热泵耦合含水层储能技术研究

结合实际工程项目,对对井抽灌热泵耦合地下含水层储能效果进行了研究与评价.结果表明热泵耦合含水层储能系统能够充分利用浅层地能资源,实现冬灌夏用和夏灌冬用的储能作用,节能效果显著.但是,在冷热负荷不平衡的情况下,若系统长期运行会造成采井或灌井周围温度的降低或升高.因此,为了保护地下生态平衡,系统应尽量在冷热负荷均衡的工况下运行.     

热渗耦合的地下水源热泵抽灌井传热数值模拟

基于达西定律,分析了饱和区土壤中地下水源热泵抽灌井传热机制,构建了热渗耦合共同作用下的数学模型,研究了有无地下水渗流及渗流速度对抽灌井周围温度场变化的影响,使用COMSOL Multiphysics软件对建立的模型进行了分析模拟.实例结果表明,该模型具有较好的适用性,为系统的优化设计与参数合理匹配提供了理论支持.     

地下水源热泵采能区水热耦合模型研究

为合理安排地下水源热泵系统的抽灌井布局,利用地下水数值模拟方法,通过Visual MODFLOW软件中的SEAWATV4热运移模块,概化地下水温度场运移过程,建立了符合研究区域水文地质特征的水热耦合数值模型,采用不同的变量对合理井距离进行模拟研究,模拟得出在水温变幅不超过2 ℃的前提下,抽灌量300、800、1 500、2 500 m3/d的合理井距分别为26.5、53.0、80.0、106.0 m,可知温度场的变化范围受井距和抽灌量影响明显并呈一定规律性,应根据水源热泵系统不同的抽灌量要求确定合理的抽灌井距离。     

地源热泵系统工作井优化布设地下水热量运移模拟

以某拟建地下水源热泵系统为例,针对地缘热泵空调系统工作井优化布设问题,通过建立理想的对井抽-灌概念及数学模型,模拟了特定水流及热源条件下抽水、回灌井不同间距夏季运行期间地下水热量运移过程.数值模拟结果表明,抽、灌井不同井间距对热泵系统夏季运行期间地下水热量运移过程影响显著,该方法为优化布设抽、灌井的合理间距提供了实现热泵系统良好运行的理论依据.     

非均质承压含水层混合井数值模拟方法对比研究

针对混合井的数值模拟一直为地下水数值模拟中的难题,通过非均质承压含水层的数值试验,对比分析了各种刻画混合井方法的效果,并提出考虑垂直水力梯度影响的改进导水系数水力梯度法.结果表明,与导水系数权重分配法相比,采用导水系数水力梯度法计算,导水系数较大的含水层分配的流量偏大,而采用Thiem模型法偏小;网格步长对抽(注)水井的模拟结果的影响大于对观测孔的影响.     

多井同期抽灌储能模式咸水层热运移特性研究

基于含水层储能水、热运移的基本理论与控制方程,针对地下咸水层储能过程中渗流溶液密度及粘滞性系数变化显著的特点,对现有的地下含水层储能数学模型进行修正、完善,建立地下咸水层耦合储能模型,探索不同储能模式下含水层温度场变化规律及阶段性热量运移特征。研究结果得到,采用地下原水与去离子水回灌时,在储热运行期与间歇停运期粗粉砂层中热作用半径变化率分别为0.272m/d、0.008m/d,0.348 m/d、-0.04 m/d。在储能阶段,伴随回灌溶液温度上升、盐度降低,地下水渗流速度上升,导致对流换热与热弥散效应增强;间歇阶段,则由于地下咸水与回灌溶液间盐度梯度增大,在分子扩散作用下回灌溶液温度场影响范围减弱。     

地下水源热泵运行时渗透系数对含水层的影响

为减少地下水源热泵运行对地下空间的影响,运用颗粒迁移理论研究了地下水源热泵长期运行时渗透系数对含水层参数变化特性的影响。结果表明,随着地下水源热泵的长期运行,含水层孔隙率和渗透系数的变化特性与渗透系数的初始值无关,而承压水头的变化特性则受渗透系数的影响,渗透速度为影响含水层参数变化的重要因素之一,较小的渗透速度可有效减少地下水源热泵运行对地下空间的影响。     

地下含水层储能模型的数学分析

随着能源危机以及现代城市空调的广泛应用,能源问题已经成为制约现代社会发展的重要问题。地下含水层储能为现代城市能源的短缺以及环境的保护提供了一个很好的解决途径,地下含水层储能不但可以节约有限的能源,也可以减少废气（如CO2、SO2）的排放,而且还可以避免城市热岛效应的发生,从而在很大程度上解决当今城市发展的能源与环境污染问题。介绍了地下水储能的基本原理、目前的应用情况以及含水层储能的初始条件、边界条件,在此基础上建立相关的数学模型,并对其进行了改进。     

地下含水层储能在空调领域的应用

能源危机和热岛效应成为制约城市发展的重要因素。提出利用地下含水层储能技术应对这些问题。首先阐述了含水层储能的基本原理,介绍了地下含水层储能的研究,并将其与传统供热（制冷）方式进行了对比。同时,介绍了含水层储能系统的分类及几种储能类型的优缺点。在上述基础上分析含水层储能的技术难点和在实际应用中遇到的问题,提出了相应的解决办法。最后分析了地下含水层储能技术在空调领域中使用的可行性。     

地下含水层储能技术的应用条件及其关键科学问题

地下含水层储能已成为一项应用日益广泛的实用储能技术,可以很好的应用于大型空调项目。含水层储能系统能够跨季节利用夏季的热和冬季的冷,有效减少化石燃料的使用量进而减少对大气的污染。论述了含水层储能的基本概念、工作原理,分析了地下含水层储能技术的应用条件-水文地质条件、回灌水水质条件,进一步提出了利用地下含水层储能技术需要解决的关键问题,包括储能流体及热前沿的形状和位置、储能位置和含水层的选择、储能过程与环境的作用、储能系统的安全性、可靠性和经济性等。地下含水层储能技术具有节能和环保的重要意义,因而它具有广阔的应用前景。     

深部地层储能技术与水源热泵联合应用工程实例

在详细阐述深部地层储能与水源热泵联合应用技术要点和设计方法的基础上，以天津市地矿珠宝公司改燃工程为实例，介绍了该工程运行系统的设计，并对系统冬季采暖运行实测数据进行了分析。结果表明：深部地层储能与水源热泵联合应用技术是一项与地质构造、水文地质条件、热(冷)负荷需求、室外温度变化、末端散热(冷)设备等多种因素相关的复杂系统。在地质条件和末端散热设备一定的前提下，室外温度是影响供暖系统运行状态参数变化的主要因素，随着室外温度的变化，系统运行参数也随之发生变化，系统运行时各参数之间相互变化规律可为今后相关的工程设计与应用提供有益的参考。     

板式相变贮能换热器传热模型和热性能分析

建立了板式相变贮能换热器的无量纲传热模型。它对流体入口流量、入口温度随时间变化情况和需考虑入口效应及添加肋片的情况均适用。模型解和文献准稳态解吻合。作为算例,藉此模型从各时刻的流体温度、相变界面随空间的分布情况和相变蓄热比、相变传热效率、传热系数、完全相变截面位置随时间的变化情况六个角度分析了一板式相变贮能换热器的相变传热性能。该模型可为板式相变贮能换热器的结构优化设计和热性能分析提供帮助。     

高温肋板式蓄热器蓄/放热特性的数值模拟

采用计算流体动力学方法对高温不锈钢肋板式相变蓄热器的蓄/放热特性进行了数值模拟。分析了多孔肋片和锯齿肋片对蓄热器蓄/放热特性的影响以及载热体入口温度和流量对相变材料熔化和凝固速度的影响,计算结果表明:在该新型肋板式相变蓄热器中,多孔翅片的性能优于锯齿肋片;随着蓄热器传热温差的增大和载热体流量的增加,蓄热器的蓄/放热性能越好;肋片作为换热元件可以很好的提高蓄热器的蓄/放热性能。所得结论可为高温肋板式蓄热器的优化设计提供有益的参考。     

土壤高温储热热湿迁移过程的初步研究

初步建立了土壤高温储热热湿迁移过程的数学模型,并进行了数值求解.结果表明,土壤热湿迁移过程中的湿度场稳定时间明显滞后于温度场,且与土壤类型和水力传导特性等有关.对于水力传导性较差的土壤,在高温储热初期,靠近热源的地方容易产生湿份聚集,使得湿度曲线出现一个短期峰值.与低温储热相比,土壤高温储热时湿度迁移对温度场的影响较大,温度场呈整体降低趋势,降低幅度顺序为:砂土>壤土>粘土.在该文模拟条件下,粘土的热湿迁移过程对于初始湿度的变化不敏感,而砂土的热湿迁移过程则依赖于初始湿度,且影响程度随着初始湿度的增加而增大.     

相变储能堆积床传热特性的研究

基于多孔介质传热理论,建立了储能堆积床的传热模型.在此基础上分析了换热流体流量、温度、单元尺寸、相变材料导热系数和孔隙率等参数对堆积床传热特性的影响.研究表明,提高相变材料的导热系数,增大换热流体温差或减小单元尺寸对堆积床传热速率有明显提高,而提高换热流体流量,增大对流换热系数对传热速率的影响不明显.因而强化相变材料侧的传热过程是提高堆积床传热速率的有效途径.     

相变蓄热同心套管传热模型和性能分析

建立了一种简便的相变蓄热同心套管传热模型,用来求解相变材料在相变过程中流体温度和相变界面随时间和向位置的变化规律,模型中考虑了相变材料导热热阻和有效传热面积随时间和位置的变化,适用于流体入口温度和流量随时间变化的情况,计算值与有关文献值吻合,验证了模型的正确性。藉此模型对文献「７」中相变贮能换热器的储、放热性能进行了模拟分析。     

高温储能系统的传热强化和参数化研究

提出了采用石墨片以强化高温潜热储能系统传热的新结构,并用Fluent软件模拟了该储能系统在释能过程中的瞬态二维传热问题.最后,对影响该潜热储能系统性能的几何和热力参数进行了参数化研究.计算结果表明高温潜热储能系统中增加石墨片能有效地强化传热,并利用计算结果可为高温潜热储能系统进行性能优化设计.     

地下含水层储能的实验分析与模拟

以达西定律为理论基础，建立了模拟地下含水层储能真实环境的实验平台和模拟程序．通过实验数据和模拟程序的拟合，模拟真实环境的地下含水层温度分布和水流运移；以及回灌热水在实验台中流动和传热情况，发现回灌水对含水层的直接影响区域较小，含水层中水的横向流动和传热较为缓慢；含水层中垂向流动和热传递很小，各层间的相互影响作用较小。     

节能的地下含水层蓄热(冷)器

分析了地下含水层蓄热（冷）的特点，阐述了使用含水层蓄热（冷）的系统节能和环保的重要意义，介绍了一些欧洲应用实例。     

低熔点熔融盐管内强迫对流换热的实验研究

利用课题组自行配制的二元混合熔融盐(KNO3-Ca(NO3)2)开展导热油与低熔点熔融盐的管内强制对流实验研究.通过实验得到导热油与低熔点熔融盐的总换热系数,并通过最小二乘法和Wilson分离法得到了管内低熔点熔融盐侧的对流换热系数及其准则关联式.与不同的经典传热关联式对比,最大偏差为+23％.考虑高温熔融盐的变物性特...