一、土壤耦合热泵系统地下埋管换热器埋管深度影响因素的模拟分析（论文文献综述）
韩子辰[1]（2021）在《户式地源热泵-太阳能供暖系统耦合特性研究》文中研究说明
左婷婷[2]（2021）在《中深层U型地埋管热泵系统在严寒、寒冷地区的适用性分析》文中研究表明随着全球化和现代化的发展,建筑能耗呈逐年上升趋势。解决建筑业能耗和温室气体排放造成的环境问题是摆在我们面前的首要任务,可再生能源系统与建筑一体化将是解决建筑供热空调能耗问题的重要途径。建立地源热泵系统的优化设计方法,完善系统的预测模型,可最大限度节约能源,对于我国建筑能源转型、保护地质条件的稳定性都具有重要的现实意义。本文以辽宁省阜新市示范项目为基础,建立了中深层U型地埋管热泵系统的仿真模型,优化了设计运行参数,拓展了中深层地热应用技术。本文的研究意义旨在解决累计热负荷占优地区地源热泵系统的冷堆积问题和埋管面积有限的问题,提出中深层U型地埋管热泵系统,该系统与太阳能地源热泵复合系统相比,其土壤补热能力强,系统维护运行简单。本文主要的研究方法涉及了热泵系统优化设计、仿真模拟、能耗预测和实验测试等。本文的研究内容包括:（1）本文以辽宁省阜新市某示范项目为对象,采用TRNSYS软件建立仿真模型,通过模拟得到累计热冷负荷比2.40。在此案例基础上进行单因素分析,结果表明此案例最优钻孔深度为600m。在此埋深基础上通过正交试验研究影响技术经济性指标的因素并分析这些因素的影响程度,结果表明最优钻孔间距为8m,地埋管公称直径为DN50,折合热阻0.1m.K/W,地源侧流量188.34m3/h,钻孔间距和地埋管公称直径的影响程度尤为明显,折合热阻和地源侧流量对费用年值的影响并不显着。在最优方案的基础上进行模拟分析,结果表明所研究系统的冬季平均系统能效为3.63,夏季平均系统能效为4.52,该系统能够长期稳定高效运行。（2）本文以辽宁省阜新市某示范项目为研究对象,并针对累计热负荷占优地区的特点,将正交试验得到的最优方案与常见的太阳能地源热泵复合系统进行技术经济分析,通过模拟结果对比分析,中深层U型地埋管热泵系统在寿命周期内体现出更佳的适用性。（3）本文对中深层双温型地源热泵系统进行了长期模拟运行,在不同的累计热冷负荷比的条件下,供冷季地埋管换热器的设置位置有所区别,累计热冷负荷比越小,供冷季地埋管换热器设置越深。结果表明与单温系统相比,双温系统全年可以节约4.91%左右的运行费用。综上所述,本文研究系统具有良好的供暖供冷能效,具有较低的系统费用年值,适用于累计热负荷占优地区。本文对研究系统的设计参数优化分析可为后续中深层U型地埋管热泵系统的应用提供依据,具备一定的设计指导意义。
刘典[3]（2021）在《土壤初温及渗流对多供一回中心回水管换热器影响的研究》文中研究指明当今世界对能源的需求日渐增加,随之而来的环境问题也不可忽视。供求矛盾与环境破坏成为目前亟待解决的问题。地热能因其不可忽视的优势开始被广泛利用,而利用地热能的竖直地埋管地源热泵系统因优点极为突出,成为目前应用比较多的热泵系统,特别是在寒冷地区。地源热泵系统的核心部件是地埋管换热器,其对整个系统运行起着重要作用。为了提高换热器的换热效率,减轻供回水管之间的“热短路”造成的负面影响,很多学者从换热器的结构入手,提出了很多新型换热器。目前由于很多因素的限制,使得学者们对于新型埋管换热器的研究都基于数值模拟。为了使模拟结果更接近于真实情况,学者们能依据模拟所得结论去优化埋管换热器,而对实际工程作出贡献,因此在模拟软件中的条件设置需要更接近于当地的真实情况。黄土高原地区,随着地下深度的增加,土壤并不是单一均质的,因此物性是不同的。不同土层中因含水量不同可能存在流动的地下水。且通过对当地岩土体的热响应测试和试验可知,不同深度的土壤初始温度也并不是相同的。本文基于黄土高原地区实际的土壤环境,研究地下水渗流对新型埋管换热器——多供一回中心回水管换热器换热情况的影响。在模拟过程中考虑上述这些实际因素,采用建模软件Design Molder对数量为2～5根供水管的换热器及周围岩土体创建了三维热渗耦合传热数值模型,并利用Meshing对其物理模型进行网格划分。用文献中的实验数据和本文的数值模型模拟出来的结果进行对比,验证了本文所建模型的准确性。采用ANSYS FLUENT软件对比分析了在岩土体分层条件下,土壤初始温度为定值和沿埋深方向变化的初始温度对多供一回埋管换热器换热性能的影响。以温度云图和热影响半径为指标进行研究,结果表明:不同初始温度条件下的埋管出口水温差异导致换热量差值不可忽略。因此在进行模拟时,忽略初始温度的变化会造成换热量计算值偏差。通过对不同的地下水流动方向下多供一回埋管换热器的出口温度和单位轴向换热量的分析,结果表明渗流方向不同,同一供水管数量的多供一回埋管换热器中同一支管受到影响也发生变化。因此不同供水管数量的多供一回埋管换热器均存在一个最佳渗流方向,使其与土壤之间的总换热量最大,换热效率最高。通过对多供一回换热器在恒温间歇运行模式,定负荷连续运行模式,高低负荷变负荷运行模式下的换热情况进行模拟,得出:定负荷运行模式与连续运行模式运行结果一样,无极小值情况出现。其他两种运行模式,埋管内水温变化过程中都会存在一个极小值,该极小值区域往下会出现热回流现象。本文涉及的埋管换热器所需用的圆柱形汇水器在实际工程中未出现较好的成品,还需要进一步研究并且将其用于实验,理论与实际相结合,以此推广此种新型埋管换热器。
曹亚兴[4]（2021）在《土壤蓄热与PV/T耦合系统夏季运行特性研究》文中研究说明当今社会能源成为制约国家发展的重要战略因素。能源问题事关全球应对气候变化进程,关乎国家安全、经济发展全局,影响深远,意义非凡。太阳能以其资源丰富,生态友好的优势得到国家的大力推广。目前对于太阳能的利用主要有光热利用和光伏利用两种方式。对于太阳能的光伏利用,由于光伏电池受温度影响较大,太阳辐照较强时,光伏电池板最高温度可达70～80℃,发电效率显着下降。土壤具有强大的储热能力,且地层温度一年四季相对稳定,土壤的这种特性使其成为绝佳的冷源和热源。本课题提出将土壤蓄热技术与PV/T技术相结合的方案,建立土壤蓄热与PV/T耦合系统,通过循环工质在PV/T集热器与地埋管换热器间循环流动,实现对光伏电池的冷却和对太阳能余热的回收,有效提高了太阳能的光伏发电效率。回收的热量储存于地下可用于冬季地源热泵供暖,解决地源热泵在寒冷地区应用的冬夏热量不平衡问题,一举多得,极大提高了能源利用的合理性。本文主要针对该系统的夏季运行特性进行模拟研究,主要工作如下:分析了PV/T集热器和地埋管换热器的结构及传热机理,在此基础上建立PV/T集热器和地埋管换热器的理论模型。相对于土壤蓄热而言,PV/T的蓄热性可忽略,因此PV/T采用稳态模型,土壤传热采用瞬态有限长线热源模型。针对环境条件变化引起的变热流工况,采用叠加法计算。在理论模型建立基础上,编写计算程序,求解PV/T集热器的热电参数和地埋管换热器的三维瞬态温度场,通过与文献的实验数据进行对比,验证了模型的准确性。针对不同的环境条件,为系统设计了循环泵关停模式和土壤冷却模式两种运行模式。根据吉林市气候特征,选取7月3日～8月3日共740h的气象数据,模拟耦合系统的夏季运性特性,包括系统的热效率、电效率、热功率、电功率、总效率、钻孔周围土壤温度场及地埋管进出口水温等参数的季节变化特性。在季节特性研究基础上,根据典型气象条件,研究了不同集热面积和循环水流量对PV/T集热器的热电特性、土壤轴向温度场及地埋管进出口水温的影响。结果显示,夏季运行时段内,地埋管出口水温普遍低于环境温度,在冷却通道开启时段内,系统平均电效率为15.1%,超过标准状态下的电效率15%,说明土壤可较好地冷却光伏。在土壤冷却模式下,系统热效率最高为67.7%,电效率最高为16.1%,总效率最高为81.3%,极大提高了太阳能的综合利用效率。本文研究为PV/T和地源热泵集成系统的应用提供了理论支持。
李泽锟[5]（2021）在《基于岩土分层和地下水渗流的竖直地埋管换热器设计优化研究》文中进行了进一步梳理本文根据黄土高原地区的地质条件,综合考虑了岩土体的热物性差异和地下水渗流,通过Fluent建立了竖直地埋管换热器的三维非稳态传热模型。利用建立的传热模型,对在地下水作用下地埋管换热器的换热性能和岩土体的温度分布进行了分析与研究。提出了判断地埋管换热器最佳埋深的方法,为黄土高原地区的地埋管换热器设计提供了依据。对地埋管换热器及其周围的分层岩土进行为期10年的模拟,通过分析岩土体温度随时间的变化,为地埋管长期运行下的岩土温度平衡提供了合理的建议。结果表明:地埋管换热器在含水层处换热剧烈,导致地埋管换热器后半段的换热为低效或无效换热,地埋管埋深过大不但影响地埋管的换热效率,而且还增大了投资。在黄土高原地区,地埋管的最佳埋深与含水层厚度有关。当含水层厚度足够大时,存在“临界含水层”,其定义为含水层内地埋管换热效率较高的区域,即地下水位至地埋管出现无效或低效换热的位置。当实际的含水层厚度小于“临界含水层”的厚度时,地埋管的最佳埋深位于含实际水层底部;当含水层厚度大于“临界含水层”的厚度时,地埋管的最佳埋深为“临界含水层”的底部。“临界含水层”的厚度与地下水渗流速度有关,随着渗流速度的增加,“临界含水层”的厚度逐渐减小,在1×10-6m/s时达到最大。渗流速度小于1×10-6m/s时,地下水对地埋管换热影响可以忽略。地下水位的高度对“临界含水层”的厚度没有影响,但会提高地埋管出现无效换热的位置,导致地埋管的最佳埋深减小。回填材料导热系数的增大会提高地埋管的换热量,但对最佳埋深没有影响。双U型地埋管的支管分布形式对地埋管的换热量和最佳埋深的影响都不大。三供一回地埋管换热器的换热量大于两供一回和四供一回,三种形式的地埋管在模拟范围内并未出现最佳埋深,证明多供一回地埋管换热器可以充分发挥地下水的作用,减小支管间的热干扰。通过Peclet数来判断地下水对地埋管换热器的影响,将含水层厚度作为特征长度,得到地下水对地埋管换热器换热的增加量与Peclet数成对数关系。通过换热量增加量与Peclet数的函数关系对含水层处的岩土导热系数进行修正,进而得到适合快速计算地埋管换热器周围岩土体温度分布的新模型。利用新模型分析了在不同冷热负荷比的情况下,地源热泵长期运行对岩土温度的影响。根据地埋管周围岩土温度随时间变化的情况得到当负荷比为1.2时,岩土可以通过自身恢复能力抵消因负荷不平衡引起的温度变化。
陆威俊[6]（2021）在《中深层地源热泵原油集输系统的加热特性研究》文中进行了进一步梳理近年来,能源紧缺和环境污染已成为制约中国经济发展的重要因素,发展清洁能源、调节能源形式结构的问题亟待解决,以地热能为代表的可再生能源越来越受到人们的重视。以大庆地区为例,在油田开发的地面工程中,由于周围环境温度以及原油的凝固点较低,为防止原油在管道中凝固、析蜡,原油集输系统常采用双管掺水或伴热的方式,保证集油过程中原油的正常流动。传统的掺水加热主要采用加热炉对水进行加热的方式,能耗较大,加热效率较低,本文因地制宜,利用大庆地区现有的废井资源,将废弃油井改造成地埋管换热器,通过套管方式获取中深层地热能,用中深层地源热泵代替加热炉,在考虑输送管道散热模型的基础上,构建了一种中深层地源热泵原油集输系统,并对新型的原油集输系统进行了可行性设计研究和运行特性分析。套管式地埋管传热模型建立和求解。根据不同形式地热能取热特点,确定了套管式地埋管的取热方式,分析其传热过程,分别建立了套管式地埋管井孔内、外传热解析模型,在此基础上采用有限差分法的方法对地埋管换热器进行数值模型的建立,并用高斯-赛德尔迭代（Gauss–Seidel method）对数值模型进行求解。通过工程实例对模型进行验证,数值模拟得到的出口温度与实际温度的误差范围在5%以内。套管式地埋管传热特性分析。提出热短路值、单位延米取热量、钻孔当量热阻的评价指标,采用控制变量法分析了运行参数（流体流量、进口温度）,结构参数（内、外管径等）和土壤参数（地热梯度）对套管式地埋管取热效率的影响,发现适当提高流体流量,降低进口温度,采用较小直径和较大内阻的内管等方式,有利于提高地埋管取热性能。中深层地源热泵原油集输系统的构建和设计。研究了原油集输系统的工艺流程,确定了中深层地源热泵原油集输的系统结构,对系统内油水混合物的物性参数进行计算。根据质量守恒、能量守恒、传热方程、热力状态方程,建立了原油集输子系统模型、输送管道散热模型和热泵循环子系统模型,将三种模型及套管式地埋管换热器各连接部分进行参数耦合,从而建立中深层地源热泵原油集输系统的数学模型,并对其进行可行性的设计研究。中深层地源热泵原油集输系统运行特性研究。将数值模型的套管式地埋管出口温度与解析解出口温度进行拟合,构建了中深层地源热泵原油集输系统的运行特性模型,采用迭代计算的方法进行求解,分析了地埋管换热器运行参数和原油集输子系统参数对中深层地源热泵原油集输系统运行特性的影响,并以压缩机消耗的电量与冷凝器放出的热量的比值作为系统性能参数COP（Coefficient of Performance）的大小。结果显示地埋管换热器运行参数能更大程度上改变COP的大小,调节系统的取热效果,而原油集输子系统运行参数的改变,对系统负荷大小和压缩机的输入功率影响较小。本文对套管式地埋管换热器进行了数值模型建立和求解,深入分析了地埋管换热器取热效率的影响因素,提出了评价方法,研究得到了中深层地源热泵原油集输系统的设计方法和运行特性分析,为系统在实际工程中的设计和高效化运行提供了理论依据和指导。
赵晗旭[7]（2021）在《含水沙土地源热泵相变热源实验研究与数值模拟》文中提出本文采用工程实验与数值模拟相结合的方法,开展对含水沙土地埋管换热器地源热泵在冬季供暖时土层温度变化和相变情况的研究,主要研究方法和研究内容如下:查阅相关资料和研究进展,在秦皇岛沿海沙滩地区设计并搭建含水沙土地源热泵供暖工程实验台,监测供暖期内地埋管换热器周围含水沙土的温度变化、热泵机组热水和热源两侧进出口温度变化、室内外气象参数变化和耗电量变化等情况,发现含水沙土层放热潜力巨大,地源热泵供暖效果良好,系统综合COP为2.41。对含水沙土埋管换热器进行流固耦合传热分析,通过数值求解过程中的湍流模型、凝固和融化模型、多孔介质模型等理论基础,建立含水沙土地埋管换热器数值模型。以秦皇岛含水沙土地源热泵供暖工程实验为基础,建立地埋管换热器和周围含水沙土的物理几何模型。通过ANSYS Fluent软件对供暖期内埋管换热器周围含水沙土温度场变化进行模拟,发现海水潮汐渗流现象是维持含水沙土层温度场稳定、含水沙土地源热泵冬季供暖平稳运行和热平衡问题的关键因素。最后,在已有研究的基础上,完整设计一套含水沙土地埋管换热器地源热泵实际工程,在供暖期为三个月,每天运行十个小时的情况下,系统回收期为两年,节能效果显着。
闵杰[8]（2021）在《土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素研究》文中认为随着时代的发展,人们对能源的需求量越来越大,传统的化石燃料的使用既会对环境造成污染,又难以再生,将逐渐被新型能源所替代,而地热能作为一种清洁、可再生的新能源也逐渐被人们重视,土壤源热泵技术作为利用地热能的新型技术,在全球范围内被广泛运用,国内外学者对关于土壤源热泵方面的研究也来越多。但是,针对单、双U型地埋管系统及周围土壤温度分布的综合分析并不多,本文结合国内外学者的研究成果,通过搭建试验台,并建立竖直地埋管的数值模型的方式对单、双U型地埋管系统和周围土壤系统的换热过程进行进一步的研究。用试验台测出的实际数据结合数值地埋管换热器的三维模型的运算结果进行验证。本文首先搭建了地埋管系统小型试验台,由于夏季蓄热模式与冬季取热模式相似,故本文仅研究土壤在夏季蓄热模式下的换热过程。不同的埋管形式,其换热特性必然不同,针对两种不同埋管形式的竖直地埋管换热器,探究不同运行工况对其换热性能以及其周围土壤温度分布的影响则是本文研究的重点。对单、双U型两种不同形式的竖直地埋管换热器进行以下试验:进口温度、入口流速、间歇运行方式、管径及渗流状态对单、双U型地埋管的换热性能及周围土壤温度分布的影响。在本试验条件下得出:进口流体温度的增加在一定程度上促进了地埋管系统与土壤系统的换热过程,在进口温度分别为28℃、32℃和36℃的单、双U型地埋管换热器连续运行模式下,双U管出口温度要高于单U管;随着入口流速的增大,单、双U管的换热能力也随之提高;当单、双U管的进口流速相同时,双U管出口温度比单U管的高,对于土壤温度分布而言,管内流速的改变对土壤温度的扰动无明显差异;地埋管系统单位井深换热量随运行时间占比增大而减小,间歇运行的时间越长,土壤温度越接近初始温度,地埋管系统的换热性能越好,土壤的温度平均恢复速率随着离埋管中心距离的增加而减小,判断24h内,土壤受热影响的半径约为600mm;在地埋管管径分别为25mm、32mm、40mm的条件下,单U管的单位井深换热量最大的是32mm的,最小的是40mm,而双U管的单位井深换热量则是随着埋管管径的增加而依次减少,同时在管径相同的工况下,通过管壁处土壤测点的实测数据得到双U管周围土壤温度比单U管的高一些,温差约为0.84℃;渗流状态下,加速了土壤温度恢复的过程的同时也提高了地埋管系统的换热效果,渗流速度越大,换热效果越明显,在渗流状态下,运行8h时后,砂箱内不同测点的温度都有所变化,且随着渗流速度的增加,土壤温度变化越不明显。然后,根据所搭建的试验台实际尺寸建立三维模型,模拟竖直地埋管换热器地下土壤传热过程并与将模拟结果与试验所得的实测数据相互对比,对二者进行误差分析后,得出试验的实测数据与模拟的计算结果虽然有存在误差,但是在工程允许的范围内,并且二者的温度变化趋势相似,可以认为模拟是较为准确地反应试验工况,为试验的准确性提供更进一步的理论依据。本文的试验研究主要是为了地埋管系统在实际工程中的应用提供参考。
徐云山[9]（2020）在《红黏土传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响研究》文中认为广西地区作为我国“一带一路”战略的重要枢纽,未来要进行大规模开发建设,对能源的需求量极大。积极推动地源热泵技术在该地区的推广应用,具有非常重要的现实和战略意义。喀斯特地貌在广西广泛分布,形成众多典型的岩溶地区,而红黏土作为广西岩溶地区分布最广的一类黏性土,它具有特殊的矿物成分、胶结性物质和微观结构,由此也导致其水理、力学及化学性质较普通黏土更具复杂性。同时,该地岩溶地下水十分丰富,地下水位埋深较浅,雨季时通常伴有明显的地下水流动。由于地源热泵系统竖直地埋管的埋深大,穿越地层较多,在复杂的地层和水文环境下推广使用必然面临着诸多挑战,因此亟需深入开展岩溶地下水渗流对红黏土地层中地埋管换热性能的影响研究。本文通过室内热物性测定试验、压汞试验和扫描电镜试验、室内模型化试验、数值计算和模拟相结合的研究方法,围绕岩溶区“红黏土传热特性”、“红黏土热传导性能预测模型”、“岩溶地下水渗流影响”和“红黏土中热湿迁移耦合效应影响”四个基本问题展开研究探讨,较为全面地揭示了红黏土的传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响及机理。主要研究内容及结论如下:1.利用KD2 Pro型热特性分析仪对原状和压实红黏土进行了一系列热传导性能测定试验,发现原状红黏土的热传导性能受空间变异性影响显着,而压实红黏土的热传导性能更具均一性。相同体积含水率下,原状样的热传导系数和热扩散系数均大于压实样,而原状和压实样的容积比热容基本相同。红黏土的热传导性能还与试样制备方法有关,通过脱湿制得红黏土试样的热传导系数大于吸湿制得的试样,且同条件下原状样的胀缩变形均比压实样明显。采用电镜扫描和压汞技术手段测试了原状和压实红黏土试样的微观形貌及孔隙结构,发现桂林红黏土试样的微结构单元主要以碎屑、颗粒、片状体堆叠构成,且部分堆叠体被胶结物质联结着,导致结构单元体轮廓比较模糊。压实桂林红黏土试样的孔径分布呈双峰结构,孔径主要分布在0.01-1μm和1-100μm范围;原状红黏土试样的孔径分布呈单峰结构,主要为孔径0.01～1μm范围的小孔隙。对于原状和压实红黏土试样,脱、吸湿引起的收缩与膨胀主要发生在孔径0.01-1μm范围的小孔隙中。2.原状和压实红黏土试样微观结构间差异直接影响了土颗粒间的接触和液桥等热传导路径,由于原状红黏土试样的孔径分布比较单一,多为小孔隙,更有利于土颗粒和集聚体间的接触传热与液桥的形成,故原状样的热传导系数和热扩散系数大于压实样。相同体积含水率下,通过脱、吸湿制得红黏土试样的热传导系数间存在差异,其内在机理主要在于:由于土中孔隙形状的不规则性,直接导致吸、脱湿路径下土中水在孔隙内分布存在一定差异;脱、吸湿过程试样的变形是不可完全恢复的,也导致由脱湿制得试样的微观结构明显不同于吸湿制得的试样,进而影响了经由土颗粒、集聚体和液桥热传导的传热路径;由于脱、吸湿路径下试样中夹带的空气体积必然有所不同,也影响了试样的热传导系数。3.采用选择性化学溶解法去除原状红黏土试样的胶结性物质（游离氧化铁）,开展了去铁前、后红黏土试样的热传导性能测定、电镜扫描和压汞试验。结果表明,红黏土中游离氧化铁所形成的胶结作用及颗粒间特殊的连接形式明显影响了其热传导性能,相同体积含水率下,原状红黏土试样去除游离氧化铁后热传导系数和热扩散系数明显增大,分别平均增大约为29.3%和27.7%,且去铁后原状红黏土热传导系数与体积含水率关系的滞回特性有所减弱。试样微观结构测定试验结果表明,游离氧化铁主要起到联结红黏土微结构中碎屑和颗粒状单元体,去铁后原状样内相对较大的孔隙基本消失,其总孔隙数量明显少于去铁前,这些微观结构变化可较好解释游离氧化铁对原状红黏土热传导系数的影响。4.开展了不同温度（5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃）下压实红黏土试样热传导性能的测定试验。结果表明,相同含水率和干密度下,红黏土的热传导系数、热扩散系数与容积比热容均随温度的升高而增大。相同含水率下,温度对高干密度试样热传导和扩散系数的影响均大于低干密度试样。相同干密度下,干燥和完全饱和状态试样的热传导和热扩散系数几乎不随温度发生变化。红黏土热传导系数的温度效应主要与土中水汽潜热传输机制有关,土中可供潜热传输的水分和传热通道数越多,水汽潜热传输越显着,温度对热传导系数的影响也就更明显。5.搭建了室内渗流-传热-传质-地埋管换热耦合模型化试验装置,其内部尺寸为1.6×1.2×1.6 m。在此基础上,开展了一系列地埋管换热特性试验研究。结果表明,岩土体初始含水率和干密度越大,越有利于地埋管换热。与土体干密度影响相比较,地埋管换热特性对土体初始含水率的变化更为敏感。地质分层对埋管换热特性有一定影响,相同热负荷条件下,埋管释热对砂土层温度场的影响明显大于红黏土层,这主要与不同地层的热传导性能有关。地埋管换热过程中,非饱和地层土中水分的迁移同时受温、湿度驱动机制的影响,当温度驱动机制占主导地位时,地埋管近端处土体的水分便要小于远端处;而当湿度驱动机制占优势时,则远端处的水分也可能大于近端处。地下水渗流对地埋管换热的影响具有明显的方向性,它会将上游侧热量携带至下游,促进了埋管释热量向下游传递的同时,也抑制了热量向上游的传递。6.基于几何平均法和土粒间接触传热模型,建立了考虑温度影响的热传导系数预测模型,并结合热传导性能测试和文献中试验结果对模型的预测性能进行检验。在此基础上,建立了考虑热传导系数温度效应的三维热渗、热湿耦合地埋管换热模型,并采用室内模型试验结果对换热模型进行了验证,之后利用换热模型模拟分析了地下水渗流、地温梯度和地层初始状态参数等因素对地埋管换热和储热特性的影响。结果表明,地埋管换热量随着渗流速度和温度的提高而增大,而地下水渗流方向主要影响了地埋管热作用的朝向。地埋管附近土体的温度和含水率变化随着储热温度的升高而增大,地埋管入口流量对其周围土体温度场和湿度场的影响极小。随着地层初始含水率的增加,对应地埋管换热量随之增大,地埋管释热量对其远端处土体温度场的影响变大,但对近端处土体温度场的影响反而减小。地埋管周围土体水分的迁移随着土层初始含水率的增加先增大而后减小,在较低含水率下存在最大值,而当土层为干燥和接近饱和状态时,地埋管释热对土层的湿度场几乎无影响。
张东海[10]（2020）在《分层和渗流条件下竖直地埋管换热器传热特性研究》文中提出地源热泵系统通过地下埋管换热器实现和周围地下岩土介质的热量交换,地下埋管换热器设计合理与否,决定着地源热泵系统的可靠性和经济性,是地源热泵系统能否安全高效运行的核心所在。建立准确的地下埋管换热器传热模型并用以预测其传热特征和传热规律,是合理设计地下埋管换热器的前提。地下岩土构造复杂多变,一般呈现出明显的分层特性,甚至局部出现地下含水分层构造,地埋管和周围岩土间的传热本质上属于变物性复杂介质条件下的非稳态传热问题。开展复杂条件下岩土介质中地埋管的传热规律研究,对于地埋管换热器的设计和优化具有重要的实际意义。本文采用理论解析、数值模拟、原位实验和室内测试相结合的方法,开展了复杂条件下竖直地埋管换热器的传热特性研究。通过建立能够准确反映现场实际地质条件的地埋管传热理论和数值模型,研究了分层和渗流条件下地埋管的传热规律和影响因素,并将地埋管传热模型和热泵机组模型以及建筑负荷模型耦合,丰富了复杂条件下地源热泵系统动态模拟计算理论和方法。主要内容如下:（1）基于内热源理论、分离变量法和格林函数法,以单个瞬时圆环状热源作为基本单元,提出并建立了竖直埋管换热器分层传热一体化理论模型,详细推导并获得了该理论模型的解析式。模型可统一描述钻孔和桩基竖直埋管换热器的分层传热问题,且考虑了岩土介质的横观各项同性特征,具有较为广泛的适应性。对地埋管单管和管群作用下的传热规律进行了深入研究,获得了长时间运行时分层参数对壁面平均温度的影响规律,给出了分层和均质假设下岩土温度响应的差异,表明了采用分层模型预测地埋管传热的必要性和科学性。（2）综合考虑地面对流传热边界、地下渗流条件和岩土体的横观各项同性特征,基于移动热源理论和格林函数法,建立了地面对流传热边界条件下存在地下水渗流时地埋管换热器的渗流传热理论模型,并获得了该理论模型的解析解。模型突破了传统理论将地面边界设定为第一类边界条件的限制,更切合工程实际,且更具普适性和准确度。基于该理论模型,研究了地下渗流、地面对流作用和热源径向尺寸对地埋管周围岩土温度的影响规律,可为渗流条件下地源热泵工程的设计和优化提供理论支持。（3）基于修正的管道流模型,建立了分层和渗流复杂地质条件下竖直埋管换热器三维瞬态热-渗耦合数值模型。模型通过管内一维和管外三维结合来描述地埋管换热器和周围岩土介质间的渗流和传热耦合问题,在保证计算精度的前提下,可改变由于换热管大长径比而引起的网格质量不高的弊端,显着提高计算效率。利用数值模型,研究了岩土分层和渗流条件下单管和管群作用时钻孔内部的传热特性和影响因素,获得了钻孔壁面及管内流体温度和热流的竖向分布规律。（4）搭建了工程尺度的地埋管原位热响应实验系统,基于p阶线性模型研究了分层岩土中管内流体温度分布特征和综合热性参数的确定方法。结果表明,相对于线性和对数分布,采用p阶线性模型拟合流体温度分布具有更好的精度。此外,利用原位热响应实验数据对三维瞬态数值模型在工程尺度上的适用性进行了验证,为开展复杂条件下地源热泵工程系统的性能模拟计算打下了基础。（5）综合考虑地温季节性波动及岩土体分层和渗流条件,建立了包含建筑负荷模型、地埋管换热器热-渗模型和热泵机组模型的地源热泵系统动态性能模拟计算耦合模型,丰富了复杂地质条件下地源热泵系统长期运行性能模拟计算方法。研究了夏季冷负荷占主导的冬夏不平衡负荷作用下、分层和渗流岩土介质中地源热泵系统长期运行能效的变化规律,获得了负荷特征、地层季节性温度波动、分层渗流、埋管间距因素对地源热泵系统长期运行能效的影响规律。该工作可为复杂条件下地源热泵工程的优化设计和地下储能系统的开发利用提供较为准确的计算理论和方法。
二、土壤耦合热泵系统地下埋管换热器埋管深度影响因素的模拟分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、土壤耦合热泵系统地下埋管换热器埋管深度影响因素的模拟分析（论文提纲范文）
（2）中深层U型地埋管热泵系统在严寒、寒冷地区的适用性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、目的、意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究目的 |
| 1.1.3 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地埋管换热器传热模型的研究现状 |
| 1.2.2 土壤热物性探测方法的研究现状 |
| 1.2.3 地源热泵系统应用技术的研究现状 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 中深层U型地埋管热泵系统仿真模型的建立与验证 |
| 2.1 中深层U型地埋管热泵系统的模拟研究 |
| 2.1.1 仿真软件 |
| 2.1.2 建筑负荷仿真模型 |
| 2.1.3 系统仿真模型 |
| 2.2 中深层U型地埋管热泵系统的实验研究 |
| 2.2.1 岩土特性 |
| 2.2.2 实验验证 |
| 2.2.3 技术可行性 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 中深层U型地埋管热泵系统的优化设计 |
| 3.1 评价指标 |
| 3.1.1 评价指标的意义 |
| 3.1.2 评价指标的计算 |
| 3.2 单因素的优化设计 |
| 3.2.1 地埋管换热器深度的可行性分析 |
| 3.2.2 地埋管换热器深度的优化分析 |
| 3.3 正交试验优化设计 |
| 3.3.1 影响因素分析 |
| 3.3.2 正交试验表设计 |
| 3.3.3 正交试验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 中深层U型地埋管热泵系统的适用性分析 |
| 4.1 中深层U型地埋管热泵系统 |
| 4.1.1 系统的运行结果 |
| 4.1.2 系统的适用性分析 |
| 4.2 太阳能地源热泵复合系统 |
| 4.2.1 系统的参数设计 |
| 4.2.2 系统的模拟设置 |
| 4.2.3 系统的适用性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 中深层U型地埋管热泵系统的双温运行 |
| 5.1 双温运行 |
| 5.1.1 双温运行原理 |
| 5.1.2 双温运行方法 |
| 5.1.3 双温运行模拟 |
| 5.2 双温运行的优化分析 |
| 5.2.1 双温运行方案 |
| 5.2.2 方案(一)的双温运行优化 |
| 5.2.3 方案(二)的双温运行优化 |
| 5.2.4 方案(三)的双温运行优化 |
| 5.2.5 方案(四)的双温运行优化 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）土壤初温及渗流对多供一回中心回水管换热器影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 国内外能源现状 |
| 1.1.2 可再生能源种类 |
| 1.1.3 热泵技术 |
| 1.1.4 地埋管地源热泵发展的优缺点及适用地区 |
| 1.2 地源热泵发展进程及现状 |
| 1.3 地源热泵地埋管换热器的分类 |
| 1.3.1 水平式埋管换热器 |
| 1.3.2 竖直式埋管换热器 |
| 1.4 土壤源热泵的研究现状 |
| 1.4.1 埋管换热器结构的研究 |
| 1.4.2 地下水渗流的影响研究 |
| 1.4.3 土壤分层对地埋管换热器的影响研究 |
| 1.4.4 不同运行工况对地埋管换热器的影响研究 |
| 1.4.5 文献小结 |
| 1.5 竖直埋管与周围土壤的换热模型 |
| 1.5.1 钻井内传热模型 |
| 1.5.2 钻井外传热模型 |
| 1.6 本文的研究内容及意义 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 多供一回换热器与土壤传热的数学模型 |
| 2.1 土壤特性 |
| 2.1.1 导热系数 |
| 2.1.2 比热容 |
| 2.1.3 导温系数 |
| 2.1.4 土壤含水量 |
| 2.1.5 土壤的热阻 |
| 2.2 土壤初始温度 |
| 2.3 多孔介质理论 |
| 2.3.1 多孔介质的参数 |
| 2.3.2 多孔介质的达西定律 |
| 2.4 多供一回埋管换热器结构 |
| 2.5 数学模型的构建 |
| 2.5.1 埋管传热过程的理论分析 |
| 2.5.2 理论模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 多供一回埋管换热器的数值模拟 |
| 3.1 常用的数值方法 |
| 3.2 模型假设及简化 |
| 3.3 几何模型建立及网格划分 |
| 3.3.1 几何模型的建立 |
| 3.3.2 网格划分 |
| 3.3.3 数学模型 |
| 3.3.4 物性参数 |
| 3.3.5 边界条件的设置 |
| 3.4 模型验证 |
| 3.4.1 模型验证 |
| 3.4.2 网格无关性验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多供一回埋管换热器连续工况下的数值模拟 |
| 4.1 岩土体初始温度有无分层对多供一回埋管换热器的影响 |
| 4.2 不同渗流方向对不同数量供水管多供一回埋管换热器的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 换热模式对多供一回换热器的影响 |
| 5.1 间歇运行工况对多供一回换热器的影响 |
| 5.1.1 多供一回换热器间歇运行120h埋管沿深度变化 |
| 5.1.2 多供一回换热器间歇运行120h出口水温和单位井深换热量 |
| 5.1.3 其他因素的影响 |
| 5.2 定负荷工况对多供一回换热器的影响 |
| 5.3 变负荷工况对多供一回换热器的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）土壤蓄热与PV/T耦合系统夏季运行特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 PV/T集热器的研究现状 |
| 1.2.2 土壤蓄热的研究现状 |
| 1.2.3 太阳能与土壤蓄热耦合系统研究现状 |
| 1.2.4 国内外研究现状简析 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 PV/T集热器与地埋管换热器模型的建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 PV/T集热器模型的建立 |
| 2.2.1 PV/T集热器的结构 |
| 2.2.2 PV/T集热器模型的建立 |
| 2.3 地埋管换热器模型的建立 |
| 2.3.1 地埋管换热器的结构 |
| 2.3.2 地埋管换热器的传热 |
| 2.3.3 土壤初始温度 |
| 2.3.4 U型管换热器的传热模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 土壤蓄热与PV/T耦合系统模型的求解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PV/T集热器模型的求解 |
| 3.3 地埋管换热器模型的求解及验证 |
| 3.3.1 地埋管换热器模型的求解 |
| 3.3.2 有限长线热源模型验证 |
| 3.3.3 土壤初始温度模型验证 |
| 3.4 土壤蓄热与PV/T耦合系统模型的求解 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 土壤蓄热与PV/T耦合系统的夏季运行特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PV/T集热器的热电特性 |
| 4.2.1 PV/T集热器的季节运行特性 |
| 4.2.2 PV/T集热器的日运行特性 |
| 4.3 地埋管换热特性 |
| 4.3.1 土壤温度的季节变化特性 |
| 4.3.2 土壤温度的空间分布特性 |
| 4.3.3 地埋管进出口水温变化特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）基于岩土分层和地下水渗流的竖直地埋管换热器设计优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 地埋管换热器研究现状 |
| 1.2.1 地埋管换热器传热模型 |
| 1.2.2 地埋管特性对换热性能的影响 |
| 1.2.3 岩土特性对换热性能的影响 |
| 1.2.4 岩土冷热平衡对换热性能的影响 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 地埋管换热器换热过程分析与传热模型的建立 |
| 2.1 换热过程与原理 |
| 2.1.1 地埋管换热器钻井内的传热模型 |
| 2.1.2 地埋管换热器钻井外岩土体的换热 |
| 2.2 传热模型的建立 |
| 2.2.1 假设 |
| 2.2.2 几何模型 |
| 2.2.3 数学模型 |
| 2.2.4 定解条件 |
| 2.2.5 网格划分 |
| 2.3 评价指标 |
| 2.4 传热模型的验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 地下水对最佳埋深的影响 |
| 3.1 含水层厚度对最佳埋深的影响 |
| 3.2 地下水渗流速度对最佳埋深的影响 |
| 3.3 地下水位线对最佳埋深的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 地埋管特性对最佳埋深的影响 |
| 4.1 回填材料对最佳埋深的影响 |
| 4.2 埋管形式对最佳埋深的影响 |
| 4.2.1 双U型地埋管的最佳埋深 |
| 4.2.2 多供一回地埋管的最佳埋深 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 地下水对地埋管换热器换热影响 |
| 5.1 Peclet数与地埋管换热器换热量 |
| 5.2 对新模型的建立与验证 |
| 5.2.1 修正导热系数 |
| 5.2.2 新模型的验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 动态负荷下岩土温度平衡 |
| 6.1 岩土温度失衡的原因 |
| 6.2 冷热负荷比例与岩土温度平衡 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）中深层地源热泵原油集输系统的加热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 原油集输系统节能降耗研究 |
| 1.2.2 废弃井转化成地热井的改造及取热研究 |
| 1.2.3 中深层地埋管换热器传热模型研究 |
| 1.2.4 中深层地埋管换热器传热特性研究 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 中深层套管式地埋管的传热模型及验证 |
| 2.1 中深层地埋管形式 |
| 2.2 废弃井转化地热井的过程 |
| 2.3 传热过程的分析 |
| 2.4 中深层套管式地埋管换热器 |
| 2.4.1 物理模型的建立 |
| 2.4.2 井孔内传热模型 |
| 2.4.3 井孔外传热模型 |
| 2.5 土壤温度分布和边界条件 |
| 2.5.1 地下土壤温度分布 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.6 数值模拟计算方法 |
| 2.6.1 区域的离散化 |
| 2.6.2 数值模拟的节点方程 |
| 2.6.3 节点方程的求解 |
| 2.7 数值模型的验证 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 套管式地埋管传热影响因素的分析 |
| 3.1 取热效率的评价指标 |
| 3.2 循环流体流量的影响 |
| 3.3 循环流体进口温度的影响 |
| 3.4 换热器管径的影响 |
| 3.4.1 内管径 |
| 3.4.2 外管径 |
| 3.5 内管导热系数的影响 |
| 3.6 井孔深度的影响 |
| 3.7 地热梯度的影响 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 中深层地源热泵原油集输系统数学模型建立 |
| 4.1 中深层地源热泵原油集输系统的构建 |
| 4.1.1 原油集输系统的工艺流程 |
| 4.1.2 中深层地源热泵原油集输的系统结构 |
| 4.2 油水的物性参数计算 |
| 4.2.1 原油的物性计算 |
| 4.2.2 油水混合物的物性计算 |
| 4.3 原油集输子系统模型的构建 |
| 4.3.1 转油站-计量站 |
| 4.3.2 计量站-油井 |
| 4.3.3 掺混过程 |
| 4.3.4 油井-计量站 |
| 4.3.5 计量站-转油站 |
| 4.3.6 补水过程 |
| 4.4 输送管道散热模型的构建 |
| 4.5 热泵循环子系统模型的构建 |
| 4.5.1 蒸发器 |
| 4.5.2 压缩机 |
| 4.5.3 冷凝器 |
| 4.5.4 经济器 |
| 4.5.5 电子膨胀阀 |
| 4.6 中深层地源热泵原油集输系统的设计 |
| 4.6.1 中深层套管式地埋管换热器设计 |
| 4.6.2 原油集输系统的设计 |
| 4.6.3 热泵循环系统设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 中深层地源热泵原油集输系统的运行特性研究 |
| 5.1 套管式地埋管出口温度的拟合 |
| 5.2 运行模型的参数分析和求解 |
| 5.2.1 运行模型的参数分析 |
| 5.2.2 运行模型的求解方法 |
| 5.3 地埋管换热器运行参数对运行特性的影响 |
| 5.3.1 地埋管换热器循环流体进口温度对运行特性的影响 |
| 5.3.2 地埋管换热器循环流量对运行特性的影响 |
| 5.4 原油集输子系统参数对运行特性影响 |
| 5.4.1 原油温度对运行特性的影响 |
| 5.4.2 原油集输系统产油量对运行特性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得创新性成果 |
| 致谢 |
（7）含水沙土地源热泵相变热源实验研究与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外相关内容研究现状 |
| 1.2.1 浅层地热能研究现状 |
| 1.2.2 地源热泵研究现状 |
| 1.2.3 地埋管地源热泵在土壤冻结情况下的研究现状 |
| 1.2.4 土壤源热泵相变热源研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 含水沙土地埋管相变热源实验研究 |
| 2.1 实验准备 |
| 2.1.1 海水表面温度变化 |
| 2.1.2 海水潮位变化 |
| 2.2 实验概述 |
| 2.3 实验系统的组成 |
| 2.4 实验设备 |
| 2.4.1 热泵机组的选取 |
| 2.4.2 冷热水箱的选取 |
| 2.4.3 地埋管换热器的设计 |
| 2.4.4 循环泵的选取 |
| 2.4.5 用户末端的选取 |
| 2.4.6 循环介质 |
| 2.4.7 机组设备房的选取 |
| 2.4.8 实验测试仪器的选取 |
| 2.5 实验测点的布置 |
| 2.6 实验结果与数据分析 |
| 2.6.1 原始土层温度的变化 |
| 2.6.2 机组运行一个启停工况土层温度的变化 |
| 2.6.3 机组连续运行时土层温度的变化 |
| 2.7 实验结果计算和经济性分析 |
| 2.7.1 极端工况下的COP |
| 2.7.2 十二月热泵系统平均COP |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 含水沙土地埋管换热器传热模型的建立 |
| 3.1 多孔介质相关理论 |
| 3.2 流固耦合传热分析 |
| 3.3 含水沙土地埋管换热器传热过程分析 |
| 3.4 含水沙土地埋管换热器的数学模型 |
| 3.4.1 管内流体流动的基本控制方程 |
| 3.4.2 管内流体流动的通用控制方程 |
| 3.4.3 管内近壁面边界湍流层控制方程 |
| 3.4.4 含水沙土多孔介质相变热源控制方程 |
| 3.5 含水沙土地埋管换热器的物理模型 |
| 3.5.1 物理模型的简化 |
| 3.5.2 物理模型的建立 |
| 3.5.3 物理模型网格的划分 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 含水沙土地埋管换热器传热过程数值模拟 |
| 4.1 FLUENT软件 |
| 4.2 FLUENT求解设置 |
| 4.2.1 一般设置 |
| 4.2.2 物理模型的选择 |
| 4.2.3 材料参数的设定 |
| 4.2.4 多孔介质域的设定 |
| 4.2.5 边界条件的设定 |
| 4.2.6 求解器设置 |
| 4.3 数值模拟与实验验证 |
| 4.3.1 初始温度场 |
| 4.3.2 放热后的温度场变化 |
| 4.3.3 测点温度对比 |
| 4.3.4 模型误差分析 |
| 4.3.5 海水渗流对温度场的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 含水沙土地埋管热泵系统应用实例 |
| 5.1 建筑概况 |
| 5.2 系统设计计算 |
| 5.2.1 室内外设计参数 |
| 5.2.2 系统总体方案 |
| 5.2.3 负荷计算 |
| 5.2.4 主要设备选型 |
| 5.2.5 埋管换热器设计计算 |
| 5.2.6 室内末端的选取 |
| 5.3 运行效益分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（8）土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 土壤源热泵系统概述 |
| 1.2.1 土壤源热泵的工作原理 |
| 1.2.2 土壤源热泵的特点 |
| 1.3 土壤源热泵的研究动态 |
| 1.3.1 土壤源热泵的发展历程 |
| 1.3.2 土壤源热泵理论模拟研究现状 |
| 1.3.3 土壤源热泵小型试验研究 |
| 1.4 课题的研究内容 |
| 1.4.1 课题的提出 |
| 1.4.2 本文研究的主要内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 土壤源热泵传热过程理论基础 |
| 2.1 土壤的物性参数 |
| 2.1.1 土壤性质 |
| 2.1.2 地下水渗流基本概念与理论 |
| 2.1.3 阻力系数 |
| 2.2 竖直地埋管的埋管区域地质参数 |
| 2.2.1 土壤分类情况 |
| 2.2.2 地层物性参数 |
| 2.3 热交换过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 土壤源热泵系统小型试验台的原理与构造 |
| 3.1 小型试验台的系统原理 |
| 3.2 小型试验台的组成 |
| 3.3 土壤物性参数的测试与计算 |
| 3.4 试验方案 |
| 3.5 土壤初始温度的测量 |
| 3.6 测试仪器误差分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 地埋管换热器传热数值模型 |
| 4.1 模型的简化与建立 |
| 4.1.1 几何模型的建立 |
| 4.1.2 网格的划分 |
| 4.1.3 Gambit模型边界条件的设置 |
| 4.2 FLUENT模型的控制方程 |
| 4.2.1 管内流动的控制方程 |
| 4.2.2 渗流区域的控制方程 |
| 4.3 Fluent传热模型的边界设定及模拟求解 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 竖直地埋管换热器传热特性的试验研究 |
| 5.1 试验参数与步骤 |
| 5.1.1 试验参数 |
| 5.1.2 试验步骤 |
| 5.2 不同进口温度对地埋管系统的换热性能和土壤温度的影响 |
| 5.2.1 不同进口温度对地埋管换热性能的影响 |
| 5.2.2 不同进口温度对土壤温度的影响 |
| 5.3 不同入口流速对地埋管系统的换热性能和土壤温度分布的影响 |
| 5.3.1 不同入口流速对地埋管换热性能的影响 |
| 5.3.2 不同入口流速对土壤温度分布的影响 |
| 5.4 不同运行模式对地埋管系统的换热性能与土壤温度分布的影响 |
| 5.4.1 不同运行模式对地埋管换热性能的影响 |
| 5.4.2 不同运行模式对周围土壤温度的影响 |
| 5.5 不同管径对地埋管系统的换热性能与土壤温度分布的影响 |
| 5.5.1 不同管径对地埋管换热性能的影响 |
| 5.5.2 不同管径对土壤温度分布的影响 |
| 5.6 渗流状态对地埋管系统的换热性能和土壤温度的影响 |
| 5.6.1 渗流状态对地埋管换热性能的影响 |
| 5.6.2 渗流状态对土壤温度分布的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 模拟与试验的验证 |
| 6.1 模拟结果与试验结果的对比验证 |
| 6.2 误差与分析 |
| 6.3 试验实测与数值模拟的局限与互补 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者成果 |
（9）红黏土传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状及分析 |
| 1.2.1 地埋管地源热泵系统的运行性能及其影响因素 |
| 1.2.2 岩土体的传热特性及其预测模型 |
| 1.2.3 地埋管传热特性与换热模型 |
| 1.2.4 地下水渗流对竖直地埋管传热性能的影响 |
| 1.2.5 土壤热湿耦合迁移对竖直地埋管传热性能的影响 |
| 1.3 问题的提出 |
| 1.4 论文构成及技术路线 |
| 1.4.1 论文构成 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 主要创新点 |
| 第二章 红黏土热传导性能的试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 桂林红黏土基本性质指标与矿物成分 |
| 2.3 初始状态对热传导性能的影响 |
| 2.3.1 试样制备 |
| 2.3.2 试验方法 |
| 2.3.3 试验结果与分析 |
| 2.4 制样方式对热传导性能的影响 |
| 2.4.1 试样制备 |
| 2.4.2 试验方法及过程 |
| 2.4.3 试验结果与分析 |
| 2.5 矿物成分对热传导性能的影响 |
| 2.5.1 试验材料 |
| 2.5.2 试验方法与过程 |
| 2.5.3 试验结果与分析 |
| 2.6 游离氧化铁对热传导性能的影响 |
| 2.6.1 试验材料与方法 |
| 2.6.2 试验结果与分析 |
| 2.7 温度对热传导性能的影响 |
| 2.7.1 试样制备 |
| 2.7.2 试验方法 |
| 2.7.3 试验结果与分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 考虑温度影响的热传导系数预测模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Tarnawski经验模型 |
| 3.3 Gori模型 |
| 3.4 IPCHT模型 |
| 3.5 半经验半理论预测模型建立 |
| 3.6 新模型参数分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 竖直地埋管传热特性的模型化试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验材料 |
| 4.3 模型化试验装置的研制 |
| 4.4 试验方案与过程 |
| 4.4.1 试验方案 |
| 4.4.2 试验过程 |
| 4.5 模型试验结果及分析 |
| 4.5.1 运行模式对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.2 地层初始状态对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.3 热负荷对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.4 桂林岩溶区地质分层对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.5 岩溶地下水渗流对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 地下水渗流作用下竖直地埋管换热器的传热数值分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 考虑地温梯度影响的三维热渗耦合模型 |
| 5.2.1 基本假设 |
| 5.2.2 三维热渗耦合控制方程 |
| 5.2.3 初始及边界条件 |
| 5.3 热渗耦合模型验证 |
| 5.3.1 模型参数取值 |
| 5.3.2 网格划分独立性检验 |
| 5.3.3 对比分析实测与模型计算结果 |
| 5.4 影响因素分析 |
| 5.4.1 地温梯度的影响 |
| 5.4.2 渗流速度的影响 |
| 5.4.3 渗流温度的影响 |
| 5.4.4 渗流方向的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 高温下竖直地埋管换热器的储热数值分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 考虑温度变化影响的三维热湿耦合地埋管换热模型 |
| 6.2.1 基本假设 |
| 6.2.2 高温储热下热湿耦合控制方程 |
| 6.2.3 初始及边界条件 |
| 6.3 模型验证 |
| 6.3.1 土水特征曲线预测 |
| 6.3.2 模型参数取值 |
| 6.3.3 网格划分独立性检验 |
| 6.3.4 实测与热湿耦合模型预测结果比较 |
| 6.4 影响因素分析 |
| 6.4.1 储热时长的影响 |
| 6.4.2 储热温度的影响 |
| 6.4.3 地埋管入口流量的影响 |
| 6.4.4 土层初始状态的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 下一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
| 致谢 |
（10）分层和渗流条件下竖直地埋管换热器传热特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 2 分层岩土介质中地埋管传热理论模型和传热规律研究 |
| 2.1 研究思路和物理模型 |
| 2.2 格林函数的获得 |
| 2.3 分层传热理论模型的解析解 |
| 2.4 分层传热理论模型的验证 |
| 2.5 分层传热温度响应规律 |
| 2.6 管群作用下分层传热温度响应规律 |
| 2.7 岩土分层参数对温度响应的影响 |
| 2.8 分层模型适用时间尺度分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 3 渗流岩土介质中地埋管传热理论模型和传热规律研究 |
| 3.1 物理模型及假设 |
| 3.2 格林函数的获得 |
| 3.3 渗流传热理论模型的解析解 |
| 3.4 渗流传热理论模型解析解的验证 |
| 3.5 渗流作用下温度响应规律 |
| 3.6 地面对流效应的影响分析 |
| 3.7 热源尺寸效应的影响分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 分层和渗流条件下地埋管换热器热-渗耦合数值分析 |
| 4.1 数值模型 |
| 4.2 数值模型的验证 |
| 4.3 含渗流分层岩土介质中地埋管传热规律 |
| 4.4 管群作用下含渗流分层岩土中地埋管传热规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 分层岩土介质中地埋管管内流体传热特性实验研究 |
| 5.1 测试原理 |
| 5.2 实验系统 |
| 5.3 岩土分层特征和初始岩温 |
| 5.4 恒热流工况实验结果与分析 |
| 5.5 恒温工况实验结果与分析 |
| 5.6 热响应实验数据和数值模型结果对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 分层和渗流条件下地源热泵系统长期动态性能模拟研究 |
| 6.1 计算模型与方法 |
| 6.2 浅层地温季节性变化规律 |
| 6.3 长期动态性能模拟计算结果 |
| 6.4 浅层地温季节性变化对长期动态性能的影响 |
| 6.5 渗流作用对长期动态性能的影响 |
| 6.6 埋管间距对长期动态性能的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 两层岩土介质中瞬时圆环状内热源的特征值、特征函数及相关量的推导 |
| 附录2 分层岩土介质中地埋管传热解析解的MATLAB计算程序 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、土壤耦合热泵系统地下埋管换热器埋管深度影响因素的模拟分析（论文参考文献）
- [1]户式地源热泵-太阳能供暖系统耦合特性研究[D]. 韩子辰. 河北工程大学, 2021
- [2]中深层U型地埋管热泵系统在严寒、寒冷地区的适用性分析[D]. 左婷婷. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]土壤初温及渗流对多供一回中心回水管换热器影响的研究[D]. 刘典. 太原理工大学, 2021(01)
- [4]土壤蓄热与PV/T耦合系统夏季运行特性研究[D]. 曹亚兴. 东北电力大学, 2021(09)
- [5]基于岩土分层和地下水渗流的竖直地埋管换热器设计优化研究[D]. 李泽锟. 太原理工大学, 2021(01)
- [6]中深层地源热泵原油集输系统的加热特性研究[D]. 陆威俊. 哈尔滨工业大学, 2021
- [7]含水沙土地源热泵相变热源实验研究与数值模拟[D]. 赵晗旭. 燕山大学, 2021(01)
- [8]土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素研究[D]. 闵杰. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [9]红黏土传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响研究[D]. 徐云山. 上海大学, 2020
- [10]分层和渗流条件下竖直地埋管换热器传热特性研究[D]. 张东海. 中国矿业大学, 2020(03)