竖直埋管换热器传热计算方法研究开题报告.docVIP

毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目：竖直埋管换热器传热计算方法研究 学 院： 化工装备学院 专业班级： 油气储运工程1001 学生姓名： 肖雪 学 号： 120100931 导师姓名： 姚辉 开题时间： 2013 年 10 月 指导教师评阅意见 指导教师签字： 年 月 日 1.课题背景及意义 1.1课题研究背景、目的及意义 能源是人类赖以生存发展的物质基础。随着经济的稳步发展，能源问题如今已成为世界各国所面临的一个共性问题。随着能源危机的加剧，人们开始清楚的意识到，在合理开发利用常规能源的同时，也要大力发展清洁的可再生能源，这要求人们必须对于社会能源消耗情况要有清楚的认识。随着经济的发展和人民生活水平的大大提高,公共建筑和住宅的供热和空调己成为人们对于能源的普遍需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的30%一40%。而我国的建筑能耗占总能耗的比例也较大,统计资料显示为27.5%,并且这个比例呈现逐年增长的趋势。根据发达国家的经验,随着人民生活质量的改善,建筑能耗所占的比例还将上升,最终达到35一40%。而在建筑能耗中则又以建筑采暖和空调能耗为主,比例超过50%。因此,降低建筑能耗、发展和应用新能源技术是当前研究的重点和热点。 地埋管地源热泵系统是利用大地(地层土壤、地下水)作为热源。但由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度,远高于冬季的空气温度,又低于夏季的空气温度,因此地源热泵可以克服空气源热泵的技术障碍,效率得到大大提高。当系统运行时,冬季通过热泵机组将大地中的低位热能传递转移到需供暖的建筑物内,同时储存冷能量,以备夏用;在夏季，通过热泵机组将建筑物内的热量传输到大地中,对建筑物进行降温,同时储存热量,以备冬用。因此,地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用,提高了空调系统全年的能源利用率。这不仅使得冬季供热效率得到大大提高,而且夏季空调能耗也大大降低。 地埋管地源热泵系统是利用2O0m以内浅层地壳中热量的地源热泵系统,它采用地埋管换热器(geothermal heat exehanger)与大地(地层土壤、地下水)进行换热,规避了地下水地源热泵的问题,同时保留了该系统的优点,有着广阔的适用范围,因此将成为地源热泵供热空调技术的主导形式。[1]本文主要讨论地埋 管地源热泵系统。地源热泵系统由室内部分和室外部分两部分组成,室内部分包括热泵机组和风道系统(或风机盘管系统),与传统空调系统相似;室外部分是地埋管换热器部分(见图1.1)。 地源热泵地埋管换热器的布置的形式主要有竖直埋管和水平埋管两种。水平 埋管在地面挖1一2m的深沟,每个沟中埋设2、4或6根管道。竖直埋管是在地 层中打直径为0.1一0.15m、深度为40一20Om的钻孔,每个钻孔中放置2根或4 根U型管并用灌浆材料填实。竖直埋管换热器比水平埋管可以节省很多土地面积,适合中国地少人多的国情。目前国内的竖直埋管地源热泵系统得到越来越多的应用和研究。 1.2 课题国内外研究现状及趋势 地源热泵是一种清洁、节能和高效的可持续能源利用技术。这项技术最先开 始于1912年,瑞士Zoeny提出了“地热源热泵”的概念。在20世纪40一50年代,美国和欧洲对地源热泵进行系统研究,如地源热泵运行实验研究、地埋管实验研究以及土壤热物性测试研究等。20世纪20年代以来,随着能源危机和环境问题的出现并且日益严重,土壤源热原系统因节能、节水而普遍受到欧美各国等的关注,地源热泵的研究进人了高潮。20世纪80年代初,欧洲先后召开了5次大型 的地源热泵专题国际学术会议。美国在能源部的直接资助下由橡树岭和布鲁克黑 文等国家实验室以及俄克拉荷马州立大学等研究机构开展了大规模的研究[2],为地源热泵的推广起到了重要的作用;到了90年代,计算机的发展又给地源热泵的计算和设计带来了极大的便利,人们对地源热泵的应用及理论和实验研究得到大量的实际运行经验和计算机模型,逐渐形成一整套成型的设计方法和一系列确定地下换热器尺寸的软件。而地源热泵真正意义上的商业应用也只有近十几年的历史。如到1985年为止美国共有1.4万台地源热泵,而1997年就安装了4.5万台,到目前为止共安装了40万台,而且每年在以10%的速度稳步增长。1998年国 商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%,其中在新建筑里面占30%; 据1999年的统计,欧洲的一些国家在家用的供热装置中地源热泵所占比例如下: 瑞土为96%、奥地利为38%、丹麦为27%。 我国近地表低温地热资源丰富,国外学者认为是世界上直接利用地热潜