太阳能地下混凝土存取热试验研究与数值模拟

发布时间：2020-04-14 12:26

【摘要】：热能是现有能源结构中最重要的能源之一,但太阳能和工业余热、废热等都存在着间歇性和稳定性差的特点,从而导致了在一定程度上无法有效的加以利用。针对这一问题,本文建立了太阳能地下混凝土存取热试验平台,通过地下混凝土桩存储太阳能热,利用热泵来取热,并对存取热过程中,地下混凝土桩及其周围土壤温度场的变化规律进行了研究。本文首先在混凝土储热桩的基础上,结合聚焦式同步跟踪太阳能集热系统和热泵取热系统,建立了太阳能地下混凝土存取热试验平台,并研究了相关的数据采集系统和自动控制系统。然后,利用有限元软件ANSYS建立了地下混凝土桩内埋管换热器的瞬态传热模型,对混凝土桩内埋管换热器与混凝土的换热进行数值模拟,分析了不同工况下地下温度场的变化和埋管换热器的热作用半径；研究了间断取热模式、连续取热模式、不同混凝土热物性、不同热流密度、不同埋管间距对混凝土存取热效果的影响。最后,通过太阳能地下混凝土储热和取热试验,对比分析不同工况下地下温度场的变化规律,对模型进行验证,并计算了太阳能集热效率及不同取热工况下混凝土桩的取热效率等。本文的研究为太阳能的存储提供了一种新的思路,太阳能地下混凝土存取热技术不仅可以充分利用地下空间,而且还能有效降低环境污染和二氧化碳的排放,具有重要的现实意义。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK512

【引证文献】