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热反应实验及其应用的研究

作　者: 刘立芳
导　师: 李红旗；丁良士
学　校: 北京工业大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 土壤源热泵系统 有效土壤导热系数 现场测试 热反应实验 回填料
分类号: TU83
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 116次
引　用: 6次
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内容摘要


土壤源热泵系统由于其节能和环保特性,近年来得到了广泛的应用,其应用范围也由最初的住宅和别墅逐渐向大型公用建筑发展。但是由于土壤源热泵系统比其他系统形式增加了地下系统,同时也就增加了钻孔的费用和相关材料的费用,致使系统的初投资大大增加。本文从土壤源热泵所需关键参数——土壤的热物性参数确定的准确性出发,探索一条新的降低土壤源热泵系统初投资过高及减少占地面积的道路。土壤导热系数并非单纯是土壤的导热性能,它是包含了管材、回填料、土壤以及地下水流动等影响在内的一个综合土壤导热系数,我们称之为“有效导热系数”,这个有效导热系数也正是实际上工程所需要的。本文从理论上对现有计算地埋管换热器的模型进行分析,着重介绍在土壤热物性现场测试中的数据处理方法,并对其进行了比较,认为使用数据处理较为简单、实用,并适合工程测试的线热源方法。在测试仪器方面,通过介绍土壤导热系数测试仪的原理,认为电加热法测试仪较为适合现场测试,对测试仪中主要部件的作用及其不可或缺性进行分析,并且通过在实验中不断改进来进行优化。测试仪的自动控制系统是导热系数测试仪中不可或缺的一部分,其主机软硬件都有一定要求,其中输入功率控制是重中之重,它是影响测试仪器结果误差的最主要参数。对于热反应实验,通过对现场测试及测试结果进行分析,指出测试中几个需要特别注意的参数,并通过对实验数据的后期处理分析后给出各参数的推荐值。本文还从管材、管径、U型管类型、回填料、钻孔深度等几个不同的层面分别入手对测试结果进行比较,分析其对测试结果的影响。文章最后进行测试系统误差分析,给出热反应实验现场测试系统的误差范围,定义其测试精确度,希望能够为工程应用提供一个较为可靠的依据,并提出了今后改进的方向。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题背景  8-10
  1.2 国内外研究及使用现状  10-14
    1.2.1 国外研究及使用现状  10-12
    1.2.2 国内研究及使用现状  12-14
  1.3 本课题的研究来源及研究内容  14-15
    1.3.1 本课题的研究来源  14
    1.3.2 本课题的研究内容  14-15
  1.4 本人在本课题中所做的工作  15-16
第2章 理论基础及数据分析方法  16-28
  2.1 理论基础  16-20
    2.1.1 线热源理论  16-17
    2.1.2 圆柱源理论  17-19
    2.1.3 能量平衡理论  19-20
  2.2 数据分析方法  20-27
    2.2.1 线热源方法  21-23
    2.2.2 圆柱源方法  23-26
    2.2.3 ORNL / Shonder and Beck方法  26
    2.2.4 OSU数值方法  26-27
  2.3 方法比较  27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 实验装置及组成  28-37
  3.1 实验装置  28-31
    3.1.1 实验原理  29-30
    3.1.2 实验系统组成  30-31
  3.2 测试对象及测试仪表  31-32
    3.2.1 温度  31
    3.2.2 流量  31-32
    3.2.3 输入功率  32
    3.2.4 钻孔深度  32
  3.3 自动控制系统  32-36
    3.3.1 控制系统构成  32-33
    3.3.2 主机软硬件  33-34
    3.3.3 输入功率控制  34-35
    3.3.4 控制界面  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章 热反应实验分析  37-56
  4.1 测试现场概况  38-41
    4.1.1 实验位置  38-40
    4.1.2 地质情况  40-41
  4.2 测试中几个重要参数  41-51
    4.2.1 测试时间长度  41-43
    4.2.2 输入功率质量  43-44
    4.2.3 数据起点  44
    4.2.4 未受扰动土壤温度的测量  44-46
    4.2.5 重新开始测试所需时间  46-48
    4.2.6 进、出口温度的确定  48-51
  4.3 实验过程及结果  51
  4.4 影响因素分析  51-55
    4.4.1 U型管管径  51-52
    4.4.2 U型管管材  52
    4.4.3 U型管类型  52-53
    4.4.4 回填料  53-54
    4.4.5 钻孔深度  54-55
    4.4.6 分析结果  55
  4.5 本章小结  55-56
第5章 系统误差分析  56-60
  5.1 误差分析理论  56-57
  5.2 主要参数误差  57-58
    5.2.1 功率测量误差  57
    5.2.2 深度测量误差  57-58
    5.2.3 导热系数测量误差  58
  5.3 测试系统误差  58-59
  5.4 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-67
附录1 实验钻孔功率变化  67-71
附录2 实验钻孔温度变化  71-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备
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