u型地埋管换热器换热性能模拟及试验研究

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1、西南科技大学研究生学位论文U型地埋管换热器换热性能模拟及试验研究年级2012姓名刘超申请学位级别硕士专业供热供燃气通风及空调工程指导老师高理福ClassifiedIndex:TK521U.D.C:697SouthwestUniversityOfScienceandTechnologyMasterDegreeThesisSimulationandExperimentontheThermalPerformanceofU-TypeUndergroundHeatExchangerGride:2012Gandidate

2、:LiuChaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:Heating,Gassupply,VentilatingandAirConditioningEngineeringSupervisor:GaoLi-fuApril.01.2015西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要土壤源热泵从浅层土壤中提取冷(热)量，是目前可利用的对环境最友好和最有效的供冷(热)方式。近年来，人们对热泵技术的研究逐渐增加，而如何提高地埋管换热器的热性能正在成为研究的重点。本论文以西南科技

3、大学新能源改造项目为基础，首先根据相关技术规范的要求，利用专业的岩土热响应测试仪对单U型和双U型地埋管换热器进行了试验测试。采用工程中最常用的斜率法对测试数据进行分析处理，得到了岩土导热系数、容积比热容和钻孔内热阻等。随后利用试验测得的土壤初始温度、U型地埋管换热器供回水温度和流量、耗电量等数据进行计算，得出双U型埋管单位井深换热量和循环效率均高于单U型。最后，采用数值模拟方法对U型地埋管换热器换热性能进行了分析研究。建立和实际尺寸完全相同的三维数值模拟模型，并将试验测得的岩土热物性参数输入三维数值模拟模型中

4、，模拟得出的供回水温度和试验数据吻合良好，验证了模型的正确性。再通过验证后的数值模拟模型，对地埋管换热器的换热过程进行了动态模拟，研究了进水温度和速度、钻井深度、回填材料和土壤初始温度对埋管换热器换热性能的影响。研究指出：地埋管内流体设计进口温度应综合考虑系统能效系数和换热量、设计流速取0.4～0.6m/s为宜、钻孔深度取60m～100m深为宜、回填材料导热系数稍稍大于土壤导热系数为最佳。关键词：土壤源热泵地埋管换热器岩土热响应试验数值模拟试验研究西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractGrou

5、ndsourceheatpumpwhichabsorbsheat(cold)fromtheshallowsoilisthemostfriendlytotheenvironmentandmosteffectivecooling(heating)modeinthecurrentcircumstances.Inrecentyears,peoplegraduallyincreasedtheresearchofheatpumptechnology,andhowtoimprovethethermalperformance

6、ofheatexchangerisbecomingaresearchfocus.Thepaperbasedonthenewenergyrenovationprojectofsouthwestuniversityofscienceandtechnology.Firstofall,accordingtotherequirementoftherelevanttechnicalspecifications,usingprofessionalgeotechnicalthermalresponsetestinstrume

7、nt,testthesingleanddoubleUburiedtubeheattransferperformance.Themostcommonlyusedmethodofslopeinengineeringisadoptedtoanalyzethetestdata，obtainedsoilcoefficientofthermalconductivity，volumetricheatcapacityandtheboreholethermalresistance.Thenusetestmeasuredsoil

8、initialtemperature,thereturnwatertemperatureandflowrateofu-typeundergroundheatexchanger,powerconsumptionandotherdatatocalculate,Theresultsshowedthatdoubleu-typeheatexchanger’sperlinearmeterinheatandene