地源热泵U型管地下换热器的准三维模型

为了模拟地源热泵U型管地下换热器的运行工况，通过耦合不同方向的低维模型，在换热器进水口的边界处引入换热功率函数作为边界条件。求和平均管壁各点到区域中心的距离来计算线热源到区域中心的距离。从而建立一准三维传热模型，并运用有限体积法求解。模拟结果与试验结果的最大相对误差为3．48％。平均相对误差1．33％，精度满足工程要求。而且随着运行时间的推移，相对误差呈减小趋势。运用该模型模拟得到的U型管管内流体温度分布情况表明，钻孔深度为40m时，进水支管与出水支管的温升比为1．34；钻孔深度为80和120m时该比值分别为1．90和2．77，而出水支管的温升几乎相同：说明增加钻孔深度会加剧U型管2支管之间的热短路。     

有渗流地埋管传热模型及快速算法

考虑地下水渗流的地埋管传热模型能更精确地描述地埋管换热的实际工况，现有的考虑渗流的地埋管传热解析模型计算繁琐耗时.提出了计算速度更快的g-函数解析解，并利用该解析解进行模拟分析. 结果表明，新的解析解在保证合理计算精度的同时，计算速度有了显著提高，钻孔壁中点温度g-函数较积分平均温度g-函数计算值偏大. 在阶跃热流作用下，地下水渗流能显著改善地埋管换热工况. 多钻孔埋管布置方式对钻孔域温度场有较大影响.     

非稳态环境对埋地管道传热的影响

根据热平衡原理和半无限大区域温度分布公式，用数值模拟方法探讨了在外界非稳态环境影响下埋地管道温度场的变化规律，该数学模型充分考虑了由于外界非稳态环境温度变化导致的土壤热物性变化对埋地管道温度场的影响，同时把无限大区域化为有界区域，大大提高了计算速度和计算精确度。     

地源热泵长期运行对生态环境的影响

基于解析解理论,得出垂直埋管周围土壤温度场分布解析表达式。分析当钻孔外传热达到稳态时,钻孔壁温度的变化,由此分析土壤温度变化,得出土壤温度持续变化对大地热流及土壤本身的物性参数的影响,并会造成对土壤中微生物环境、植物生存环境的影响,进而会影响到整个生态环境。最后,提出在地源热泵推广过程中应注意的问题及采取的相应措施。     

埋地管道传热试验方案

根据相似理论设计埋地管道传热试验,并模拟沙箱底部及顶部环境、热油及沙子含水情况,研究热油管道周围沙体的温度分布,以解决实际生产中所遇到的热油管道稳态输送与停输后的非稳态温降场的问题。该试验装置可以模拟管道在不同状态下的温度分布情况。     

石家庄地区地源热泵与太阳能复合空调系统的应用研究

针对我国北方地区地源热泵空调系统普遍存在的热平衡失调问题,设计了一款地源热泵与太阳能复合空气调节系统,并于2010年在石家庄市的老年公寓工程改造中应用。结果表明该系统效果良好,改造后比改造前地埋管换热器初始出水温度提高6℃;最低出水温度提高5℃;地源热泵机组能效比由1.67提高到3.82;冬季运行费用由20元/m2降低至11元/m2;该工程冬季总运行费用由5万元降低至2.75万元。该实例证明该系统结合了地源热泵和太阳能的各自优点,在石家庄地区应用效果明显,并且用于太阳能系统的初投资4.5万元一年后已收回成本,有推广应用的价值。     

地源热泵系统在输气站场内的应用及节能分析

输油气站内生活采暖和制冷设备大多是电暖器和空气源热泵,能耗较高.从节能角度出发,分析了地源热泵技术的工作原理、工作过程及其相对于空气源热泵的优势.以北京某输气站为例,根据站内地质、气候特征,按照埋地换热器、负荷、流量设计计算方法,确定设备型号、传热介质类型及地埋管布局,在输气站内设计建造地源热泵系统.按照有关标准,对该系统进行节能监测,并分析其节能效果,结果表明:与空气源热泵相比,该系统节能率为27.62％;与电暖器相比,节能率可达63.81％,节能效果明显,长期运行经济效益可观,具有推广应用价值.     

冻土区埋地输油管道温度场数值模拟研究

冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻害破坏.研究埋地输油管道发生冻害及采取科学有效的方法防止冻害,首先应预测埋地输油管道周围冻土冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系.叙述了国内外学者在冻土温度场与水分场耦合作用这一问题的研究成果和埋地输油管道周围温度场的研究成果,提出了数值模拟埋地输油管道周围冻土温度场的几点建议.     

埋地管道相应启动过程的数值模拟计算

研究了埋地管道周围温度场与水分场的变化关系对管道建设的影响,认为采用数值计算是预测埋地管道周围温度场的有效手段.以我国广泛分布的冻土为背景,对冻结条件下非饱和土壤水、热耦合运移问题进行了研究.探讨了冻结过程中土壤的冻结特性,建立了土壤水、热耦合运移的数学模型,并用有限差分法对土壤冻结过程进行了数值模拟计算.     

地埋管供热对蔬菜大棚土壤温湿度分布影响的模拟研究

目前,热水循环地埋管道成为冬季温室大棚供热的主要途径之一,深入了解地埋管道周围热湿迁移对土壤温湿度分布的影响,有助于指导供热系统的运行调控、营造适于作物生长的环境条件.基于ANSYS Fluent软件搭建三维数值模型,设置土壤体积含水量为UDS,编入水分迁移控制方程,基于实际环境设置边界条件,模拟分析了供热系统启动后9...     

带伴热管的埋地管道土壤温度场数值模拟

分析了带伴热管的寒区埋地管道的几何特性,建立了数学模型。采用有限单元法对管道周围土壤的二维非稳态温度场和热流密度场进行了数值计算,并对输油管与伴热管上部未设保温板的工况进行了计算。对改变保温板的宽度与厚度工况进行了计算,得到了各自的土壤温度场和热流密度场的分布。     

PAM·SAP及其复配对地温和小麦生长的影响

[目的]为干旱、半干旱区农田施用PAM和SAP用量和方法提供理论依据。[方法]通过温室盆栽方法,分析聚丙烯酰胺(PAM)、保水剂(SAP)以及复配对作物根区土壤温度和生长过程的影响。[结果]在0～5 cm层深的土壤中添加PAM和SAP,可以改善根系周边土壤温度,与对照相比,土壤温度最大降幅达2～3℃,但对于添加PAM和SAP后15～20 cm层深的土壤,受阳光辐射强度弱、土壤含水率高且水分堵塞土壤空隙的影响,土壤温度比对照的有所提高,而且由于PAM空间锁水比SAP点状锁水效果更好,PAM的恒温作用要强于SAP。在作物生长初期,PAM和SAP对植物水分的补给作用尤为明显,有效增加作物鲜重和地下干物质积累,地上鲜重、地下鲜重与对照相比高出1～3倍,地下干重与对照相比提高1～2倍。[结论]将PAM和SAP应用在利用地下部分的经济作物和地上部分水分含量较高的作物增产效果会更加明显。     

太阳能提高温室地温装置研究

[目的]提高冬季夜间日光温室的土壤温度,研制内置式太阳能加温装置.[方法]利用蛇形太阳能空气集热器集热结合土壤蓄热的方式,在乌鲁木齐南郊水西沟村德力森蔬菜园8号温室进行了提升地温试验.[结果]当环境温度为-3～- 10℃时,该装置可以使温室土壤10 ～ 20 cm深处的温度平均升高1.5～3℃.[结论]内置式太阳能加温装置能有效提高冬季夜间温室地温,满足作物生长的需要.     

利用简化型多针热脉冲技术原位测定地表热通量

为简化多针热脉冲技术获取地表热通量的测定方法,本研究基于热脉冲技术的方法原理以及传感器的设计准则,提出一种简化型多针热脉冲传感器,并对其田间实地测定结果进行评估。首先利用简化型传感器测定获取了0~50 mm土层热储量和50 mm深度处土壤热通量数据,估算得到地表热通量的动态变化;后与传统组合法(de Vries模型+自校正热通量板法)获取的地表热通量结果进行了对比分析。结果表明:简化型多针热脉冲传感器与传统组合法得到的地表热通量日变化趋势一致,对2种方法的测定值进行回归分析所得直线的斜率为1.09,决定系数为0.98;在测定时期内,简化型多针热脉冲技术获取田间地表热通量的平均绝对偏差为12.33 W/m²。因此,本研究中提出的简化型多针热脉冲技术可以用于准确监测田间地表热通量动态,可为农田水热过程和通量研究提供有效的监测手段。     

日光温室土壤温度变化特征和预报模型研究

[目的]研究日光温室内土壤温度变化规律及其预报模型。[方法]利用徐州地区标准日光温室内外气温和温室内多层次土壤温度观测资料,分析了温室内各层土壤温度的年变化和日变化,并对温室内土壤温度的预报模型进行了模拟和检验。[结果]温室内土壤温度年变化和日变化均呈单峰曲线,下层温度变化振幅小于上层。温室内各层土壤温度（最高值、最低值和平均值）与当日温室外同类型气温的相关性最为密切。以当日和前一日温室外日平均气温、日最高气温、日最低气温为预报因子,建立了温室内同类型不同层次土壤温度预报模型。温室内各层日平均温度的模拟效果优于对应层的最高温度的模拟效果,劣于对应层日最低温度的模拟效果;下层土壤日最高温度和日平均温度的模拟效果优于上层;实测土壤温度在15～30℃模拟效果较好,其他温度段模拟值较实测值偏低。[结论]该研究为日光温室内植物的生长发育环境提供理论依据。     

基于Globe-Logging TDR系统的棉花土壤水分与温度研究

[目的]研究基于Globe-Logging TDR系统的棉花土壤水分与温度的变化规律.[方法]在棉花土壤中分10、20、30以及40 cm土层深度水平埋装一根Globe-Logging TDR测量探针,通过无线网络在线监测7月棉花土壤水分和土壤温度的变化规律.[结论]在不降雨或不灌水的情况下,深层土土壤水分要高于浅层土,深层土的土壤含水率与土壤温度呈反比例关系;当土壤温度高于最低气温时,土壤温度随着土层深度的增加而升高.[结果]该研究可为Globe-Logging TDR系统的推广应用提供参考.     

大蒜热泵干燥生产工艺的研究

[目的]研究不同热泵干燥条件对脱水蒜片质量的影响,以期建立高质量脱水蒜片的热泵干燥生产工艺,为脱水蔬菜中的工业化生产提供参考。[方法]探讨了干燥温度、干燥风速、物料填充量3个因素对蒜片热泵干燥速率的影响,并对产品的复水率、理化指标进行了分析。[结果]干燥温度、风速以及物料装料量都是影响热泵干燥蒜片干燥速率的重要因素。在干燥温度65℃,风速1.8m/min,物料装料量2.6kg/m2,干燥时间6.5h的工艺条件下,脱水蒜片的平均水分含量为5.6%,在复水时间30min时,脱水蒜片的复水率为91.66%,各项理化指标均达到出口标准。[结论]热泵干燥生产的脱水蒜片质量较好,该工艺可以应用于脱水蒜片的工业化规模生产中。