.
[5]张鹏超.数据驱动的迭代优化控制方法及应用[D].东北大学,控制工程,2011,硕士.
[6]包桂奇.土壤不同有机质组分对多环芳烃环境行为的影响研究[D].福建师范大学,环境地理学,2013,硕士.
[7]魏佳琪.群众对警察的内隐态度、程序公正判断与合作行为关系的实证研究[D].华中师范大学,应用心理学,2014,硕士.
[8]王允.花生子叶再生体系及转化体系的建立与优化[D].河南农业大学,作物遗传育种,2012,硕士.
[9]叶莉.基于DEA的档案管理绩效评价研究[D].湖北大学,档案学,2012,硕士.
[10]孔繁镍.水轮机调节系统模型及其控制策略研究[D].广西大学,电力系统及其自动化,2013,博士.
[11]谢琳,王健,张芷,袁立伟,王楚婕.姿势干扰强度的心理预期效应[J].心理学报,2014,07:951-959.
[12]简弃非,戴晨影,任勤,张勇.空气相对湿度对板式蒸发冷凝器传热性能影响的实验研究[J].电力建设,2015,03:.
[13]毛世佩.人际和谐倾向、分配公平倾向对个人创新行为影响研究[D].浙江大学,2008.
[14]张伟男.吉林省农村信用社发展研究[D].吉林大学,金融（专业学位）,2013,硕士.
[15]吴晨,王蔚,刘颖,曲雷,钱晨,施文波.高新科技园区规划设计模式探讨:以杭州浙大网新产业研发基地为例[J].建筑创作.2005(05)
[16]王双龙.吴堡地区长8储层特征及有利区筛选[D].西北大学,矿产普查与勘探,2014,硕士.
[17]王鹏飞.弯曲振动压电超声换能器机电耦合模型的研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[18]任建世,张功杼,王桢枢,刘根,刘圣麟.辉光放电灯中二元合金溅射率与化学组成的关系[J].金属学报.1992(05)
[19]吴丽娟,陈旭梅.两种典型公交站点候车时间模型对比研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2014,03:658-662.
[20]程国江.智能移动终端的情境识别框架研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[21]方晓燕.基于忆阻器的智能PID控制器及应用[D].西南大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[22]郑龙珍,叶丹,熊乐艳,陶堃.石墨烯-铁卟啉复合材料的制备及其H_2O_2传感器应用研究[J].分析科学学报,2013,03:361-366.
[23]李清.基于本体的云服务中心构建与运行框架的研究与实现[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[24]周孟清.共轭亚油酸对蛋鸡生产性能和蛋品质的影响[D].湖南农业大学,动物营养与饲料科学,2004,硕士.
[25]乐斌.Boosting算法研究及其在光谱分析中的应用[D].浙江大学,模式识别与智能系统,2004,硕士.
[26]纪婷.作为哲学的马克思主义[D].曲阜师范大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[27]张男.遗址博物馆建筑研究[D].天津大学,2004.
[28]俞佳伟.基于轨检车数据的铁路曲线整正计算方法研究[D].西南交通大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[29]寇瑜.科学心理学：科学哲学的新方向[D].山东大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[30]肖曼.厂拌乳化沥青冷再生在公路中的应用研究[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2014,硕士.
[31]于梁.同时利用戊糖己糖产乙醇E.coli工程菌的构建[D].吉林大学,微生物与生化药学,2014,硕士.
[32]刘文杰,于少勇.高校体育教学中学生快速信任的影响因素[J].沈阳体育学院学报,2015,02:67-72+125.
[33]王燕.增生性糖尿病视网膜病变相关因素、中医证候及治疗方案研究[D].广州中医药大学,中医五官科学（专业学位）,2014,博士.
[34]付豹.依托咪酯麻醉对大鼠丘脑—皮层GABA_A受体作用的研究[D].遵义医学院,麻醉学,2013,硕士.
[35]付艳茹.水稻根毛长度测量方法的建立及其多样性研究[D].华中农业大学,细胞生物学,2014,硕士.
[36]张智军,张立明,黄洁,夏景光.基于氧化石墨烯的新型功能纳米载体的制备及其应用研究[A].中国化学会.中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C].中国化学会:,2010:1.
[37]王翠.NiTi合金原子间势的构建[D].辽宁大学,原子与分子物理,2012,硕士.
[38]额尔敦花.荒漠草原3种主要植物形态与氮、磷含量对载畜率的响应[D].内蒙古农业大学,生态学,2013,硕士.
[39]崔伟.双分裂导线相间间隔棒防舞数值模拟研究[D].重庆大学,力学,2014,硕士.
[40]张北山.燕窝中三种含硫活性成分的提取和检测[D].山东师范大学,食品科学,2013,硕士.
[41]AhmedHassanUsman（马倪）.Neulen钛板在脊髓型颈椎病单开门椎板成形术中的应用[D].山东大学,ORTHOPEDICSURGERY,2013,硕士.
[42]许小霞.汉英词汇对比研究及其在对外汉语教学中的应用[D].西北大学,汉语国际教育（专业学位）,2012,硕士.
[43]钱贤酒.职业认同视角下真实工作预览对求职者工作申请意愿的影响研究[D].浙江工商大学,企业管理,2014,硕士.
[44]杨志.大连港集团辅助性企业改制重组战略研究[D].大连工业大学,企业管理,2010,硕士.
[45]畅帅,徐日庆,李雪刚,徐丽阳.2种复合固化剂作用下有机质土的渗透性[J].中南大学学报(自然科学版),2014,06:2021-2028.
[46]杨淑英,张兴,张崇巍,谢震,曹仁贤.LCL滤波电压源并网逆变器多环控制策略设计[J].电力系统自动化,2011,05:66-70.
[47]单旭沂,劳兆利.热连轧过程控制系统关键技术的思考与实践[J].冶金自动化,2009,05:1-5+11.
[48]张春光.基于超光谱成像系统的声光可调滤波技术研究[D].哈尔滨工业大学,2008.
[49]贺振华.祝贺与建议——庆祝《石油地球物理勘探》创刊40年[J].石油地球物理勘探,2005,03:254.
[50]毛毛.机织双层血管径向顺应性研究[D].东华大学,纺织工程,2013,硕士.