地下水源热泵含水层水头分布及温度场的模拟分析

为使地下含水层能量更好为实际工程所用,进一步保护地下水空间,通过对地下水源热泵系统地下含水层中渗流场的分析,建立一抽一灌(对井抽灌)系统和一抽两灌系统地下水渗流数值模型,应用数值模拟方法对地下含水层渗流场水头分布及温度场进行模拟分析。结果表明:在相同的运行周期内,一抽两灌系统温度场的影响半径相对较小,并且抽灌井周围的等水头线分布较疏,水头变化缓慢,更利于地下水的回灌。尽量使回水井远离取水井,可以有效避免热贯通现象的发生。     

地下蓄能间歇时序影响与作用

在建立大型热源群模型的基础上,研究了地下蓄能负荷周期的控制方式,探索了间歇时序与动态蓄能方式对地下蓄能效果的影响。分析表明,地下蓄能负荷分配的温位幅值分布、间歇周期和循环间断周期等所形成的动态温度场不但在蓄能加热期对蓄能具有明显作用,对于蓄热结束后能量保持期的能量扩散程度也起到一定的影响作用,可以通过可控性扩散传输,达...     

水文地质参数对单井回灌地下水源热泵抽水井温度场影响

采灌区温度差的变化将直接影响到热泵机组的工作效率和工程的持续利用寿命,而采能条件下水文地质参数是温度场演化的重要影响因素.应用FlowHeat有限差分模拟软件,对水文地质参数对承压含水层温度场的影响进行了数值模拟,结果表明：渗透率和孔隙度的综合作用、不同的孔隙度对抽水段温度的影响甚微,但是随着渗透比的升高,即竖直渗透率的降低,抽水温度的变幅不断减小.在其它条件不变时随着含水层的厚度越小,抽水段的温度变幅越大.     

地下含水层的储能和过程特性的分析

根据地下含水层流动和换热过程的特点,以热平衡和热扩散原理为基础,建立了地下含水层储能数值计算模型,对照同层储能采灌试验数据进行了验证。模拟结果和实际观测数据吻合。模型分析了含水层储能循环采灌过程中抽出储能水的温度变化的一般特点。     

同井回灌地下水源热泵热力特性分析

同井回灌地下水源热泵抽水和回灌在含水层同一径向位置不同深度处同时发生,增加了热贯通的可能性,其热力特性分析尤为重要.文章首次建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵冬季运行地下水换热数学模型,并针对典型的细沙含水层进行了数值求解.经过一个冬季的制热运行,抽水平均温度降低了3.6℃.由于对流和热弥散的存在,同井回灌地下水源热泵热影响范围达到了74 m.因此对于地下水初始温度在13℃以上的地区,同井回灌地下水源热泵是适宜的,较大的热影响范围也使得单口抽灌同井具有承担大负荷的能力.     

道路融雪化冰过程冰层的热融特性

通过模拟道路冰层热融过程,实验研究了热负荷、冰层厚度等对寒冷环境下冰层融化的传热规律、温度变化、融冰率和冰融水流变性的影响作用。通过研究融冰率、道路构造层和冰层温度时变规律,探索了热融冰特征。研究表明,冰层热融过程中,融冰率变化经历未融、融化加速和融化减缓3个阶段,每个阶段受热负荷作用影响明显,若采用变负荷加热,可更有利于融冰过程能量利用的综合效果。冰层厚度对路基层温度影响较大,冰层越厚,路基层温度越低。通过提高热负荷,可提升路基层温度,保证道路温度。此外,冰融水流动和移动将产生一定的路基层和路面层温度波动。     

热泵干燥对香菇品质特性的影响

研究了热泵干燥过程中,干燥室内的风温、风速和装载量对香菇品质的影响.结果表明:香菇干燥中粗脂肪、粗蛋白、总糖及维生素C的保留率与风温、风速和装载量都有显著相关性,其中风温和风速对香菇品质的影响较大.综合比较可知,当干燥室内的风温为50℃,风速为3 m/s,装载量为1 500 g时,热泵干燥制得的干制香菇的品质较好.     

高抽巷抽采对采空区漏风规律的影响研究

掌握高抽巷抽采对采空区漏风规律的影响,可为控制采空区漏风量和选取降低采空区遗煤自燃危险性的方法提供指导。利用Fluent软件对有、无高抽巷抽采瓦斯两种情况下的采空区漏风量和采空区内风速分布进行了数值模拟研究。结果表明:没有高抽巷抽采瓦斯时,沿工作面长度方向,由工作面进风端头到接近工作面中部范围内漏风风流由工作面流向采空区;有高抽巷抽采瓦斯时,沿工作面长度方向,几乎全程范围内漏风风流由工作面流向采空区,且有高抽巷抽采瓦斯时漏入采空区的总风量比没有高抽巷抽采时增加了54.7%。     

渗流对地下换热器能量动态蓄存控制的影响

针对地下水渗流旺盛地区的地下蓄能,提出全新的偏置加载控制模式。利用负荷量和温位的双重控制,可更加有效地提高地下蓄能的传热效率,提升蓄能区域的能量保持能力。通过分析可知,在输入能量基本一致的条件下,偏置梯级加载控制比环式梯级加载控制表现出更加明显的蓄能能力和保持潜力。对偏置式动态间歇蓄能方式的研究发现,短间歇蓄能方式在蓄能数量、平均温升和最高温度方面都比长间歇蓄能方式更有利于能量在埋管区域的蓄存、扩散和保持。     

流体加热融雪系统运行对道路结构温度分布特性影响分析

为了明确流体加热道路融雪系统运行对道路结构短期/长期温度分布特性的影响,利用室外足尺试验系统对比分析了普通水泥混凝土路面结构与流体加热道路融雪系统道路结构在温度、温变速率及温度梯度分布特性等方面的差异,阐明了系统运行对道路结构短期/长期温度分布特性的影响规律。结果表明：融雪系统运行初期,快速上升的流体温度对管壁-路面材料界面存在强烈的温度冲击作用;随着系统持续运行,管壁-路面材料界面的温变速率逐渐减小并趋于稳定,且小于普通路面最大温变速率;同时,融雪系统的运行增大了路面结构内部的温度梯度,改变了路面结构一定深度范围内的热量传递方向。融雪系统道路结构年周期温度分布的观测结果表明：融雪系统的运行可在较短的时间内释放大量热能,降低了道路结构内部热量的散失,有效延缓了季节性冰冻地区冬季道路结构温度的降低及冻结深度的发展。     

地源热泵非连续过程地下传热特性及其控制

通过试验和模拟计算,研究了地源热泵在地能利用中实施非连续运行操作过程的地下温度变化规律,并对可变负荷间歇过程进行了研究,指出负荷周期调节可以实现地温变化趋势的控制。通过控制地温变化可使热泵机组运行在有利的温度工况下,提高地源热泵系统的运行性能系数。利用空调系统的经常性非连续运行特点,实现有效的非连续性控制对未来利用地能具有重要的应用价值。     

地下蓄能及其对地热泵系统的作用

着重论述了地下蓄能(UTES)技术发展现状和所面临的问题,包括传热机理的研究,复杂地下环境下不稳定传热的特性以及UTES系统的控制策略等。通过地源热泵系统的竖直钻井中传热的实验和模拟计算,对蓄能的传热作用进行了分析和探讨。结果表明蓄能改变地下蓄能体的能位,并表现为蓄能体温度和分布的变化,这种变化随时间而改变。建议通过模型分析结合实验研究来进一步完善地下蓄能研究工作,推动中国地下蓄能技术的发展。     

有渗流时埋管换热器传热模型

为研究地下水渗流对埋管换热器传热的影响,以移动热源的格林函数为基础,通过引入虚拟热汇,由叠加原理建立热渗耦合作用下的有限长线热源模型.将此模型与有渗流无限长线热源模型和无渗流有限长线热源模型作了对比,比较结果表明该模型计算有渗流时埋管换热器的传热更加合理.针对地下水渗流流速和土壤热物性等对传热影响的分析,表明地下水渗流导致土壤温度场发生变形,渗流速度越大,钻孔壁中点温度越快达到稳态,且稳态过余温度越低;土壤密度和比热越大,土壤导热系数越小,则土壤温度场变形越大.     

感应加热电饭煲涡流场与温度场分析

为了研究感应加热电饭煲的工作情况及相关结构参数对其性能的影响,以一台1 300 W感应加热电饭煲为例,建立了以sus430为主要涡流发热材料的三维电磁场有限元模型,分析了导体中涡流场的分布情况,并分别改变相关结构参数比较涡流功率的变化趋势.利用workbench软件分析研究其温度场,将仿真结果与样机实测温度值对比,验证了仿真方法的正确性.通过有限元法对感应加热电饭煲三维涡流场和三维温度场的研究,为相关感应加热系统的优化设计提供了可靠依据.     

联供模式地下换热器温变及其热泵效能分析

在地下换热器G函数理论基础上,建立了地源热泵热力过程计算模型。研究了地下换热器和热泵运行的基本性能,及其单供和联供的主要差异。通过计算孔井壁面温度及地下换热器进、出口流体温度,对热泵能效比、能耗等热力参数进行了对比分析。以严寒地区和夏热冬冷地区为例,结合冷热负荷需求,研究了冷热单供与联供方式对地下换热器温变和热泵效能的影响作用。     

岩土地下换热器热泵系统长期运行状况预测分析

在岩土地下换热器G函数理论的基础上,建立地源热泵热力系统模拟计算模型,提出了基于模型的系统长期运行状况分析方法。以严寒地区为例研究了近三年冬季供暖过程运行状况,模拟分析了地下换热器进、出口流体温度变化规律、热泵机组能效比和系统能耗特性,并与实测结果进行了对比。结果证明了模型及分析方法可行,可为进一步开展更广泛的预测分析提供有效途径。     

基于受热和受力状态的孔型零件变形研究

采用热力学方法推导出稳态非均匀温度场中孔型零件在受力情况下的热变形公式.实验结果表明,孔型零件的受热变形量不仅与其几何尺寸、材料特性有关,还与所处的温度场和所受外力有关,实验结果也证实了所推导的公式是正确的.     

Numerical analysis on three dimensional temperature field of the gap between piston and cylinder

The three dimensional temperature field of the gap between piston and cylinder was obtained by numerically solving energy equation. The boundary condition of the equation was given in the form of heat transfer coefficient, instead of solving the temperature field of solid parts. The temperature field was calculated both under high speed high pressure condition and low speed low pressure condition. The numerical result was compared to experimental result under low speed low pressure condition and showed good agreement. It was shown that the influence of heat transfer coefficient on film temperature was significant. The adiabatic condition was reasonable under low speed low pressure condition, but invalid under high speed high pressure condition. It was a good way to describe the influence of solid parts on temperature using heat transfer coefficient but avoiding solving the temperature field of solids parts.     

地热利用中的地温可恢复特性及其传热的增强

在地源热泵(GSHP)地能利用中,通过可控间歇过程,恢复地下温度,弥补土壤传热慢的不足。间歇过程可使热量充分扩散及地温得以恢复,提高地下换热负荷,以最少的井孔数布置,最大程度地发挥每一换热单元的换热能力。间歇时间可能改变温度变化的规律和趋势,实现良好的热泵机组运行工况以及系统的配置运行。因此,所提出的可控间歇技术对未来利用和发展地能供热供冷系统具有重要意义和实用价值。