地源熱泵U型豎直埋管鉆孔外傳熱模型研究.pdf

1、地源熱泵是解決節(jié)能環(huán)保問題的一大途徑,其鉆孔外區(qū)域的傳熱為非穩(wěn)態(tài)過程,較為復(fù)雜,是現(xiàn)階段地源熱泵設(shè)計(jì)需要解決的一大關(guān)鍵問題,開展地源熱泵鉆孔外傳熱模型的研究,具有重要的實(shí)際意義。針對地源熱泵鉆孔外傳熱模型的研究,本文建立了有、無滲流下單孔解析模型、群孔傳熱解析模型和動態(tài)負(fù)荷解析模型,研究成果對地源熱泵的設(shè)計(jì)具有較高的參考價值。論文主要研究工作如下:
　　 首先,通過格林函數(shù)法,引進(jìn)虛擬熱匯,考慮熱流在鉆孔徑向的空間分布,建立無滲

2、流下單孔有限長圓柱面、圓柱體熱源模型,經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證,本文模型與實(shí)際更為接近。另外經(jīng)誤差分析,在無量綱量1n(F0)小于某數(shù)值下,有限長線熱源、有限長圓柱面、圓柱體熱源模型的差別較大,在1n(F0)超過這一數(shù)值后,三模型相差不大。
　　 其次,考慮地面邊界條件、鉆孔的有限深度,建立滲流下單孔有限長線熱源模型,并進(jìn)行了影響因素分析。由本文模型分析,滲流下游溫升略高于滲流上游。與現(xiàn)有無限長線熱源模型相比,該模型在近地面、鉆孔底部位置,溫

3、升逐漸降低,與實(shí)際更為接近。
　　 再次,在單孔有限長圓柱體熱源模型的基礎(chǔ)上,提出臨界半徑的概念,將積分區(qū)域近似化,建立群孔長期換熱有限長體熱源模型。分析表明,對于群管矩形布置,立方體熱源模型較為精確;對于梅花形布置,圓柱體熱源模型較為精確。該模型計(jì)算結(jié)果精確、過程簡潔,可以在工程實(shí)際中采用。
　　 最后,針對地源熱泵動態(tài)負(fù)荷下的傳熱,建立基于杜哈梅積分的動態(tài)負(fù)荷解析模型,在動態(tài)負(fù)荷函數(shù)關(guān)系已知的情況下,本文模型計(jì)算結(jié)果