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超高温井下热管理系统优化设计与实验研究
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作者 田志宾 张嗣祺 +1 位作者 杨庚佳 罗小兵 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期150-156,共7页
为解决测井仪在深井勘探作业中面临的超高温难题,采用Nelder-Mead(单纯形)算法结合有限元仿真的方案,对现有的井下电子器件被动式热管理系统进行结构优化设计.在系统总长度不变的限制下,以电子器件运行温度最低为目标,根据仿真结果不断... 为解决测井仪在深井勘探作业中面临的超高温难题,采用Nelder-Mead(单纯形)算法结合有限元仿真的方案,对现有的井下电子器件被动式热管理系统进行结构优化设计.在系统总长度不变的限制下,以电子器件运行温度最低为目标,根据仿真结果不断调整隔热塞和吸热体的长度.在迭代计算68次后得到最佳的结构参数.仿真结果表明:来自外部高温环境的漏热占热管理系统总储热的60%以上.经过优化后,系统具有更好的热管理性能.环境漏热量下降了10.4%,内部电子器件的工作温度降低了17.06℃.对优化后的超高温井下热管理系统进行实机加工和实验测试,实验结果表明:系统在245℃环境温度下运行19 h后,内部电子器件温度仍低于140℃,验证了系统的实际热管理性能. 展开更多
关键词 测井仪 被动式热管理系统 结构优化 超高温 数值仿真
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移动式地热尾水回灌装置优化设计研究
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作者 丁亮 武佳欣 李洋 《中阿科技论坛(中英文)》 2025年第10期84-88,共5页
地热能作为一种清洁、稳定的可再生能源,其规模化开发利用对于实现“双碳”目标具有重要意义。地热尾水的有效回灌是保障地热田长期可持续开发、维持储层压力、防止环境污染的关键环节。针对固定式地热回灌装置存在的占地面积大、投资... 地热能作为一种清洁、稳定的可再生能源,其规模化开发利用对于实现“双碳”目标具有重要意义。地热尾水的有效回灌是保障地热田长期可持续开发、维持储层压力、防止环境污染的关键环节。针对固定式地热回灌装置存在的占地面积大、投资成本高、适应性差等问题,文章基于前沿工程实践技术,系统探讨了移动式地热尾水回灌装置的优化设计路径。通过整合模块化结构设计、多级动态过滤系统、变频智能加压技术及远程监控平台,装置的回灌效率与工程适应性得以显著提升。工程应用表明,优化后的移动装置水处理能力达300 m^(3)/h,回灌压力精准控制在0.5~8 MPa,转场效率提高70%,为地热资源的可持续开发提供了创新技术支撑。 展开更多
关键词 地热可持续开发 移动式回灌 地热尾水 模块化结构 变频智能加压 远程监控平台
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重力热管中深层地热能开发技术在玉华煤供暖中的应用
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作者 范志海 王一凡 +2 位作者 陈孜虎 惠鹏 李展 《节能》 2025年第2期93-95,共3页
为了获取玉华矿重力热管地热井的采热量,为矿区后续地热井供暖提供设计依据,采用试验研究的方法,对重力热管地热井采热量和热泵供暖系统供热量进行测试,以确定地热井平均供暖能力。结果表明,地热井平均采热量达1154.5 kW,热泵系统供热量... 为了获取玉华矿重力热管地热井的采热量,为矿区后续地热井供暖提供设计依据,采用试验研究的方法,对重力热管地热井采热量和热泵供暖系统供热量进行测试,以确定地热井平均供暖能力。结果表明,地热井平均采热量达1154.5 kW,热泵系统供热量达1521.6 kW,地热井侧循环水温维持在13℃左右,热管工质的温度维持在15℃左右;在供暖季内,热泵供暖量为890~1500 kW,满足末端供暖负荷的需求,供暖效果良好。 展开更多
关键词 可再生能源 地热能开发 地热能供暖 重力热管
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基于响应面法的矿用翅片管空冷器参数优化 被引量:7
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作者 王义江 孙莉 +2 位作者 刘梦涵 杨金宏 王国元 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期279-291,共13页
矿用空冷器是矿井降温系统常用的末端设备,优化矿用空冷器换热性能对提升矿井降温系统能效具有重要意义。采用Fluent建立了平直翅片管矿用空冷器模型,研究了翅片间距、翅片厚度、横向管间距和纵向管间距对传热因子、阻力因子和综合性能... 矿用空冷器是矿井降温系统常用的末端设备,优化矿用空冷器换热性能对提升矿井降温系统能效具有重要意义。采用Fluent建立了平直翅片管矿用空冷器模型,研究了翅片间距、翅片厚度、横向管间距和纵向管间距对传热因子、阻力因子和综合性能评价指标的影响规律;采用Box-Behnken响应面法,分析了双参数协同作用下传热因子、阻力因子和综合性能评价指标变化规律。结果表明:随着翅片间距、横向管间距的减小,以及翅片厚度增加,传热因子、阻力因子和综合性能评价指标逐渐增加;综合性能评价指标则随纵向管间距的增加而先增加后降低;横向管间距、翅片厚度是影响空冷器传热及流动性能最显著的两个参数,而翅片间距、纵向管间距的影响最小;得到了平直翅片管矿用空冷器的最优参数,传热因子提升16.3%、阻力因子增加26.3%、综合性能评价指标提升8.3%。研究结果可为矿用翅片空冷器设计参数优化提供指导。 展开更多
关键词 平直翅片管空冷器 传热 流动 数值模拟 Box-Behnken响应面
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土壤源热泵地埋管侧水系统优化运行研究 被引量:3
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作者 陈鹏旭 许波 +1 位作者 陈振乾 陈翔燕 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期110-117,共8页
本文基于江苏无锡某典型厂房土壤源热泵空调项目的实测数据,以地源侧系统总能耗最低为目标,构建设备模型对地源水泵运行工况进行优化,并与两种传统控制策略的运行效果进行对比,据此提出进一步的优化建议。结果表明:基于负荷的优化控制策... 本文基于江苏无锡某典型厂房土壤源热泵空调项目的实测数据,以地源侧系统总能耗最低为目标,构建设备模型对地源水泵运行工况进行优化,并与两种传统控制策略的运行效果进行对比,据此提出进一步的优化建议。结果表明:基于负荷的优化控制策略,其节能效果要明显优于定频控制策略,冬夏季典型测试日平均节能率分别为28.33%和13.27%,相比于5℃温差变频策略节能了3.61%和2.21%。适当增大地埋管的埋管深度或管径,可以进一步提升该优化控制策略的节能效果。传统的定温差控制策略在负荷率大于60%时,可在5℃基础上将温差增加1~5℃以提升节能效果。 展开更多
关键词 土壤源热泵 地埋管换热器 变流量 供回水温差 节能率
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圆柱形相变蓄热器蓄/放热性能实验研究 被引量:30
6
作者 崔海亭 王振辉 +2 位作者 郭彦书 彭培英 胡禄 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1368-1372,共5页
设计并搭建了以太阳能为热源的圆柱形蓄热器实验台,将封装了相变材料(PCM)的蓄热球体放置在蓄热器中,测量蓄热器进出口和蓄热器内第一~七层的热媒(HTF)温度,对所测温度和流量进行数据采集。分析HTF的进口温度和流量变化对蓄热器热性能... 设计并搭建了以太阳能为热源的圆柱形蓄热器实验台,将封装了相变材料(PCM)的蓄热球体放置在蓄热器中,测量蓄热器进出口和蓄热器内第一~七层的热媒(HTF)温度,对所测温度和流量进行数据采集。分析HTF的进口温度和流量变化对蓄热器热性能的影响。结果表明,随着HTF的进口温度的提高,完成蓄热所需的时间不断减少,蓄热效率得到提高,流速的增加对蓄热的影响不大。初步掌握热媒的流动特性对相变蓄热装置蓄放热过程的影响,为蓄热器的工程应用设计、评价提供参考依据。 展开更多
关键词 蓄热器 蓄放热性能 相变材料 热媒水
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涡旋压缩机闪发器热泵系统的试验研究 被引量:30
7
作者 赵会霞 刘思光 +1 位作者 马国远 刘忠宝 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期377-381,共5页
介绍了涡旋压缩机闪发器热泵系统,并在结构特点方面与对应的过冷器系统作了比较。对研制的闪发器热泵系统原型机进行了试验研究和性能分析。结果表明:随蒸发温度的降低,原型机的制热量有所减少,但减少的速度明显低于普通热泵系统,压缩... 介绍了涡旋压缩机闪发器热泵系统,并在结构特点方面与对应的过冷器系统作了比较。对研制的闪发器热泵系统原型机进行了试验研究和性能分析。结果表明:随蒸发温度的降低,原型机的制热量有所减少,但减少的速度明显低于普通热泵系统,压缩机耗功有所增加,但增加的幅度不大;闪发器系统在低温工况下比过冷器系统可以更有效提高空气源热泵的低温制热性能,是寒冷地区用小型空气源热泵比较适宜采用的系统。 展开更多
关键词 热泵 经济器 闪发器 涡旋压缩机
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单U、双U型埋管换热器换热性能与经济性研究 被引量:25
8
作者 薛玉伟 季民 +1 位作者 李新国 赵军 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期410-414,共5页
结合实际工程建立单U型与双U型埋管换热器实验系统,进行夏季排热和冬季取热实验。以单位井深换热量为评价指标对不同埋管方式的换热性能进行分析比较,得出排热和取热工况下,双U型埋管单位井深换热量均高于单U型。同时,分析了单U与双U型... 结合实际工程建立单U型与双U型埋管换热器实验系统,进行夏季排热和冬季取热实验。以单位井深换热量为评价指标对不同埋管方式的换热性能进行分析比较,得出排热和取热工况下,双U型埋管单位井深换热量均高于单U型。同时,分析了单U与双U型埋管换热器的经济成本构成,采用投资成本指标、静态投资成本差值和投资成本比数等参数,从换热性能和经济成本两方面对地下埋管换热器进行综合评价。 展开更多
关键词 地源热泵 单U、双U型埋管 单位井深换热量 投资成本指标
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地源热泵供暖空调的经济性 被引量:34
9
作者 李新国 赵军 朱强 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期418-421,共4页
地源热泵是利用地表浅层土壤能量 (地下水、土壤或地表水 )作为冬季热泵热源供暖和夏季冷源进行空调的系统 ,地源温度全年相对稳定的特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高。地源热泵是否具有经济竞争性仍是一个非常关键的问题。... 地源热泵是利用地表浅层土壤能量 (地下水、土壤或地表水 )作为冬季热泵热源供暖和夏季冷源进行空调的系统 ,地源温度全年相对稳定的特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高。地源热泵是否具有经济竞争性仍是一个非常关键的问题。该文对地源热泵与传统的供暖空调系统进行经济性比较。首先将地源热泵与传统供暖方式 ,如燃煤、燃油和天然气锅炉进行供暖经济性的比较 ,再将地源热泵与常规电制冷空调方式进行空调经济性的比较 ,然后将地源热泵与锅炉加空调两种方式共四种方案进行综合经济性的比较分析。 展开更多
关键词 地源热泵 供暖 空调系统 经济性
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CO_2跨临界低温地热源水—水热泵的实验研究 被引量:10
10
作者 马一太 李丽新 +1 位作者 刘圣春 王侃宏 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期414-417,共4页
研究用CO2 跨临界循环热泵系统开发低温地热资源 ,详细介绍了CO2 跨临界循环热泵系统的运行机理、装置特点、热源选取。通过低温地热源的模拟实验 ,给出实验最优工况的调节方法 ,这对开发应用CO2
关键词 水热泵 跨临界循环 热泵 中低温地热 二氧化碳 地热
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空气源热泵热水器节流特性实验与分析 被引量:14
11
作者 郭俊杰 吴静怡 +2 位作者 王如竹 张洁 许煜雄 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1017-1021,共5页
对自行开发的空气源热泵热水器在全工况下热力膨胀阀的特性进行了实验研究,结合热力学理论分析了全工况下关键参数的变化规律,分析了过热度在不同环境温度下的变化规律以及造成该现象的原因。分析表明,当热泵热水器在低温工况下工作时,... 对自行开发的空气源热泵热水器在全工况下热力膨胀阀的特性进行了实验研究,结合热力学理论分析了全工况下关键参数的变化规律,分析了过热度在不同环境温度下的变化规律以及造成该现象的原因。分析表明,当热泵热水器在低温工况下工作时,热力膨胀阀就会表现出与在高温环境下不同的工作特性,如何利用这个特点优化蒸发器的过热度设计是一个值得深入探讨的问题。 展开更多
关键词 空气源热泵热水器 阻塞流 过热度
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效率高、环保效能好的供热制冷装置——地源热泵的开发与利用 被引量:57
12
作者 高青 于鸣 《吉林工业大学自然科学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期96-102,共7页
地下浅层地能资源 (包括土壤、地下水、地表水和人类的生产生活低位能量等 )的非开采利用 ,可以通过热泵装置实现供热和制冷的双重作用。地源替代常规空气源 ,充分利用了地温逆变性 (冬暖夏凉 )和常年温变小以及蓄能的特点 ,实现了能量... 地下浅层地能资源 (包括土壤、地下水、地表水和人类的生产生活低位能量等 )的非开采利用 ,可以通过热泵装置实现供热和制冷的双重作用。地源替代常规空气源 ,充分利用了地温逆变性 (冬暖夏凉 )和常年温变小以及蓄能的特点 ,实现了能量的再利用和良好的环保效能。使在北方冬季应用热泵供暖系统成为现实 ,并可实现供热制冷系统一体化。本文概述了国内外该领域的发展状况和该技术的可行性。 展开更多
关键词 供热制冷装置 地能资源 地源热泵 发展状况 工作过程 地温逆变性 环境效能
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西安市主城区地下水源热泵适宜性分区 被引量:12
13
作者 马聪 周维博 李娜 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期156-159,共4页
根据西安市主城区水文地质条件和环境保护条件,建立了西安市地下水源热泵适宜性评价体系,利用最小信息熵原理将主观赋权法(层次分析法)和客观赋权法(熵值法)相结合得到各评价指标的组合权重。在确定了评分体系的基础上,采用综合指数法... 根据西安市主城区水文地质条件和环境保护条件,建立了西安市地下水源热泵适宜性评价体系,利用最小信息熵原理将主观赋权法(层次分析法)和客观赋权法(熵值法)相结合得到各评价指标的组合权重。在确定了评分体系的基础上,采用综合指数法得到西安市主城区水源热泵适宜性分区结果:研究区范围内,地下水源热泵适宜区面积为171.228km2,较适宜区面积为369.234km2,不适宜区面积为160.407km2,禁建区面积为131.002km2。研究结果为西安市水源热泵的规划选址提供了依据。 展开更多
关键词 水文地质条件 水源热泵 组合权重 综合指数法 适宜性分区 西安
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U型管传热量影响因素的数值模拟研究 被引量:15
14
作者 吴玉庭 顾中煊 +1 位作者 马重芳 唐志伟 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期116-118,共3页
地下换热器是地源热泵的重要组成部分,竖直U型管是最常见的地下换热器形式。U型管与土壤间的传热受诸多因素的影响。为分析这些因素对于U型管传热的影响,本文建立了地源热泵竖直U型管地下换热器的三维全尺寸数值模型,在此基础上采用CFD... 地下换热器是地源热泵的重要组成部分,竖直U型管是最常见的地下换热器形式。U型管与土壤间的传热受诸多因素的影响。为分析这些因素对于U型管传热的影响,本文建立了地源热泵竖直U型管地下换热器的三维全尺寸数值模型,在此基础上采用CFD软件FLUENT对U型管的埋管深度、进口水温、管内流速等一系列因素在冬夏不同工况下对U型管传热量的影响进行了数值模拟研究。经过整理分析得出的各种因素对传热量影响可以为优化工程设计提供依据。 展开更多
关键词 U型管 传热 数值模拟
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U型管地下换热系统非稳态传热数值模拟 被引量:12
15
作者 顾中煊 吴玉庭 +1 位作者 唐志伟 马重芳 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期313-315,共3页
地下换热器是地源热泵系统重要的组成部分,单U型管是当前广泛使用的地下换热器形式。本文建立了单U型管地下换热器的真实尺寸三维数值模型,通过模拟结果同试验实测数据的对比,验证了模型的正确性。本文随后对单U型管地下换热器在冬季工... 地下换热器是地源热泵系统重要的组成部分,单U型管是当前广泛使用的地下换热器形式。本文建立了单U型管地下换热器的真实尺寸三维数值模型,通过模拟结果同试验实测数据的对比,验证了模型的正确性。本文随后对单U型管地下换热器在冬季工况下连续运行和间歇运行的换热率进行了数值计算,得出了换热率随时间变化的规律。本文还对连续运行工况下U型管作用半径随时间变化的规律进行了研究。本文得出的结果可以用来指导地源热泵工程的设计。 展开更多
关键词 地源热泵 U型管 传热 数值模拟
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单井回灌地源热泵地下传热数值模型研究 被引量:23
16
作者 李旻 刁乃仁 方肇洪 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1394-1401,共8页
在空间上将单井回灌系统地下传热问题分为井内与井外两部分,通过有限容积法(FVM)分别建立了井内与井外传热的数值模型。利用该数值模型对单井回灌系统的一些重要参数进行了研究,发现热传导和热对流是单井回灌地热换热器的主要传热方式,... 在空间上将单井回灌系统地下传热问题分为井内与井外两部分,通过有限容积法(FVM)分别建立了井内与井外传热的数值模型。利用该数值模型对单井回灌系统的一些重要参数进行了研究,发现热传导和热对流是单井回灌地热换热器的主要传热方式,凡是影响热传导和热对流的地质参数和系统参数都对换热器的传热性能有明显影响。此外,利用现场测试的数据验证了计算结果的有效性。 展开更多
关键词 单井回灌 地源热泵 传热 数值模型
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干热岩热能重力热管采热系统数值模拟研究与经济性分析 被引量:13
17
作者 黄文博 曹文炅 +1 位作者 李庭樑 蒋方明 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1302-1313,共12页
利用超长重力热管开采干热岩热能可以避免增强型地热系统存在的工质损失、腐蚀结垢和井下连通困难等问题;相比于单井井下换热器系统,热管管内液-气相变使得管壁与热储之间的传热温差增大,使用重力热管开采地热能有望获得更高的单井采热... 利用超长重力热管开采干热岩热能可以避免增强型地热系统存在的工质损失、腐蚀结垢和井下连通困难等问题;相比于单井井下换热器系统,热管管内液-气相变使得管壁与热储之间的传热温差增大,使用重力热管开采地热能有望获得更高的单井采热量。本文开发了能对重力热管内部过程与裂隙热储渗流过程进行耦合求解的数值模型,模拟了管长4500 m的重力热管地热系统运行过程,研究了裂隙热储中的流体自然对流对地热系统性能的影响,并与套管式井下换热器地热系统进行了对比研究。进一步分析比较了重力热管、套管井下换热器、增强型地热系统电站的发电成本。研究结果表明,重力热管地热系统单井发电量可达240 kW以上,发电成本约为1.124 CNY/(kW·h),与增强型地热系统电站发电成本接近,优于井下换热器式地热系统;如果利用废弃油气井建设重力热管地热系统,发电成本仅0.644 CNY/(kW·h)。 展开更多
关键词 再生能源 热力学过程 数值模拟 干热岩 重力热管 成本电价
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混合工质用于地热热泵系统的实验研究 被引量:14
18
作者 赵力 涂光备 张启 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期241-245,共5页
针对以 40℃~ 45℃地热尾水为低温热源的热泵系统 ,进行了大量的实验研究。首先 ,在该系统中采用了循环性能较好的低环害混合工质 ,以达到实际运行和环保要求 ;其次 ,根据不同的冷凝器水流量和冷凝器的进口水温 ,总结得出了大量稳定工... 针对以 40℃~ 45℃地热尾水为低温热源的热泵系统 ,进行了大量的实验研究。首先 ,在该系统中采用了循环性能较好的低环害混合工质 ,以达到实际运行和环保要求 ;其次 ,根据不同的冷凝器水流量和冷凝器的进口水温 ,总结得出了大量稳定工况实际样本 ,并绘制了不同水流量和水温下的EER(能效比 )值曲面 。 展开更多
关键词 地热热泵 混合工质 智能控制 能效比 实验
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地源热泵地中换热器的非稳态传热数值研究 被引量:24
19
作者 唐志伟 金楠 闫桂兰 《可再生能源》 CAS 2008年第1期55-58,共4页
竖直U型管经常被用做地源热泵的地下换热器。文章建立了三维数值模型模拟U型管内的流动和地下耦合非稳态传热。使用商业软件GAMBIT和FLUENT构造数值模型并进行数值模拟。为了验证模型的有效性,将U型管出口水温的模拟结果与实测数据进行... 竖直U型管经常被用做地源热泵的地下换热器。文章建立了三维数值模型模拟U型管内的流动和地下耦合非稳态传热。使用商业软件GAMBIT和FLUENT构造数值模型并进行数值模拟。为了验证模型的有效性,将U型管出口水温的模拟结果与实测数据进行了比较:运行中出口水温模拟值稍大于实验值,随着运行时间的增加,两者相差越来越小。该结果显示,对于长时间运行的热泵系统,此模型的模拟数据更加真实可靠。 展开更多
关键词 地源换热器 U型管 数值模拟 传热
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夏热冬冷地区地源热泵长期运行对土壤热平衡的影响 被引量:11
20
作者 赵耀 饶政华 +1 位作者 伊若璇 廖胜明 《可再生能源》 CAS 北大核心 2013年第10期74-79,85,共7页
通过与建筑负荷和热泵机组运行参数的耦合,建立了U型地埋管换热器内对流换热及与其周围土壤换热的三维数学模型。计算得到了夏热冬冷地区地源热泵运行20年的土壤温度场和沿地埋管的热流分布,分析了地源热泵长期运行对土壤热平衡的影响... 通过与建筑负荷和热泵机组运行参数的耦合,建立了U型地埋管换热器内对流换热及与其周围土壤换热的三维数学模型。计算得到了夏热冬冷地区地源热泵运行20年的土壤温度场和沿地埋管的热流分布,分析了地源热泵长期运行对土壤热平衡的影响。研究结果表明,土壤平均温度逐年上升并趋于稳定;随着运行时间的增加,地埋管附近的土壤等温线由水平分布变为倒锥形(供冷季)或锥形(供热季)分布,并在第5年后接近竖直分布;沿进水管的热流密度在供热季逐年上升,在供冷季则逐年降低,且变化幅度逐年减小,最大值出现在4~7 m深处;在靠近地面处存在逆向传热段,在供热季逆向传热段最大深度达1.76 m。该研究对夏热冬冷地区地源热泵的应用与推广具有指导意义。 展开更多
关键词 地源热泵 夏热冬冷地区 热平衡 传热 数值模拟
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