【摘 要】
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本论文主要对钻孔壁以外的非稳态传热过程进行了系统的分析。 应用格林函数和虚拟热源法对钻孔与地层之间的换热进行了研究,针对原有垂直钻孔埋管换热器的一维线热源传热模
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本论文主要对钻孔壁以外的非稳态传热过程进行了系统的分析。
应用格林函数和虚拟热源法对钻孔与地层之间的换热进行了研究,针对原有垂直钻孔埋管换热器的一维线热源传热模型和空心圆柱面传热模型的不足,提出了实心圆柱面传热模型,并导得了形式简明的解析解。分析了无限长线热源传热模型、有限长线热源传热模型及无限长实心圆柱面热源传热模型在地下换热器传热中的应用和各自的精确度。
数值求解方法在应用方面表现出很大的适用性,对于处理较复杂的问题都能较好的解决,数值计算的精度准、速度快。在实际工程应用中,对于一般的复合介质的问题,得到解析解有困难,可以采用数值解求得温度响应。应用有限差分法对钻孔壁与回填材料之间的传热、钻孔壁与地层之间的传热过程,建立了一维、二维圆柱面热源非稳态的传热模型,通过求出的数值解与解析解分析比较,得出其精确度,拟合出一个简单计算的公式,适用于工程实际设计计算。考虑到解析解无法解决的问题,分析了钻孔内、外介质不同时,对钻孔壁温度变化的影响。
考虑到钻孔铺设垂直管状换热器和开挖埋置水平换热器的成本、精度和复杂工艺,出现了第三种埋管方法“桩埋管换热器”。在目前已有的桩埋管研究中,主要采用把U型管换热器埋于建筑物混凝土桩基中,但这种方式传热面积小、易形成“热短路”的缺点,而螺旋盘管正避免了这些缺点,因此提出桩埋螺旋盘管式换热器。本研究提出的实心圆柱面热源传热模型是分析桩基螺旋盘管换热器传热问题的适当的手段。
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