热渗耦合作用下土壤源热泵地理管换热器的数值模拟

作     者：朱建强 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱卫兵

授予年度：2008年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：土壤源热泵 热渗耦合 换热效果 数值模拟 

摘      要：土壤源热泵是一项以节能和环保为特征的具有发展前景的空调新技术,是国际空调和制冷行业的前沿课题之一。这一技术在国外已走向成熟,但在国内尚处于研究阶段,各项工作正逐步展开,为大力推广土壤源热泵的工程应用打下良好的基础。 地下埋管换热器一直是土壤源热泵技术的研究关键,而土壤内部物理现象复杂,地下水渗流是普遍存在的一种。换热器传热性能受地下水渗流的影响,形成热渗耦合传热过程。在多孔介质理论基础上,做出相应简化,建立了热渗耦合作用下的地下埋管换热器的数学模型。采用数值模拟方法,分析了地下水渗流对埋管换热器换热性能的影响。并进一步分析了渗流存在时管内流体流量、土壤渗透率和土壤孔隙率三个与热渗耦合密切相关的参数对换热效果及土壤温度场的影响。 土壤热量恢复慢削弱了换热效率,必须给予适当的热恢复时间,间歇运行模式能满足这一要求。比较了连续运行与间歇运行两种模式在冬夏两季的换热性能,并分析了间歇运行时土壤的恢复效果,最后还探讨了系统运行周期内土壤需要的热恢复时间。为土壤源热泵系统的应用提供理论支持与技术储备。