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基于钻孔内多极模型的岩土热物性参数评估方法

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太阳能学报 2017年第12期38卷 3325-3331页

作者：马小威张泉张林锋湖南大学土木工程学院长沙410082

为准确评估地埋管换热器设计中岩土热物性参数,该文基于钻孔内解析传热模型和钻孔外数值传热模型,提出一种岩土热物性参数评估方法。该方法通过钻孔壁面温度耦合钻孔内外换热,求解流体平均温度,在此基础之上采用单纯形法寻优求解岩土导... 详细信息

为准确评估地埋管换热器设计中岩土热物性参数,该文基于钻孔内解析传热模型和钻孔外数值传热模型,提出一种岩土热物性参数评估方法。该方法通过钻孔壁面温度耦合钻孔内外换热,求解流体平均温度,在此基础之上采用单纯形法寻优求解岩土导热系数、热扩散系数及钻孔热阻。并结合实际工程的地源热泵系统热响应测试实验,验证该方法的准确性。相比于纯二维数值模型和p(t)-liner纯解析模型,该方法计算所得的流体出口温度更加接近实测值,其均方根误差分别为0.115、0.252和0.193℃。同时,相比于常用的二维模型,当钻孔内热阻采用多级模型计算时,能够提高计算精度,钻孔热阻误差减少3.9%。

关键词：多极模型导热模型数值模拟岩土热物性 P值平均温度

基于圆柱热源模型的现场测量地下岩土热物性方法

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太阳能学报 2006年第9期27卷 934-936页

作者：赵军段征强宋坤李丽梅天津大学天津300072 中冶京诚工程技术有限公司动务与水资源所北京100000

在埋地换热器圆柱热源模型的基础上采用参数估计法建立了一套可用于现场确定土壤热物性的方法。结合地源热泵系统单井热响应测试实验,计算了地下岩土热物性参数,模拟了管内流体平均温度随时间变化规律,与实验值比较,发现该方法较线热源... 详细信息

在埋地换热器圆柱热源模型的基础上采用参数估计法建立了一套可用于现场确定土壤热物性的方法。结合地源热泵系统单井热响应测试实验,计算了地下岩土热物性参数,模拟了管内流体平均温度随时间变化规律,与实验值比较,发现该方法较线热源法更加接近实际。

关键词：岩土热物性热响应测试圆柱热源模型埋地换热器

基于组态软件、智能模块及PLC的岩土热物性原位测试仪监控系统

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吉林大学学报（地球科学版） 2010年第2期40卷 383-388页

作者：张楠孙友宏王庆华吉林大学建设工程学院长春130026

介绍了应用地源热泵原理对地层的热物性进行原位测试的测试仪自动监控系统。系统通过检测并控制地热孔地下换热器进出口温差,保证恒热流输入。该系统由上位机及下位机系统组成:上位机由工控机作为监测控制核心,装有组态软件,编制整个控... 详细信息

介绍了应用地源热泵原理对地层的热物性进行原位测试的测试仪自动监控系统。系统通过检测并控制地热孔地下换热器进出口温差,保证恒热流输入。该系统由上位机及下位机系统组成:上位机由工控机作为监测控制核心,装有组态软件,编制整个控制系统操作界面和软件系统;下位机由两台AD转换智能模块采集各物理参数,一台可编程逻辑控制器(PLC)对控制动作执行机构进行控制输出。通过对4口地热井的实际工程应用,分别实现了连续72 h对地热孔地下换热器进出口温差的精确控制,控制精度小于0.1℃。

关键词：组态软件智能模块可编程逻辑控制器岩土热物性温度控制 PID控制

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岩土热物性集总热阻计量模型及其求解体系

暖通空调 2012年第3期42卷 103-109页

作者：张茂勇郑良村马宁魏巍郝君张心彬李英健山东亚特尔集团山东省煤田地质局山东科技大学

由于地埋管周围岩土体状况的复杂性及由此导致的回归分析时统计性误差影响等原因,根据现有岩土热物性传热模型及热响应试验不能精确求解岩土热物性。探讨了消除解释变量性质影响的岩土集总热阻分析方法,并通过计量学误差分析体系进一步... 详细信息

由于地埋管周围岩土体状况的复杂性及由此导致的回归分析时统计性误差影响等原因,根据现有岩土热物性传热模型及热响应试验不能精确求解岩土热物性。探讨了消除解释变量性质影响的岩土集总热阻分析方法,并通过计量学误差分析体系进一步建立了岩土集总热阻计量模型,摆脱了相关不确定扰动的复杂影响,将这一传热问题转变为热工计量分析问题,根据逐时集总热阻即可计算出在各种进出口温度及初始土壤温度条件下的逐时单位管长换热量。以多个工程实测结果验证了该模型及其求解体系的有效性。

关键词：岩土热物性传热模型岩土集总热阻计量模型误差分析单位管长换热量

基于现场热响应测试方法的地下岩土热物性分析

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吉林大学学报（地球科学版） 2014年第5期44卷 1602-1608页

作者：刘春雷王贵玲王婉丽蔺文静中国地质科学院水文地质环境地质研究所石家庄050061 中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083

目前获取导热系数的主要方法是现场热响应试验,但该方法缺乏统一的技术标准,导致计算结果可比较性差,难以应用。笔者开展了不同热响应试验设备的原位热物性测试系列试验,分析了测试与数据处理方法对测试结果的影响,探讨了试验过程中需... 详细信息

目前获取导热系数的主要方法是现场热响应试验,但该方法缺乏统一的技术标准,导致计算结果可比较性差,难以应用。笔者开展了不同热响应试验设备的原位热物性测试系列试验,分析了测试与数据处理方法对测试结果的影响,探讨了试验过程中需要注意的问题。结果显示：为减少试验误差,两次热响应试验测试的时间间隔不应少于10d;应尽量避免循环水与岩土介质以外的其他介质产生热量交换;对于恒热流热响应试验,导热系数值与舍弃时间（1.0~12.0h）成正相关关系;而对于定进回循环水温差的热响应试验,导热系数值与舍弃时间（0.0~12.0h）成负相关关系;舍弃时间大于12.0h时,导热系数变化趋于稳定。按统一标准舍弃前12.0h的测试数据进行导热系数计算,6家单位的导热系数计算值都在2.2~2.8W/（m·℃）范围内,测试结果合理可靠。

关键词：地源热泵现场热响应试验岩土热物性

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岩土热物性测试方法和软件开发

岩土热物性测试方法和软件开发

作者：于晓菲山东建筑大学

学位级别：硕士

本文利用一维实心圆柱面热源模型结合参数估计方法建立了一种可用于现场测量确定岩土热物性参数的方法。实心圆柱面热源模型将地热换热器钻孔内部视为有均匀介质填充,并且热量施加在钻孔壁上,这比将钻孔内假设为空洞的空心圆柱面热源模... 详细信息

本文利用一维实心圆柱面热源模型结合参数估计方法建立了一种可用于现场测量确定岩土热物性参数的方法。实心圆柱面热源模型将地热换热器钻孔内部视为有均匀介质填充,并且热量施加在钻孔壁上,这比将钻孔内假设为空洞的空心圆柱面热源模型接近实际情况,也比将U型埋管视为直径为0的线热源模型接近实际。用该方法开发了用于分析现场测试数据的数据分析软件,其中包括友好人机界面和数据分析主程序,分别采用Visual Basic语言和Visual C++两种计算机语言编写,该软件考虑了现场测试数据分析的各个方面,主要包括参数设定、数据读取、计算结果显示、结果曲线显示等功能,使用户可以直观、方便的进行数据分析操作,得到地下岩土热物性参数。并用该方法对实际工程进行了测试分析,结果表明该方法得到的地下岩土平均热物性参数可信,可以用于工程设计。本文对用线热源模型、空心圆柱面热源模型及实心圆柱面热源模型分别对实际工程进行了热物性参数确定,对比分析了采用不同模型时测量时间对钻孔周围岩土导热系数的影响,结果显示当测试结果达到稳定时,采用实心圆柱面热源模型比其余两种模型测试结果更早达到稳定,即测量所需时间短。另外对比分析结果表明,目前现场岩土热物性测量普遍采用的48小时测量时间偏短,应该适当延长测试时间,以便得到更加准确可靠的结果。

关键词：地热换热器岩土热物性实心圆柱面热源模型测量方法人机界面

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岩土热物性测试系统的设计与实现

岩土热物性测试系统的设计与实现

作者：周泉河北科技大学

学位级别：硕士

能源的匮乏促使着绿色、环保的新型能源进入飞速发展的时期,地源热泵技术已经成为目前热门的制冷/制热应用技术。伴随着地源热泵技术应用广泛度的不断提升,浅层地能的开发利用也越来越受到重视。岩土热物性参数是浅层地能开发中必须用... 详细信息

能源的匮乏促使着绿色、环保的新型能源进入飞速发展的时期,地源热泵技术已经成为目前热门的制冷/制热应用技术。伴随着地源热泵技术应用广泛度的不断提升,浅层地能的开发利用也越来越受到重视。岩土热物性参数是浅层地能开发中必须用到的基础数据,它对地埋管换热器的设计有着重要意义。本课题设计并实现了一套岩土热物性测试系统,主要工作包括以下几个方面:首先,为岩土热物性测试仪进行需求分析,主要是根据对河北省地源热泵技术检测中心现有业务的分析和考察,从岩土热物性测试工作的具体特点出发,将本课题拆分为集成控制模块、参数采集模块、数据储存模块三个部分。其中,集成控制模块主要处理通过编程控制来集成测试系统的电气、人机交互以及监控运行等功能。参数采集模块则主要处理在基于程序的集成控制下,通过485/232通讯协议来实现上位机对测试系统各个工作模块的数据采集。同时,在集成控制模块中使用变频技术以达到调节负载,降低功耗,减少损耗,延长设备使用寿命等作用。其次,通过三层架构技术实现了采用人工冷(热)源向岩土体中连续加热(制冷),在检测到对初始岩土体温度测试完成之后,利用集成控制系统开始记录传热介质的温度变化与循环流量。同时通过编程控制实现将各个功能模块的参数实时显示在人机交互界面中。然后,依托河北省科学院能源研究所的复合地源热泵试验台,通过将本测试系统的单独接驳在地源热泵系统的地源侧,在系统稳定运行中完成4个运行周期,取得典型测试数据后,将数据代入现有试验台的数据模型,模拟出按照测试数据推荐值所设计的地源热泵模型,与试验台的实际热泵机组进行冬季制冷工况下的实测值与模拟值的对比,验证本测试系统的科学性。最后,在河北省科学院能地源热泵试验台的多次验证之后,依托河北省地源热泵技术检测中心的实际业务情况,将本测试系统在多项地源热泵的实际工程中投入了应用,充分的体现了本测试系统的科学性与可靠性。不仅为地源热泵工程项目的设计提供了科学的参考与技术支持,还为河北省科学院带来了可观的经济效益。

关键词：岩土热物性编程控制数据库地源热泵

地源热泵地下岩土热物性现场热响应测试方法研究

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流体机械 2011年第9期39卷 57-61,49页

作者：杨卫波朱洁莲谢治祥扬州大学江苏扬州225127

为了准确决定埋管现场岩土热物性值,建立了一套现场热响应测试装置,详细分析了测试原理、装置流程与数据处理方法,并应用所建装置与数据处理模型对一地源热泵工程进行了实测与分析,获得工程所在地土壤原始平均温度为17.7～17.9℃,土壤... 详细信息

为了准确决定埋管现场岩土热物性值,建立了一套现场热响应测试装置,详细分析了测试原理、装置流程与数据处理方法,并应用所建装置与数据处理模型对一地源热泵工程进行了实测与分析,获得工程所在地土壤原始平均温度为17.7～17.9℃,土壤等效导热系数为1.78W/(m.K),等效容积比热容为2580kJ/(m3.K),单位长度钻孔热阻为0.163(m.K)/W。同时,为了提高测试精度,必须采用稳压电源及做好外露管道保温措施,数据处理上应舍弃测试初期10h的测试数据。试验验证表明,本文所建立的地下岩土热物性测试装置与分析模型是可行的,可应用于实际地源热泵工程中地下岩土热物性的测试。

关键词：地源热泵岩土热物性热响应测试地埋管换热器

基于实心圆柱面热源模型的岩土热物性测试方法

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化工学报 2012年第S1期63卷 84-87页

作者：于晓菲于明志张磊方肇洪山东建筑大学热能工程学院山东济南250101 可再生能源建筑利用技术教育部重点实验室山东济南250101

一维实心圆柱面热源模型比现有的线热源模型和空心圆柱面热源模型能更好地描述竖直地埋管换热器与周围岩土的的传热过程。利用一维实心圆柱面热源模型结合参数估计方法建立了一种可用于现场测量确定岩土热物性参数的方法。利用该方法对... 详细信息

一维实心圆柱面热源模型比现有的线热源模型和空心圆柱面热源模型能更好地描述竖直地埋管换热器与周围岩土的的传热过程。利用一维实心圆柱面热源模型结合参数估计方法建立了一种可用于现场测量确定岩土热物性参数的方法。利用该方法对实际工程进行了测试分析,结果表明该方法得到的地下岩土热物性参数可信,可以用于工程设计。

关键词：地热换热器岩土热物性实心圆柱面热源模型测量方法