非恒定加热功率下岩土热物性现场测试技术

摘要

本文建立了非恒定功率钻孔内埋管与周围岩土的换热模型，并结合参数估计方法，在复杂电力供应条件下对地下岩土热物性参数进行现场测试。该方法显著降低了对测试现场的电力供应要求，更适用于工程实际。 开发研制了具有自主知识产权的便携式地下岩土热物性测试仪。测试仪主要由主机、电加热器、循环水泵、管道、流量传感器、电压传感器、电流传感器和温度传感器等组成。该仪器可由一人携带，现场与地埋管联接后，可驱动流体在埋管中循环流动并对其加热，同时完成对加热功率、循环水流量、出入口水温等测量。 开发了用于分析现场测试数据的数据分析软件，其中数据分析主程序和人机界面分别用C和VB两种计算机语言编写。主程序依据非恒定功率下钻孔内埋管与周围岩土的换热模型结合参数估计方法的计算流程进行编写。主程序结合Versual Basic语言开发了友好人机界面，方便用户自主快捷的操作。该套软件可以详细记录工程参数、具有三种参数计算模式。还可以针对不同的工程实际进行验证计算。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 前言

1.2研究现状及文献综述

1.2.1地源热泵简介

1.2.2地下岩土热物性测试方法介绍

1.3测试常用传热模型的介绍

1.4论文工作

1.4.1目标

1.4.2主要研究内容

第2章非恒定功率地热换热器传热模型

2.1常用传热模型比较分析

2.2非恒定功率传热模型建立

2.2.1地热换热器的构成

2.2.2钻孔内传热过程及热阻

2.2.3钻孔外传热过程

2.3目标函数

2.4现场测试数据分析

2.4.1测试过程中电压较为恒定的工程案例分析

2.4.2测试过程中出现断电的工程案例

2.5小结

第3章便携式岩土热物性测试仪

3.1前言

3.2热物性测试仪的总体构成

3.3热物性测试仪的主要部件选择

3.3.1主机

3.3.2流量传感器选择

3.3.3流量传感器选择

3.3.4电功率的测量

3.3.5电加热器

3.4测试仪技术参数及设备介绍

3.5小结

第4章岩土热物性数据分析软件的介绍

4.1现场测试的过程和存取数据

4.2数据分析软件

4.2.1软件系统安装

4.2.2运行测量软件

4.2.3软件界面介绍

4.3工程案例软件分析截图

4.4本章小结

第5章全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况