地下岩土热物性测试准确性影响因素与机理研究

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能源短缺和环境污染等社会问题日益加重。地源热泵技术具备节约能源,几乎没有污染的优点而受到广泛的应用。地源热泵系统性能的好坏取决于地下岩土换热器的设计,而地下岩土的导热系数又决定着地下换热器的设计。这是因为地下岩土导热系数的准确性影响系统的钻孔数量,而钻孔数量又会影响系统的初期投资。从而将影响地源热泵技术的普及应用。因此研究影响地下岩土导热系数测量准确性的因素,如回填材料导热系数、埋管管壁的导热系数、埋管管间距、钻孔直径、循环水出入口温度以及加热功率等因素,分析这些影响因素对岩土导热系数测量准确性的影响规律具有重要的现实意义。本文建立了热响应实验测试验证校核实验台和地下换热器的三维数值模型对地下换热器的传热过程进行模拟分析。利用实心柱热源模型结合参数估计法,编写了岩土热物性参数计算程序,在此基础上分析了回填材料导热系数、埋管管壁的导热系数、埋管管间距、钻孔直径、循环水出入口温度以及加热功率等参数测定的准确性对岩土导热系数测量的准确性的影响规律。分析表明:回填材料导热系数测量值对岩土导热系数计算结果影响较大,当回填材料测量值小于真实值时,岩土导热系数计算值将明显大于真实值,反之,岩土导热系数计算值明显小于真实值;埋管管间距的测量值对岩土导热系数计算结果影响较大,当管间距测量值小于真实值时,岩土导热系数计算结果偏大,反之,岩土导热系数计算结果偏小;加热功率测量值对岩土导热系数计算结果影响较大,当加热功率计算值大于真实值时,岩土导热系数计算值会大于真实值,反之,岩土导热系数计算值会小于真实值;埋管管壁导热系数、钻孔直径的测量值和循环水进出口温度的测量误差对岩土导热系数计算结果影响较小。
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