基于分层换热模型的基岩地区地埋管换热特性研究的任务书.docx

基于分层换热模型的基岩地区地埋管换热特性研究的任务书
一、研究背景
目前，全球正在经历着环境保护和能源开发的双重挑战。为了应对这些挑战，许多国家都推出了一系列政策来促进可持续的能源开发和使用。地埋管换热技术作为一种环保、节能的新型能源利用方式，因其可以利用地下稳定的地温和地热，而逐渐应用于各个领域，如住宅、办公、商业建筑、学校等。
然而，地埋管换热技术的实际运行效果往往受到许多因素的影响，比如管道长度和径线、土壤热物性以及环境温度等等。特别是在基岩地区，由于地下岩体的热传导系数较低，地温的波动性较大，因此更需要对地埋管换热技术进行深入研究，以优化其性能。
因此，本研究旨在通过建立分层式换热模型，探究岩石地区地埋管换热特性，为该领域的研究提供重要参考。
二、研究目的
1.了解地埋管地源热泵系统的基本组成和原理。
2.了解分层式换热模型的构建原理和方法，确定研究方案。
3.建立基于分层式换热模型的岩石地区地埋管换热数值模拟模型。
4.分析不同季节下岩石地区地埋管换热特性的变化趋势和影响因素。
5.企图为优化基岩地区地埋管系统的设计、运行及管理提供可行的方法和有效的参数建议。
三、研究内容
1.地埋管地源热泵系统的基本组成和原理
介绍地埋管地源热泵的基本组成和原理，包括地埋管、水泵、采暖和供冷系统等。
2.建立分层式换热模型的原理及方法
基于地埋管地源热泵的工作原理和地下换热机理，阐述分层式换热模型的原理及其构建方法。
3.岩石地区地埋管化热数值模拟模型的建立
利用建立的分层式换热模型，建立基于有限元法的岩石地区地埋管化热数值模拟模型，模拟地埋管的温度和操作状况。
4.岩石地区地埋管的换热特性分析
通过对所建立的数值模型的季节性实验结果以及不同操作参数情况的对比，分析地埋管在不同季节下的换热效果，探究其影响因素，如土壤温度、管道长度、管径、流量等。
5.优化基岩地区地埋管系统建议
在分析研究结果的基础上，尝试提出能够优化基岩地区地埋管系统的设计、运行及管理的方法和建议。
四、研究方法
1.理论分析法
通过文献综述、深入分析地埋管地源热泵系统的工作原理、换热机理等，掌握其基本的科学理论。
2.实验方法
利用热电偶和温度探头等工具，设计季节性实验，测量不同季节地埋管换热过程的温度分布和换热效果。
3.数值模拟方法
建立基于分层式换热模型的岩石地区地埋管化热数值模拟模型，并进行参数设置、模拟计算，得到不同条件下的地埋管换热效果。
五、论文框架
第一章绪论
1.1研究背景及目的
1.2国内外研究现状
第二章地埋管地源热泵系统的原理及组成
2.1地埋管
2.2水泵
2.3采暖和供冷系统
第三章分层式换热模型的构建方法
3.1建立分层式换热模型的原理
3.2建立分层式换热模型的方法
第四章岩石地区地埋管化热数值模拟模型的建立
4.1三维有限元法
4.2建立岩石地区地埋管化热数值模拟模型
第五章岩石地区地埋管的换热特性分析
5.1地埋管的季节性实验结果
5.2地埋管的操作参数对换热效果的影响
第六章优化基岩地区地埋管系统的建议
6.1设计参数优化
6.2运行管理优化
第七章结论
参考文献
六、研究意义
本研究将帮助深入了解基岩地区地埋管地源热泵系统的换热特性，并提出针对该地区的运行参数优化建议。这将有助于提高地埋管技术在基岩地区的可行性和效率，并促进建筑节能和减少温室气体排放。此外，本研究的研究方法和结果也可为其他具有类似情况的地区提供理论和实践上的借鉴。