1.一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器的傳熱計(jì)算方法,其特征是:包括以下步驟:
(1)對(duì)地下水的流速進(jìn)行測(cè)試;
(2)在地下水以三維速度流經(jīng)無(wú)限大均勻介質(zhì)的前提下,確認(rèn)處于介質(zhì)中的以一定強(qiáng)度散熱的點(diǎn)熱源在介質(zhì)中任意一點(diǎn)處引起的溫度響應(yīng);
(3)構(gòu)建地下水以三維速度流經(jīng)單個(gè)樁埋管時(shí)的傳熱模型,獲得當(dāng)具有一定螺旋間距、螺旋半徑和長(zhǎng)度的換熱管埋設(shè)于樁基中形成樁基螺旋埋管地?zé)釗Q熱器后的半無(wú)限大介質(zhì)中除螺旋管外任意一點(diǎn)溫度響應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器的傳熱計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(1)中,采用地下水流速流向測(cè)定儀對(duì)滲流中的地下水進(jìn)行測(cè)試,得到地下水流速的大小和方向。
3.如權(quán)利要求1所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器的傳熱計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(2)中,根據(jù)點(diǎn)熱源在無(wú)限大介質(zhì)中以純導(dǎo)熱方式產(chǎn)生溫度響應(yīng)的格林函數(shù),對(duì)格林函數(shù)加以改變,得到地下水以三維流動(dòng)的方式流經(jīng)地下介質(zhì)時(shí)點(diǎn)熱源引起的溫度響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器的傳熱計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(2)中,在地下水以三維速度流經(jīng)無(wú)限大均勻介質(zhì)的前提下,地下介質(zhì)分布均勻且其孔隙率一致,根據(jù)孔隙率、地下固態(tài)介質(zhì)的體積比熱容、地下水的體積比熱容、地下固態(tài)介質(zhì)和地下水的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算某段時(shí)刻內(nèi)位于(x’,y,’z’)的點(diǎn)熱源在無(wú)限大空間中任意一點(diǎn)(x,y,z)引起的溫度響應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器的傳熱計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(3)中,樁基內(nèi)部埋設(shè)有螺旋換熱管,當(dāng)?shù)叵滤匀S的流速流經(jīng)單個(gè)樁埋管時(shí),綜合考慮導(dǎo)熱和對(duì)流的影響,建立能量方程,列出所對(duì)應(yīng)的初始和邊界條件;將地面的恒溫對(duì)有限長(zhǎng)樁基螺旋埋管的影響加以考慮,并考慮螺旋換熱管和樁基的各個(gè)參數(shù)在換熱過(guò)程中的影響。
6.如權(quán)利要求1所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器的傳熱計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(3)中,利用虛擬熱源法,即認(rèn)為在地下介質(zhì)中存在恒定發(fā)熱的螺旋管,在以地面為對(duì)稱(chēng)面的虛擬的另一半無(wú)限大介質(zhì)中,存在著恒定吸熱的螺旋管,即同時(shí)存在螺旋線熱源和螺旋線熱匯,得到螺旋埋管在三維地下水滲流條件下對(duì)地下介質(zhì)產(chǎn)生的溫度響應(yīng)表達(dá)式,即地下介質(zhì)中除換熱管外任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的溫度響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器的傳熱計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(3)中,得到了單個(gè)樁埋管換熱器在三維地下水滲流條件下對(duì)地下介質(zhì)產(chǎn)生的溫度響應(yīng)表達(dá)式,即可計(jì)算出三維地下水流經(jīng)單個(gè)樁基螺旋埋管時(shí),地下介質(zhì)中除換熱管外任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的溫度響應(yīng)。
8.一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器傳熱計(jì)算方法的驗(yàn)證系統(tǒng),其特征是:樁基螺旋埋管的兩端分別連接恒溫?zé)崴涞倪M(jìn)水口與出水口,所述樁基埋管周?chē)寥啦荚O(shè)有多個(gè)沿樁基埋管的x、y和z軸方向均勻布置的熱電偶,所述熱電偶連接有數(shù)據(jù)采集儀,將所記錄數(shù)據(jù)上傳至電腦,通過(guò)對(duì)比采集的熱電偶的溫度響應(yīng)值與傳熱計(jì)算方法得到的溫度響應(yīng)值,驗(yàn)證和鑒別所提傳熱計(jì)算方法的合理性。
9.如權(quán)利要求8所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器傳熱計(jì)算方法的驗(yàn)證系統(tǒng),其特征是:所述螺旋埋管與恒溫?zé)崴涞倪B接管路上設(shè)置有溫度計(jì)和流量計(jì),所述連接管路上設(shè)置有水泵,控制水流大小。
10.如權(quán)利要求8所述的一種地下水滲流環(huán)境下樁埋管換熱器傳熱計(jì)算方法的驗(yàn)證系統(tǒng),其特征是:所述恒溫水箱內(nèi)設(shè)置有電加熱器,為螺旋換熱器提供循環(huán)熱水;
所述螺旋埋管的管徑、間距和螺旋長(zhǎng)度根據(jù)樁基埋管的尺寸調(diào)整。