集群竖埋管地热换热器传热简化分析方法研究

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1、３３单０４３０分类号：ＴＵ８位代码：１密级：无学号：２０１２０３５２０４纖丄“《Ｉ》土曼ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕士学位论文（专业学位）论文题目．集群竖埋管地热换热器传热简化分析方法研究研究生姓名马腾腾ｔ专业学位类别工程硕土专业领域动力工程专业方向建筑热工与能源利用校内导师姓名于明志校外导师姓名ｍｍ学院热能工程学院论文提交日期２０１５年４月２０１５年４月１０日山东建筑大学硕士学位论文题目集群竖埋管地热换热器传热简化分析方法研究国家自然

2、科学基金资助项目（Ｎｏ．５１１７６１０４）计：学位论文５６页表格７个插图３６幅评阅人：指导教师：于明志、学院院长：习乃仁学位论文完成日期：２０１５年４月原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。威，疾日期９０／上．学位论文作者签名：３／／／学

3、位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名：漆威期Ｔｏｌ夕ｌｉＪｌ导师签期Ｉｋ山东建筑大学硕士学位论文摘要利用浅层地热能的地源热栗技术在我国应用越来越广，其中绝大部分为竖埋管系统。地热换热器长期运行时，各个钻孔的换热会受到周围

4、钻孔的影响，即产生热干扰现象，传热过程较为复杂。目前常用的分析方法是基于建立的单孔埋管与土壤间传热模型，在土壤常物性假定的条件下，采用叠加原理分析地埋管取放热在地下土壤中的温度场响应。本文基于有限长线热源模型以及叠加原理编制集群竖埋管地热换热器土壤温度计算程序。在此基础上，研究不同工况下的集群竖埋管土壤温度的简化计算方法。在分析集群埋管换热器全寿命期运行后地下土壤温度场分布特性的基础上，基于传热学基本原理，利用部分埋管周围土壤温度近似相同周期性变化的特点，提出采用集群埋管传热代表性埋管矩阵代替原集群埋管进行传热分析。由于用于分析的埋管数量减少，计算量得

5、以减少一。另外可利用埋管布置的对称性进步减少分析计算的埋管数量。分别以无渗流和有渗流矩阵形式布置的集群竖埋管地热换热器为例，利用该方法进行简化分析。在地质条件、埋管几何参数、负荷及运行条件等相同情况下，可以利用单根埋管的传热影响半径确定集群埋管传热代表性埋管矩阵。本文取距埋管最远处土壤温度扰动为ｏ．ｏｒｃ处可认为是单根埋管传热影响半径。实际工程中，可以根据允许的误差范围选取相应的的温度扰动处做为传热影响半径，以此确定出代表管群的钻孔数。：，数值模型关键词地热换热器，岩土热物性，影响因素＼Ｉ山东建筑大学硕士学位论文ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｉ

6、ｍｐｌｉｆｉｅｄＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＡｎａｌｙｓｉｓＭｅｔｈｏｄｏｆＧｒｏｕｎｄｗｉＭｕ－ＨｅａｔＥｘｃｈａｎｅｒｓｔｈｌｔｉｂｏｒｅｈｏｌｅｓｇＭａＴｅｎｇｔｅｎｇ（ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）ＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＹｕＭｉｎｇｚｈｉＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｕｍｔｅｃｈｎｏｌｏｕｓｉｎｓｈａｌｌｏｗｅｏｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｉｓｍｏｒｅａｎｄｇｐｐｇｙｇｇｇｙｍｏｒｅｗｉｄｅｌｒｏｍｏｔｅｄｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒａｍｏｎｔｈｅｍｔｈｅｍｏｓｔａｒｅｖｅｒ

7、ｔｉｃａｌｂｕｒｉｅｄｉｅｓｓｔｅｍ．ｙｐｙ，ｇｐｐｙＴｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｆｅａｃｈｂｏｒｅｈｏｌｅｗｉｌｌｂｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｂｏｒｅｈｏｌｅｓａｒｏｕｎｄｗｈｅｎｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓｒｕｎｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｉｔｗｉｌｌｇｅｎｅｒａｔｅｈｅａｔｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｈｅｎｏｍｅｎｏｎａｎｄｐｔｈｅｈ