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热泵技术的发展因其为新能源技术成为世界关注的焦点。采用热泵装置节能,不仅有利于能源的综合利用,还能有效地减少大气污染。本文的绪论部分主要阐述了热泵的发展历史以及热泵的工作原理,介绍了根据热力循环形式的不同和根据热源不同而进行的热泵的分类。提出本文研究的主要内容是对地源热泵地下埋管换热器的传热分析和模型建立以及适合实际需要的地下换热器的设计方法。 第2章针对地下埋管换热器,介绍了地下埋管换热器的分类、材料和管径,分析了地下埋管换热器的性能影响因素。对常用的地下埋管换热器传热模型逐一进行了介绍。 地下埋管换热器是地源热泵系统的重要组成部分,其选择的形式是否合理,设计的是否正确,对整个地源热泵系统能否满足要求和正常的使用关系重大。所以对地下换热器进行研究非常必要。在第3章,通过对匀质的半无限大物体周期性变化边界条件下的温度场进行分析可以得出在不同深度、不同时刻下的土壤温度场的表达式。为了简化计算,便于理论分析,对于钻孔以外土壤部分的传热分析,需要采用非稳态的传热模型分析研究。而在钻孔内部,包括回填材料,管壁和管内传热介质,与钻孔外的传热过程相比较,由于其几何尺寸和热容量要小得多,而且温度变化较为缓慢,因此通常可以忽略其热容量的影响而按稳态传热过程来考虑,建立了钻孔内的一维和二维的热阻模型。 论文的第4章对传热模型进行了分析和对比。钻孔内,二维模型和一维模型一样,随着钻孔半径的增大,U型管内流体至钻孔壁的总热阻在变大;回填材料的导热系数越大,钻孔内总热阻越小。不过,一维模型忽略了钻孔周围土壤导热系数和钻孔中心到U型支管中心的距离的影响,二维模型则很好地考虑到了这些方面。 第5章主要提出地下换热器的设计方法,本文以地源热泵系统地下换热器为研究对象,在研究的过程中,遇到一些与之相关的问题,因为时间和精力的关系,还没能解决,有待进行深一步的研究。