地熱能地板輻射采暖系統(tǒng)研究

【摘要】： 單井循環(huán)式地源熱泵是一種高效換熱地源熱泵系統(tǒng),在國外應用的時間已經比較長了,但在中國的應用才剛剛起步,目前國內在單井循環(huán)水源熱泵理論與試驗研究方面的積累幾乎空白。以熱虹吸管替代塑料管的地板輻射供暖系統(tǒng)是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的新型采暖系統(tǒng),其研究和應用在國內外鮮有報道,有很多問題值得商榷研究。為此,本文對以單井循環(huán)地下水源熱泵作熱源的熱管地板輻射供暖進行了系統(tǒng)而全面的基礎研究,主要內容如下: 1.單井循環(huán)地下水源熱泵一維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型的建立與特性分析 ①根據(jù)地下傳熱過程的特點,建立了井水與周圍土壤一維非穩(wěn)態(tài)溫度場數(shù)學傳熱模型,并采用有限差分法進行數(shù)值求解。②在熱泵供回水溫差恒為5℃情況下,計算發(fā)現(xiàn),遠邊界的溫度在傳熱過程中起到非常重要的作用,但遠邊界設置不是無限遠,應在井水溫度變化影響范圍之內。初始溫度對井壁處熱流密度大小沒有影響,只有井的尺寸和井水流速才影響其取值,而半徑顯然較深度對運行時間的影響大。③初始溫度、井水流速、井直徑和井深都對單井取熱極限有影響。 2.熱管地板輻射供暖實驗研究 利用熱管地板輻射供暖與地下水源熱泵聯(lián)合運行實驗臺,在不同工況下對熱管地板的溫度分布、散熱量、室內空氣溫度、地下水源熱泵機組的性能進行了測試,實驗結果表明:①熱管地板傳熱效率高,且具有良好的蓄熱性能,蓄熱時間是預熱時間的三倍左右;②供暖房間室內空氣豎向溫度梯度小;③與熱管地板輻射供暖聯(lián)合運行時,單井循環(huán)地下水源熱泵不但可以滿足供暖系統(tǒng)的要求,而且機組的運行性能良好。 【關鍵詞】：單井循環(huán) 地下水源熱泵 數(shù)值模擬 地板輻射供暖 熱虹吸管
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TU832.16
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• ABSTRACT3-5
• 主要符號表5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 地下水源熱泵11-15
• 1.2.1 水源熱泵熱源11
• 1.2.2 單井循環(huán)式地源熱泵的應用和研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2.1 單井循環(huán)式地源熱泵簡介11-13
• 1.2.2.2 應用現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2.3 單井循環(huán)式地源熱泵理論和實驗研究14-15
• 1.3 熱管地板輻射供暖15-18
• 1.3.1 低溫熱水地板輻射供暖發(fā)展簡史15
• 1.3.2 兩相閉式熱虹吸管的應用和研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2.1 兩相閉式熱虹吸管簡介16-17
• 1.3.2.2 兩相閉式熱虹吸管相關實驗和理論研究17-18
• 1.4 本文的主要研究內容18-20
• 第二章 單井循環(huán)系統(tǒng)一維非穩(wěn)態(tài)模型的建立20-32
• 2.1 物理和數(shù)學模型的建立20-25
• 2.1.1 單井循環(huán)井水熱泵供熱系統(tǒng)物理示意圖20-21
• 2.1.2 研究問題的物理模型的建立21
• 2.1.3 井水與周圍土壤一維非穩(wěn)態(tài)溫度場數(shù)學傳熱模型的建立21-23
• 2.1.3.1 土壤間的傳熱模型21-22
• 2.1.3.2 基本傳熱方程22-23
• 2.1.4 井壁表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算23-24
• 2.1.5 結果修正24-25
• 2.2 初始及邊界條件25-26
• 2.3 解方程26-29
• 2.3.1 用偏微分方程離散求解26-28
• 2.3.2 流程圖28-29
• 2.4 常量取值29-30
• 2.4.1 物性參數(shù)29
• 2.4.2 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)29-30
• 2.5 模擬結果與實驗數(shù)據(jù)的對比驗證30-31
• 2.6 本章小結31-32
• 第三章 單井循環(huán)熱泵系統(tǒng)運行特性數(shù)值模擬分析32-38
• 3.1 供水及土壤溫度隨運行時間的變化32-34
• 3.2 等溫差下取熱情況34-36
• 3.3 本章小結36-38
• 第四章 單井循環(huán)的取熱極限的數(shù)值模擬分析38-48
• 4.1 不同井直徑和井水初始溫度時取熱極限隨井水流速的變化38-44
• 4.2 不同井直徑和井水流速時取熱極限隨井水初始溫度的變化44-45
• 4.3 不同初始溫度和井水流速時取熱極限隨井直徑的變化45-46
• 4.4 本章小結46-48
• 第五章 熱管地板輻射供暖系統(tǒng)實驗裝置及實驗方案48-55
• 5.1 熱管地板板體結構48-49
• 5.2 系統(tǒng)實驗裝置49-52
• 5.2.1 實驗系統(tǒng)構成49-51
• 5.2.2 主要參數(shù)測試方法與所用儀器51-52
• 5.3 實驗方案內容與步驟52-53
• 5.3.1 實驗內容52
• 5.3.2 實驗步驟52-53
• 5.4 實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析53-55
• 5.4.1 實驗數(shù)據(jù)處理方法53-54
• 5.4.2 誤差分析54-55
• 第六章 供暖系統(tǒng)實驗研究分析55-66
• 6.1 熱管地板供暖系統(tǒng)傳熱性能55-63
• 6.1.1 供暖系統(tǒng)地板溫度分布55-58
• 6.1.2 地板中熱管壁面溫度分布58-60
• 6.1.3 熱管地板的預熱與蓄熱60-61
• 6.1.4 室內溫度垂直分布61-62
• 6.1.5 各工況下地板表面平均溫度和室內溫度62-63
• 6.2 地下水源熱泵的性能63-64
• 6.3 本章小結64-66
• 第七章 結論66-70
• 7.1 研究結論66-68
• 7.2 創(chuàng)新之處68
• 7.3 進一步的工作建議68-70
• 參考文獻70-73
• 發(fā)表論文和科研情況說明73-74
• 致謝74

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