地埋管周圍土壤熱濕遷移的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)化石能源的消耗，環(huán)境污染和能源危機(jī)逐漸成為當(dāng)今社會(huì)的熱門話題，以此為契機(jī)，綠色可再生的新能源技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注和發(fā)展。由于淺層地?zé)崮芫哂芯G色、可再生的特點(diǎn)，在新能源技術(shù)中有著不可或缺的地位。地源熱泵技術(shù)是淺層地?zé)崮芾玫闹饕绞?，其可以利用少量的高品位能源以獲取大量的低品位能源，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的冷熱源。如今關(guān)于地源熱泵研究已經(jīng)有很多，但是土壤中水分和熱量的遷移對地埋管周圍土壤換熱特性的影響研究還不夠完善。
　　地埋管換熱的

2、主要介質(zhì)是土壤，土壤是一種復(fù)雜的多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中既有固體顆粒，又含有水分，所以土壤中熱量傳遞的過程還包括水分遷移。土壤中的溫度的分布和變化會(huì)影響水分遷移，水分遷移會(huì)使得土壤中的基質(zhì)勢、水分動(dòng)力參數(shù)發(fā)生變化，這種變化又反作用于土壤，從而影響了土壤的溫度分布。本研究搭建了土壤熱濕遷移的實(shí)驗(yàn)裝置，通過對土壤中溫度和濕度的變化進(jìn)行監(jiān)測，研究了進(jìn)口流體溫度、初始體積含水率、運(yùn)行工況對土壤熱濕傳遞特性和溫濕度場分布的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

3、：（1）連續(xù)運(yùn)行工況，土壤溫度變化情況：進(jìn)口流體溫度30℃、40℃時(shí)，水分遷移并不明顯，對土壤溫度的影響較小；進(jìn)口流體溫度50℃、60℃時(shí)，水分遷移明顯，導(dǎo)致土壤溫度有明顯上升；隨著進(jìn)口流體溫度的上升，熱作用半徑有略微擴(kuò)大，基本穩(wěn)定在280mm左右。在溫度場和濕度場的雙重作用下，會(huì)出現(xiàn)體積含水率最大值，隨著土壤初始體積含水率的增加，距離熱源徑向距離小的區(qū)域土壤溫度下降速度減緩；隨著徑向距離的增加土壤溫度受到土壤體積含水率的影響減小。土壤

4、濕度變化情況：土壤初始體積含水率最大值出現(xiàn)在距離地埋管中心最近的位置，且隨著熱量的傳遞而出現(xiàn)遷移現(xiàn)象，但是徑向距離逐漸增大遷移量減小。隨著進(jìn)口流體溫度的升高，同一徑向距離的體積含水率最大值也會(huì)增加，96h升高了2.0%；在相同初始土壤體積含水率條件下，不同徑向距離下進(jìn)口流體溫度的增加使得體積含水率的最大值升高。（2）間歇運(yùn)行工況，土壤溫度變化情況為：隨著進(jìn)口流體溫度的增加，徑向距離相同處的土壤溫度也隨之增加，開機(jī)階段的前12h為土壤溫度

5、上升幅度超過65%，稱為主上升區(qū)；關(guān)機(jī)后第18h土壤溫度恢復(fù)了整體的90%；當(dāng)土壤初始體積含水率增加時(shí)，開機(jī)階段徑向距離相同處的土壤溫度上升幅度更大；關(guān)機(jī)后土壤溫度迅速下降，隨著間歇運(yùn)行時(shí)間的增加土壤的整體溫度會(huì)略有上升但是幅度很小。隨著徑向距離的增加土壤溫度變化的大趨勢是降低的，但是在40~105mm處土壤溫度會(huì)局部上升，105mm后繼續(xù)下降與連續(xù)工況差異不大。土壤濕度變化情況為：隨著土壤初始體積含水率的增加，土壤體含水率最大值隨之增

6、加，開機(jī)時(shí)土壤體積含水率上升至最大值，關(guān)機(jī)后6h土壤體積含水率迅速下降；隨著徑向距離的增加土壤體積含水率逐漸減小，開機(jī)時(shí)75mm處的土壤體積含水率上升幅度最大，關(guān)機(jī)后整體趨勢下降；隨著進(jìn)口流體溫度的增加，土壤體積含水率最大值也隨之增加。變開停比運(yùn)行時(shí)（進(jìn)口流體溫度60℃，土壤體積含水率35%），開停比1:2運(yùn)行模式下，土壤溫度較1:1模式時(shí)下降了1.6℃，與初始土壤溫度相差1.9℃，土壤濕度的變化比1:1模式時(shí)下降至29.2%，在最后一