寒区土壤源热泵埋管冻胀安全性分析

针对寒区土壤源热泵所在区域特殊的地理气候环境,适当选取热泵工程中涉及的物理参数和数学物理模型,根据传热学、渗流理论建立寒区土壤源热泵耦合冻结过程的有限元分析模型,利用有限单元法自编程序对大庆油田某土壤源热泵地下埋管所在土体内温度场分布和土体的冻结情况进行仿真计算。并进行热应力分析,确定了土体冻胀过程中地下埋管壁的应力随时间变化情况以及埋管的冻胀位移,以此计算结果来评价寒区土壤源热泵的使用安全性。     

土壤源热泵夏季工况下运行温度场分析

地源热泵技术广泛应用在工业产业和日常活动中,地球不可再生能源日益短缺,地源热泵技术的作用也变得越来越重要。地埋管换热器作为土壤源热泵系统的重要组成部分,其换热效果对热泵运行效率有着非常关键的作用。本文根据地源热泵系统夏季工况运行对周围土壤温度产生的影响,研究埋管周围土壤的温度场变化。对夏季土壤温度场用FLUENT模拟软件进行分析,地埋管周围土壤在地下2m处和地下30m处会有明显的不同。地下土壤在5m以下埋管越深的地方土壤温度越高。     

土壤源热泵U型埋管换热器三维非稳态模拟研究

本文通过运用FLUENT前处理软件GAMBIT,建立土壤源热泵地下U型埋管换热器的三维非稳态模型,先进行稳态模拟,收敛后进行三维非稳态研究,模拟土壤源热泵长期运行地下埋管换热器的换热情况。     

基于耦合法的地埋管换热器设计软件的研发

由于地埋管换热器与土壤换热的复杂性,其设计一直是地埋管地源热泵技术的难点.介绍了一种基于地埋管地源热泵动态模型的设计方法,综合考虑了地下土壤热物性、热泵机组的动态特性及建筑的动态负荷模型等,开发出了具有操作简便、交互界面的软件,为地埋管地源热泵的设计提供技术支持.     

土壤源热泵空调系统的设计应用

本文介绍了北京野生动物救护繁育中心土壤源热泵空调技术的设计应用。重点论述了土壤源热泵空调工程的设计步骤和方法,在实践中通过勘探井的实测数据来确定地下竖直埋管换热系统的换热量及埋管数量,并对钻井、完井及地下换热器的安装技术进行了探讨。     

海水源、地源热泵在青岛应用的可行性

对海水源、地源热泵在青岛地区应用的可行性进行了探讨。青岛的冷热负荷相差不大,适合应用热泵技术。由于青岛地表水、地下水贫乏,不宜采用地表水、地下水源热泵。青岛沿海区域可采用海水源热泵,但在冬季应对海水辅助加热,保证海水进水温度高于15℃。青岛地区的构造侵蚀剥蚀区为坚硬的岩石,不适合采用传统的水平埋管和竖直埋管土壤源热泵,只能采用单井竖直埋管土壤源热泵。青岛地区的地质堆积区可采用水平埋管或竖直埋管土壤源热泵,为减少水平埋管的占地面积和掘土工程量,水平埋管可采用螺旋管或热管技术;竖直埋管设计深度应小于等于30 m,否则经济上不可行;当竖直埋管设计深度大于30 m时,可采用单井竖直埋管土壤源热泵。     

土壤源热泵单元埋管换热器热响应曲线热电比拟分析

从整体用热电比拟法,由土壤源热泵单元埋管换热器的热响应特性曲线推导出了单元埋管换热器性能的工程计算方法.虽然简单、物理概念清晰,但如果和土壤源热泵系统地下换热器在地下取热或放热量累计测量装置相结合,又不失为一种准确的工程计算方法.     

垂直埋管式土壤源热泵埋管周围土壤温度场的数值模拟

应用有限单元法对土壤源热泵地下垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟,其结果与实验测试值吻合较好,根据数值模拟计算程序可给出垂直埋管向地下放热量与埋深、埋管的热作用半径的对应关系,作垂直埋管埋深、数量及间距的设计参考依据。     

土壤源热泵夏季供冷模拟模型的建立与验证

本文以变热流条件下的圆柱源理论为基础,并引入“形状因子”的概念,通过地下埋管换热器的出口水温关联热泵机组和埋管换热器的运行特性,建立起耦合地下埋管换热器和热泵机组运行特性的R134a垂直单U型管土壤源热泵系统模拟模型。对土壤源热泵系统夏季供冷时的间歇工况进行模拟和实验验证。结果表明：模拟值与实验值吻合度较高。此模型对土壤源热泵系统的设计以及能量分析具有指导意义。     

九华山庄二期地埋管地源热泵工程

介绍了九华山庄二期地埋管地源热泵系统的设计、施工、调试以及跟踪测试的情况。阐述了选择复合式系统的理由,指出测试土壤热工参数以及进行地下温度模拟的必要性和确保地下热平衡的重要性。分析了地埋管地源热泵系统的测试结果。     

水平地埋管冬季土壤温度场及换热性能研究

以土壤源热泵水平地埋管为研究对象,建立了水平地埋管的二维数学模型,采用边界离散、保形变换方法对模型进行求解,采用VB编制了水平地埋管及其周围土壤温度场计算软件。运用模型和软件,模拟冬季工况下,水平地埋管及其周围土壤温度场和热流量分布情况。冬季水平地埋管周围土壤温度纵向呈不对称单峰状分布,横向呈完全对称的单峰状分布。地埋管外土壤沿与地埋管同圆心的圆周上温度呈正弦曲线分布。随着位置远离地埋管,土壤温度变化幅度减小。地埋管上部热流量较高,下部热流量较低。给定工况下水平地埋管单位管长换热量模拟值与实验值比较,误差为6.2%,可靠性较高。     

风火山隧道空气与围岩对流换热和围岩热传导耦合问题的三维非线性分析

根据流体力学、冻土学和传热学的基本理论,建立了寒区隧道空气与围岩对流换热和围岩热传导耦合问题的三维计算模型,用Galerkin法进行了有限元分析,进一步编制了有限元计算程序。运用该计算程序对青藏铁路风火山隧道空气与围岩对流换热和围岩热传导耦合问题进行了三维非线性分析。结果表明:运用该计算模型和有限元计算程序,在不知道寒区隧道内气温的情况下,能够正确预测围岩的冻融状态,从而节约现场观测隧道内气温的费用。     

地下水渗流对地埋管换热影响的分析

基于对单井地埋管换热器的数值模拟,本文分析了地下水渗流对地埋管周围土壤温度场及传热热阻的影响.     

某工程大体积混凝土温度场的试验研究

为了控制大体积混凝土的水化热温度,对控制混凝土早期裂缝提供依据,了解温度对混凝土早期力学性能的影响,采用镍铬-镍硅型热电偶传感器对混凝土内部温度场进行了实测.结果表明,混凝土浇筑初期内部温度场沿深度呈抛物线分布,最高温度为58℃,在浇筑后3 d出现,持续1 d左右,混凝土中心与表面最大温差19℃.通过实测的温度场分布情况,可以直接了解混凝土内部温度变化趋势,对控制水化热温度和温度裂缝起指导作用.     

体育场大体积混凝土温度场分析及监控

大体积混凝土因水泥水化热和外约束条件产生应力,混凝土浇筑和养护过程中需采取精细化措施,防止混凝土开裂.文中以吕梁市新城体育中心项目体育场的承台为例,利用midas/FEA有限元软件进行数值模拟,通过在关键位置布设温度传感器和应变传感器,感知和监控混凝土浇筑和养护过程中的温度场和应力场,指导现场混凝土施工和后期的保温保湿...     

火灾下保护层厚度对板的温度场研究

根据热传学原理,借助有限元分析软件ANSYS对火灾下钢筋混凝土板的温度场进行了分析,计算出楼板截面的温度随保护层厚度分布规律,为结构的设计提供了方便。     

公铁两用长江大桥承台大体积混凝土温控防裂研究

采用低水化热的32.5MPa矿渣水泥,掺适量粉煤灰与缓凝高效减水剂配制混凝土,可有效地降低大体积混凝土内部的温升。通过采用Midas Civil软件模拟计算温度场,可提前预测混凝土内部最大温升和发生的时间,同时,结合现场温控巡检仪的监测记录,有利于施工单位及时采取措施,防止温升过高导致混凝土开裂。     

Three-dimensional nonlinear analysis for the coupled problem of the heat transfer of the surrounding rock and the heat convection between the air and the surrounding rock in cold-region tunnel

According to the basic theories of heat transfer, geocryology and fluid mechanics, taking the coupled problem of the heat transfer of the rock surrounding the tunnel and the heat convective between the air in the tunnel and the rock surrounding the tunnel into account, three-dimensional calculating model of the coupled problem are presented. The finite element formulae of this problem are obtained by Galerkin’s method, and the computer program of the finite element is compiled. Using the program, three-dimensional nonlinear analyses for the coupled problem of the heat transfer of the rock surrounding the tunnel and the heat convective between the air in the tunnel and the rock surrounding Fenghuo mountain tunnel on the Qinghai–Tibet Railway are made. The agreement between the calculated results and the in-situ observed data is seen to be very good. The calculated results illustrate that the freezing–thawing situation of the rock surrounding the tunnel can correctly be predicted even if the air temperature distribution along the tunnel is unknown. In thus way, the large cost of in-situ observation for the air temperature in the tunnel can be saved.     

基于面状渗漏热源模型研究西藏江雄水库渗漏

根据江雄水库的坝区地质构造和工程地质状况,通过坝后探测沟的探测结果,发现江雄水库的渗水具有不同的来源,渗漏分布较广。在此基础上,结合钻孔温度探测和地层状况对0+615-0+655段典型渗漏部位进行分析,认为该段渗漏为面状渗漏。研究面状渗漏产生的温度场分布,认为面状渗漏可以看作渗漏平面内垂直于渗漏方向的线热源的叠加,并基于热传导理论和能量守恒原理,推导了面状渗漏热源模型公式。考虑到上述模型在实际应用中存在困难,通过一定的近似简化,提出了基于平面热源法的简化方法,建立了可供于工程应用的简化模型,为工程中复杂的渗漏问题提供了一种新的方法。模型对0+615-0+655段的面状渗漏进行了计算,并将计算结果运用于工程实际,取得了良好的效果,表明其计算结果是可靠的。对模型进行了讨论,分析其优点和局限,认为其能够应用于工程实际的面状渗漏问题的分析和研究,可为类似工程提供借鉴。     

热力地沟衬砌温度场研究

根据一维热传导分析,得出了在稳态情况下的“地沟内空气—混凝土衬砌—土壤”间的一维热传导公式,比较了与《烟囱设计规范》中公式的计算结果。对比分析结果表明所得出的一维热传导公式是可行的。