含湿土壤热湿迁移敏感性规律的研究-动力工程专业论文.docxVIP

Dissertation Submitted to Hebei University of Technology for The Master Degree of Power Engineering RESEARCH ON THE LAWS OF MOISTURE SOIL HEAT AND MOISTURE TRANSFER SENSITIVITY by Yang Jiushun Supervisor: Prof. Wang Enyu December 2014 This work supported by the National Natural Science Foundation of Hebei Province. No. E2013202122；the Scientific Research Foundation of Educational Ministry People Returned ；the Construction of Science and Technology Researching Project in Hebei Province. No. 河北工业大学硕士学位 河北工业大学硕士学位论文 含湿土壤热湿迁移敏感性规律的研究 含湿土壤热湿迁移敏感性规律的研究 I I PAGE PAGE IV 含湿土壤热湿迁移敏感性规律的研究 摘 要 地源热泵技术是在能源与环境问题的大背景下迅速发展起来的一门充分利用可 再生能源的绿色节能、无污染的既能用于冬季供暖又能用于夏季制冷的新型空调技术。 浅层地源热泵技术被认为是能够有效利用地热能的技术，具有较好的经济性，地下埋 管储热应用范围比较广泛，探索含湿土壤热湿迁移敏感性规律对于地下埋管在土壤储 热问题上的优化设计及应用具有重要的工程实际意义。 本文建立了研究土壤热湿迁移的一维试验装置。在含湿土壤的物理性质和水动力 性质的理论和试验测试研究的基础上，分析得到不同初始体积含水率条件下含湿土壤 热湿迁移的敏感性规律，并重点分析了土壤中水分的重力作用对迁移规律的影响；在 试验基础上建立了相应的纯导热和热湿迁移模型，并利用 FLUEN T 模拟软件，采用有 限体积法针对两种数值模型进行了求解。 研究表明，低温储热条件下，水分的迁移不明显，导致土壤的物性变化较小， 最终使得三种模型的数据结果相差较小；而在高温储热条件下，水分迁移使得各相传 热传质过程中表现出多机制多效应的强烈耦合性，导致土壤的各个物性发生变化，尤 其在近热源 15cm 范围内，水分迁移表现出明显的敏感性规律；当土壤初始体积含水 率小于 15%(饱和度为 40%)时，储热整体温度场与初始含水率成正比，并且水分的重 力迁移作用对于储热温度场的影响较小；初始体积含水率在 25%（饱和度为 67%）范 围内，温度场随着含水率的增加逐渐增大，有利于土壤的储热,高于 25%后土壤整体 温度场随着含水率的提高增加不明显。高含水率工况下，由于温度和温度梯度引起的 土壤水分蒸发扩散冷凝的迁移过程大大地被削弱，水分迁移引起的能量迁移影响作用 减弱。 关键字：含湿土壤， 热湿迁移， 试验， 模拟， 敏感性 RESEARCH ON THE LAWS OF MOISTURE SOIL HEAT AND MOISTURE TRANSFER SENSITIVITY ABSTRACT With the advent of the global energy crisis and environmental problems,a use of renewable energy efficient green energy saving, pollution- free both winter heating and summer cooling of ground source heat pump air conditioning new technology is developing rapidly. The shallow ground source heat pump tec hnology is an effective way for geothermal energy utilization,and has a good economy,and underground heat storage is used widely. Researching on the laws of moisture soil heat and moisture transfer sensitivity has an important engineering practical significance