基于防止热污染的湖南地区滞流水体热承载能力研究

水源热泵由于其良好的节能性,近年来得到越来越广泛的应用,但如果应用不当会造成水体的热污染,影响水体的生态环境。以用于水源热泵的湖南地区滞流水体作为研究对象,以防止热污染作为出发点,利用建立的水温模型研究了湖南地区的滞流水体水温变化规律,计算了湖南地区湖泊水体对水源热泵系统夏季冷凝热的热承载能力与冬季热泵系统从水体取热时水体的供热能力（冷承载能力）,并且对冷热承载能力的影响因素进行了分析。结果表明：深度不足2 m的滞流水体在冬季热承载能力有限,作为冬季热源要谨慎对待;对于湖南地区,夏季水体作为水源热泵的冷源在以5个城市为代表的5个分区中差别不明显,但在冬季使用水体作为水源热泵的热源时,越往南越适合,其中以衡阳为代表的湘东南地区优于其他地区。

开式湖水源热泵系统的水体热承载能力计算方法

在流体运动基本方程N-S方程的基础上,利用水温、质量和能量方程,建立了湖水源热泵系统利用水体水温变化的二维数学模型,并耦合求解得到水体水温的数值解。以夏季取水温度限值为依据,求解出在供冷期间不同负荷特征以及不同初始水温下水体能够承受的最大排热量。通过回归方法,得到水体热承载能力的检验方程。根据工程案例测试数据分析,该计算方法下的理论结果和实际测试结果较吻合,能够应用于湖水源热泵系统的可行性研究。

小型湖泊应用于地表水源热泵时的热承载能力分析

分析了小型湖泊应用于地表水源热泵时的两种热承载能力计算方法——水面温度法和均匀混合法,并采用其计算了杭州小型湖泊应用于地表水源热泵时的热承载能力。计算结果表明:水面温度法较客观地反映了实际的排水混合及水温恢复过程,可信度更高。用水面温度法对7个代表性城市小型湖泊热承载能力进行分析的结果表明:夏季热承载能力在23.4～29.5W/m2之间,冬季热承载能力在31.6～45.7W/m2之间;设计这类系统的关键在于满足夏季热承载能力的约束。

含轴向裂纹管道在氢环境中热承载能力评估

在天然气输送工程中，广泛存在着管道的氢损伤问题。根据内聚力损伤模型，结合权函数方法，通过计算数学裂纹长度，提出了含轴向裂纹管道在温差作用下氢环境中承载能力的评估方法。分析表明，随着裂纹尖端氢的浓度增大，裂纹尖端的内聚力减小，数学裂纹长度增大，管道的承载能力大为降低。裂纹原始长度越大，管道承载能力越低。

闭式地表水源热泵水体热承载能力研究

针对闭式湖水源热泵,以上海市东方绿舟湖水水体为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法对湖水源热泵系统湖水换热端进行了三维模拟,并用实验数据对模拟的正确性进行了验证。模拟结果表明:对上海地区,在水深为4m的水体中,冬季工况中湖水源热泵单个盘管吸热量不大于2700W才能保证水体周平均最大温降≤2℃,夏季工况中湖水源热泵单个盘管放热量不大于2500W才能保证水体周平均最大温升≤1℃。当盘管换热量为1600W时,冬季工况下盘管距湖底距离不大于1.8m,夏季工况下盘管距湖底的距离不大于1.6m时才能满足《地表水环境质量标准》中规定的水体热承载力规定,不会对受纳水体环境造成热污染。

土壤源热泵换热区热承载能力影响因素分析

基于上海地区某土壤源热泵试验场,建立三维垂直地埋管换热器支路传热模型,分别分析了地埋管换热器结构、管内流体、埋管布置和运行模式四个因素对换热区岩土体热承载能力的影响,结果量化了不同因素的影响程度,以期为土壤源热泵系统的设计提供参考。

地埋管地源热泵换热区岩土体热承载能力评价

为了准确量化岩土体热承载限度问题,针对埋管式地源热泵系统提出一套换热区热承载能力综合评估方法,并将之应用到上海某地下埋管换热试验场,建立地下岩土体与地埋管耦合传热数值模型,并根据试验结果对模型进行校验,基于模拟计算得到5年末场地岩土体允许热承载能力冬、夏季分别为5.06 k W、7.80 kW,相应的延米换热功率分别为42.19 W、64.97 W,评价方法对浅层地热能的合理开发利用具有积极意义。

运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计及性能分析

先进热防护技术是可重复使用运载火箭研制的关键技术之一,具有高结构效率的防热/承载一体化热防护系统是运载火箭极具潜力的备选热防护方案。本文系统地总结了可重复使用运载火箭尾舱段防热和承载两方面的设计要求,设计了一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护系统。开展了运载火箭尾段一体化热防护系统设计,进行了代表性单胞结构的高温环境地面试验,揭示了复合材料一体化热防护系统的防隔热机理。同时施加力学和热流载荷,利用有限元方法对运载火箭尾段进行了热力耦合分析,获得了尾段结构的温度场、应变场和应力场。结果表明:在典型载荷工况下一体化热防护系统内壁温度保持在89.2℃以下,内部最大应力不超过9.53 MPa,安全系数达到1.89。

排热工况下湖水源热泵系统的水体水温计算方法

湖水源热泵利用水体的水温在系统排热或排冷工况下将发生动态变化,水体的水温变化超过水体所能承受的排热或排冷量时,将导致湖水源热泵系统运行不正常甚至瘫痪。在二维初始水温模型的基础上,利用质量和能量方程,建立了水源热泵系统利用水体水温变化的动态模型。通过水流方程与温度方程藕合求解得到水体在带负荷状况下的水温变化模型方程。该计算方法不仅可以为湖水源热泵系统的可行性研究奠定理论基础,也可作为计算利用水体最大热承载能力的前期研究基础。

有限容积的湖水源热泵冬季供暖运行分析

分析了在冬季采暖时重庆大学主教学楼增设湖水源热泵的可行性,对湖水水温水质情况进行了测定,发现水质富营养化较为严重,在湖水进入换热器之前需要对湖水进行净化处理。分析了湖体的热承载能力,并在冬季供暖运行工况下对湖体的逐时温度进行了模拟计算。当重庆1月份内气温平均为5～8℃时,湖水作为蒸发器的循环水不断向热泵机组提供能量,假定湖水初始温度为13.7℃,对1月份逐时水温运行的数值模拟表明:到第24d的时,湖水的温度已降低到4.04℃,蒸发器表面就可能出现结冰而引起机组的冰堵,这将危及换热设备安全,因此必须设置辅助加热器才能保证主楼的采暖。

地表水源热泵系统的水体热污染问题分析

阐述了地表水源热泵水体热污染问题的由来、原因与影响因素,分别探讨了开式地表水源热泵系统和闭式地表水源热泵系统水体热污染的特点,提出了解决该问题的若干技术思路,结合实际项目说明了热污染问题对地表水源热泵的影响并不致命的,既要尊重地表水的"承载力"又不能机械地提倡教条式的"热污染"理论,设计合理的地表水源热泵系统完全可以避免水体热污染问题。

水源热泵在桂林市四湖水系的应用分析

论文分析了国家对水源热泵空调技术的政策支持和水源热泵的发展现状,通过计算和调研分析了在桂林市四湖水系应用水源热泵的经济性和可行性,并理性指出应用中还需要进一步深入研究的特定湖区的热承载能力,以利于水源热泵的良性推广应用。

校园景观水体的构建与地表水源热泵应用

通过对湖南科技大学“月湖”原生水体进行调查,因地制宜,确定了景观水体的布局。通过调查分析“月湖”水温、水质并对月湖水体进行了热平衡计算,为景观水体在热能利用方面的应用提供了依据。为了利用水体中的热能,设计了地表水源热泵系统(取水室、回水口、溢水口)。最后,对湖水源热泵系统的进行了能耗分析,相比常规冷水机组空调系统,全年运行节能率达到16.76%。

地表水地源热泵用景观水体散热特性研究

以利用带喷泉的景观水体作为地表水地源热泵热汇的武汉市某实际工程为例,模拟分析了取排水口位置和取水量对景观水体取水口温度、热承载能力、水温恢复能力的影响。建议增大水域表面积,减小取水量,采用间歇运行方式,优化取排水口位置以保证地源热泵系统较长时间稳定可靠的运行。

湖南某湖水源热泵可行性水体调查与方案分析

对湖南中北部某湖水水深、水温以及水质进行全面调查并且对湖水源热泵方案实施的可行性进行分析。采用湖水温度预测模型预测湖水自然水温,从而详细计算该地区夏季工况湖水热承载能力。提出三种湖水源热泵方案,并分析各个方案的综合效益,选择适用于该新建办公楼的湖水源热泵系统方案。其中湖水多水体串联的方案可以很大程度上起到湖水源热泵空调系统扩容的作用。所以,今后在进行类似地表水源热泵空调系统方案设计时,现场的实测数据与水体串联方案可作为参考与借鉴。

中性点接地电阻器的温度场仿真与实验

针对国产接地电阻器性能较差问题,通过ANSYS有限元仿真软件建立了两种形状的接地电阻器仿真模型,分析了不同截面积的接地电阻器的温度场分布情况和最大允许温升,搭建了大电流实验平台,对接地电阻器进行了热承载实验,实验结果验证了仿真结果的正确性。绘制出一种合金电阻器的最大允许通流密度与电阻截面积的关系,对接地电阻器的研制具有一定指导意义,也为接地电阻器的优化设计提供了重要依据。

长沙地区湖泊水库水温变化及影响因素研究

以长沙地区用于水源热泵的湖泊水库水体作为研究对象,建立一个湖泊水体水温计算模型,通过模型求解结果与实测数据的对比,验证了模型的正确性.利用建立的水温模型研究了长沙地区的湖泊水体水温变化规律及其影响因素,计算出长沙地区湖泊水体冷凝热与取热量热承载能力,并且对冷热承载能力的影响因素进行了分析,其结果可作为以湖泊水体为热源的水源热泵系统的设计参考.