地?zé)峋聯(lián)Q熱器用于供熱的實驗研究

【摘要】：地?zé)崮茏鳛橐环N可再生能源,其利用在國內(nèi)已經(jīng)漸漸地被重視。國內(nèi)淺層地?zé)崮芾弥饕袃煞N模式:地埋管地源熱泵系統(tǒng)和抽灌式地源熱泵系統(tǒng)。但是這兩種系統(tǒng)都有缺點:地埋管地源熱泵系統(tǒng)使用時由于埋管和周圍巖層換熱是以導(dǎo)熱模式進行的,換熱強度低,而且地埋管埋入地下后不易維修;抽灌式地源熱泵系統(tǒng)使用時,若回灌水中有雜質(zhì),長期回灌會導(dǎo)致雜質(zhì)堵塞巖層的空隙,使得回灌井無法回灌,從而會導(dǎo)致地下水水位下降,地表下降,土壤鹽堿化。為此本文提出了一種地?zé)峋聯(lián)Q熱器,不抽取地下水,同時在一些特定水文地質(zhì)條件下,與地埋管相比換熱強度較高。此外本文還介紹了地?zé)峋聯(lián)Q熱器與熱泵結(jié)合使用的新模式。 本文對地?zé)峋聯(lián)Q熱器供熱進行了實驗研究,通過實驗了解地?zé)峋聯(lián)Q熱器供熱時的一些現(xiàn)象,探討了一些影響地?zé)峋聯(lián)Q熱器的主要影響參數(shù),為如何提高換熱效率,掌握井下?lián)Q熱器的換熱機理提供實驗依據(jù)。整合出了穩(wěn)定運行下井下?lián)Q熱器管外努塞爾數(shù)和瑞利數(shù)的關(guān)系式;當(dāng)井下?lián)Q熱器進水溫度基本恒定時,井口出水溫度開始表現(xiàn)為井下?lián)Q熱器管內(nèi)貯存水隨地層深度的變化規(guī)律,隨后的一段時間表現(xiàn)為穩(wěn)定不變的溫度。本文建立了井下?lián)Q熱器的1維導(dǎo)熱模型,并利用格子-Boltzmann(LBM)方法對出水溫度進行了數(shù)值模擬,通過數(shù)值模擬與實驗結(jié)果的對比,可以推斷井下?lián)Q熱器管外自然對流的存在,以及自然對流強度在井下?lián)Q熱器取熱后的變化規(guī)律。通過實驗發(fā)現(xiàn)地?zé)峋聯(lián)Q熱器的取熱量與進水溫度、進水流量和換熱管材質(zhì)有關(guān),進水溫度越低、流量越大、換熱管材質(zhì)熱阻越小,取熱量越大。掌握井下?lián)Q熱器管外的自然對流強度是地?zé)峋聯(lián)Q熱器設(shè)計的關(guān)鍵。 【關(guān)鍵詞】：地?zé)峋聯(lián)Q熱器 自然對流 供熱 格子-波爾茲曼方法
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 存在問題14-15
• 1.3.1 狹小空間內(nèi)的強化對流傳熱14
• 1.3.2 回水管散熱損失14-15
• 1.3.3 自然對流增速管的結(jié)構(gòu)設(shè)計15
• 1.4 本文研究15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 地?zé)峋聯(lián)Q熱器單井取熱量影響因素的研究17-36
• 2.1 本課題簡介17-18
• 2.2 地?zé)峋崃坑绊懸蛩氐难芯?/span>18-26
• 2.2.1 換熱器材質(zhì)對取熱量的影響18-19
• 2.2.2 進水溫度對取熱量的影響19-22
• 2.2.3 進水流量對取熱量的影響22-26
• 2.3 管外Nu 數(shù)與Ra 數(shù)關(guān)聯(lián)式26-30
• 2.4 冷卻塔系統(tǒng)實驗30-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 地?zé)峋聯(lián)Q熱器供熱系統(tǒng)36-43
• 3.1 系統(tǒng)簡介36-39
• 3.2 管外溫度變化情況39-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第四章 井下?lián)Q熱器一維模型的LBM 數(shù)值模擬43-55
• 4.1 格子 Boltzmann 方法的發(fā)展與研究現(xiàn)狀43-45
• 4.1.1 格子 Boltzmann 方法的類屬與特點43-44
• 4.1.2 格子 Boltzmann 方法的發(fā)展與現(xiàn)狀44-45
• 4.2 地?zé)峋聯(lián)Q熱器一維導(dǎo)熱LBM 模型的建立45-54
• 4.2.1 井下?lián)Q熱器或地埋管換熱器的一維（1D）格子-Boltzmann 模擬45-51
• 4.2.2 井下?lián)Q熱器一維LBM 模擬與實際對比分析51-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 總結(jié)55
• 5.2 展望55-57
• 參考文獻57-60
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明60-61
• 致謝61

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