地下蓄能体多孔介质传热及其热湿迁移分析

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地源热泵技术及其设计(1)

4）土壤热交换器无需除霜，没有融霜除霜的能耗损失[3]； 5）盘管换热器在地下静态的吸、放热，减小了空调系统对地面空气的热、噪音污染；同时在污染物的排放方面，与空气源热泵相比，相对减少了 40%以上；与电供暖相比，相对减少 70% 以上[4]； 6）运行费用低。据世界环境保护组织 EPA 估计，设计安装良好的地源热泵系统，平均来说，可以节约用户 30～40%的供热制冷空调的运行费用[4]。
2 土壤热交换器的传热分析
2.1 土壤热交换器传热分析模型对于地源热泵系统设计而言，土壤热交换器的传热分析主要是保证在地源热泵整个生命周期
中循环介质的温度都在设定的范围之内，设计者根据这一目标选择土壤热交换器的布置形式并确定埋管的总长度。土壤热交换器传热分析的另一个目的，是在给定土壤热交换器布置形式和长度以及负荷的情况下，计算循环液温度随时间的变化，并进而确定系统的性能系数和能耗，以便对系统进行能耗分析。土壤热交换器设计是否合理，决定着地源热泵系统的经济性和运行的可靠性，建立较为准确的地下传热模型是合理地设计土壤热交换器的前提。设置在不同场合的土壤热交换器将涉及不同的地质结构，包括各地层的材质、含水量和地下水的运动等，这些当然都会影响到换热器的传热性能。此外，土壤热交换器负荷的间歇性及全年吸放热负荷的不平衡等因素，也对其传热性能有重要影响。由于地下传热的复杂性，土壤热交换器热量传递过程的研究一直是地源热泵空调系统的技术难点，同时也是该项研究的核心和应用的基础。
垂直式土壤热交换器的结构有多种，根据在垂直钻井中布置的埋管形式的不同，垂直土壤热交换器又可分为 U 型土壤热交换器与套管式土壤热交换器，如图 5 所示。套管式土壤热交换器在造价和施工难度方面都有一些弱点，在实际工程中较少采用。垂直 U 型埋管的换热器采用在钻井中插入 U 型管的方法，一个钻井中可设置一组或两组 U 型管。然后用回填材料把钻井填实，以尽量减小钻井中的热阻，同时防止地下水受到污染。钻井的深度一般为 30～180m[13]，对于一个独立的民居，可能钻一个钻井就足够承担供热制冷负荷了，但对于住宅楼和公共建筑，则需要有若干个钻井组成的一群地埋管。钻井之间的配置应考虑可利用的土地面积，两个钻井之间的距离可在 4～6m 之间，管间距离过小会影响换热器的效能。考虑到我国人多地少的实际情况，在大多数情况下垂直埋管方式是惟一的选择。

地下蓄能体多孔介质传热及其热湿迁移分析

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技术。热泵将地下与环境用能联系到一起，为地成能开发利用的纽带，是蓄能过程是一个受岩土但
特征影响的复杂多变的传热过同的热特性的几个均匀特性的子区域构成，而在这些子区从
当热泵运行时，但实现供热或供冷，将伴随冷不还
量或热量交替地蓄存于地下，为实现能源可再生化利用提供可能。地下分别作为冬季热源和夏将
季冷源进行冬季供暖和夏季制冷。外利用其他此能量蓄积（太阳能、热、冷等）提高用能系如余余，统的综合效率，地球成为一个良好的蓄能体和使
第７第４期卷
２００８年１２月
热科学与技术
ＪｕｎｌｆＴｅｍａｃｅｃｎｃｎｌｇｏｒａｈｒｌｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｏＳ
Ｖｏ．．１７ＮＯ４
Ｄｅ．０８ｃ２０
文章编号：１７－０７２０）４００ — ６６１８９（０８０ — ３８０
示为
收稿日期：２０ —６０；修回日期：０８０ —６０８０ —２２０ —６２．基金项目：国家自然科学基金资助项目（０７００．５５６３）作者简介：李明（９６）１７一，男，师，讲主要研究方向为可再生能源技术． — ｉｌｎｅ＠ｊ．ｄ．ｎＥｍａｌｉｇｒｌｅｕｃ：ｍｉｕ

多孔介质传热传质理论与应用

多孔介质传热传质理论与应用多孔介质传热传质理论是一种对多孔介质的物理性质的科学研究，因为历史上没有人直接从孔隙结构中去分析传热传质过程，所以这一理论很长时间没有发展。

多孔介质传热传质是物理概念，指在给定介质中发生的热量和物质的传输。

孔介质传热传质理论是以传热学、分子动力学、流体力学等跨学科为基础而建立起来的一种新兴理论，其目的是要研究多孔介质传热传质的形式，有效地利用多孔介质传热传质的原理，为解决各种由多种热力学系统的传热传质问题进行理论研究和实验研究。

多孔介质传热传质理论有很多应用，其中最主要的应用之一是工业热交换器的设计。

此外，多孔介质传热传质理论还可用于研究如煤层气、页岩气和混合热源在多孔介质中的热传导和热扩散特性，从而实现热源的有效调节和利用。

此外，多孔介质传热传质理论也可以用于估算地表层和深层地质中的热传导特性，以及研究对地表层的热设计。

多孔介质传热传质理论是多孔介质研究领域新兴的理论，在一定程度上改变了传热传质的研究方法，积极促进了各种介质传热、传质以及传热传质过程的研究，产生了深远的影响。

受多孔介质传热传质理论影响，研究者们开发出新型的工业热交换器，可以实现更高效、更智能的能量利用。

由于多孔介质传热传质理论完善了介质传热和传质的理论，使得热交换器变得更加精确、更加高效，并取得了更好的效果。

此外，多孔介质传热传质理论还为我们提供了新的机遇：可以更加有效地利用深层地质的热量，以及如混合热源的有效利用等。

多孔介质传热传质理论提供了一种智能化的解决方案，将多种热力学介质有效地传输到需要传输的目标，从而实现有效利用能源的目的。

综上所述，多孔介质传热传质理论是一种新兴的理论，对介质传热传质过程的研究产生了巨大的影响，并在工业热交换器的设计、混合热源的影响以及深层地质热量的利用等方面，带来了新的机遇和研究方向，预示着多孔介质传热传质理论在未来将会发挥更大的作用。

多孔介质传热学概论

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y传热学课程报告报告题目：多孔介质传热学概论院系：班级：姓名：学号：二零一二年十月摘要：本文对多孔介质及其基本结构、传热传质的理论基础做了相关介绍，并对多孔材料的应用进行了说明和预期。

关键词：多孔介质；传热学；孔隙率；渗透率；导热系数1 多孔介质简介多孔介质是由固体骨架和流体组成的一类复合介质，其传热传质过程在自然界和人类生产、生活中广泛存在，它构成了地球生物圈的物质基础。

从学科发展的角度看，多孔介质传热传质学已经渗透到许多学科和新技术领域，包括能源、材料、化学工程、环境科学、生物技术、仿生学、医学和农业工程，是形成新的交叉和边缘学科的一个潜在生长点。

因此，多孔介质传热传质研究，是一项具有重大学术价值、对学科发展和技术创新具有深远影响的研究课题。

笼统地说，大部分材料都属于多孔介质，目前还没有对多孔介质各种特性的确定性作出准确的定义。

1983年J.Bear提出多孔介质具有以下特点：(1)部分空间充满多相物质，至少其中一相物质是非固态的，可以是液态或气态。

固相部分称为固相基质。

多孔介质内部除了固相基质外的空间称为空隙空间。

(2)固相基质分布于整个多孔介质，在每个代表性初级单元均应有固相基质。

(3)至少一些空隙空间应该是相联通的。

2 多孔介质的基本结构特征2.1多孔介质的孔隙率多孔介质的结构是非常复杂的，我们不可能精确地描述这些孔隙表面的几何形状，也很难确切地阐明孔隙空间所包含的流体及其与固体表面相互作用所出现的有关微观物理现象。

因此研究者往往引入“容积平均”的假设，并且将复杂多相的多孔体系看成一种在大尺度上均匀分布的虚拟连续介质，即不同流速层中流体分子间碰撞交换动量，宏观表现为流体是以粘滞形式出现的流动，从而可以利用表观当量参数的唯象方法进行研究，而不必去研究每一个孔隙中流体流动和换热的情况，使一个原本非常复杂的流动问题得以简化。

多孔纤维织物热湿传递数值模拟的研究进展

多孔纤维织物热湿传递数值模拟的研究进展王红梅;郑振荣;张楠楠;张玉双;赵晓明【摘要】Research of numerical simulation of heat and moisture transfer can provide theoretical foundation for the preparation and heat⁃moisture properties evaluation of porous textiles. Based on the heat and moisture transfer mechanism, new progress of the heat and moisture transfer through fabrics was summarized in terms of heat and moisture transfer models, numerical simulation methods and test methods of fabricheat⁃moisture transport properties, and the problems existing in the numerical simulation of heat and moisture transfer in fabric were analyzed. Taking into consideration interweave structure characteristics of fabric and the physical properties of the yarn was proposed when coupled heat and moisture transfer model established in three⁃dimensionl. In addition, the change of material physical properties depending on practical application conditions was considered in the process of numerical analysis, heat and moisture transfer numerical model of fabric need further optimize and the improvement of the accuracy.%热湿传递数值模拟的研究可为多孔纤维织物的制备和热湿性能评估提供理论基础。

多孔介质结构对储层内流动和换热特性的影响

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 8 期多孔介质结构对储层内流动和换热特性的影响汪健生1，张辉鹏1，2，刘雪玲1，2，傅煜郭1，2，朱剑啸1，2（1 中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津大学，天津 300350；2 天津大学机械工程学院地热研究培训中心，天津 300350）摘要：针对含水层储能对选址的要求高且存在地下水污染的问题，提出了构建人工填充储层进行储能，并对储层内的局部流动和换热特性进行了研究。

采用共轭传热模型分别对填充非均匀颗粒、十二面体梯度开孔和二十面体梯度开孔结构3种多孔介质孔隙内的流动和换热进行了直接数值模拟，对比分析了多孔介质结构对流动和换热特性的影响。

研究发现，通过选择合适的填充介质，储层内的综合换热性能能够得到改善，3种多孔介质中十二面体梯度开孔多孔介质的总换热效率（η）最高；非均匀颗粒多孔介质的平均努塞尔数（Nu sf ）最大，但同时单位压降（∆p /∆x ）与摩擦系数（f ）也最大；十二面体梯度开孔多孔介质和二十面体梯度开孔多孔介质的Nu sf 随雷诺数（Re ）的变化存在交叉，在Re 较小时二十面体梯度开孔结构的Nu sf 较大，Re 较大时十二面体梯度开孔结构的Nu sf 较大。

关键词：含水层储能；人工储层；对流换热；多孔介质传热中图分类号：TK52 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）08-4212-09Analysis of flow and heat transfer characteristics in porousmedia reservoirWANG Jiansheng 1，ZHANG Huipeng 1，2，LIU Xueling 1，2，FU Yuguo 1，2，ZHU Jianxiao 1，2(1 Key Laboratory of Efficient Utilization of Low and Medium Grade Energy, Tianjin University, Tianjin 300350, China;2Geothermal Research & Training Center, School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China)Abstract: Focusing on the problem of high requirements for site selection and groundwater pollution in aquifer energy storage, the construction of artificially filled underground reservoir for energy storage was proposed, and the local flow and heat transfer characteristics in underground reservoir were studied. The conjugate heat transfer model was used to simulate the flow and heat transfer in three kinds of porous media filled with non-uniform particle structure, dodecahedral gradient opening structure and icosahedral gradient opening structure, respectively. The effect of porous media structure on flow and heat transfer characteristics were compared and analyzed. The results indicated that comprehensive heat transfer performance in underground reservoir can be improved by selecting the appropriate filling structure. Among three kinds of porous media, the comprehensive heat transfer efficiency of dodecahedral gradient porous media was the highest. The average Nusselt number of porous media filled with non-uniform particle structure was the largest, but at the same time, the unit pressure drop and friction coefficient were also the largest. With the change of Reynolds number, the Nusselt number of dodecahedral gradient研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1833收稿日期：2022-09-30；修改稿日期：2022-12-02。

两种常见墙体的热湿迁移特性分析

摘要：大多数建筑墙体均为多孔介质材料，多孔介质墙体中湿迁移与热迁移是互相耦合的过程，湿迁移对热迁移有着重要的作用，例如会使热导率明显增加，同时，热过程对湿过程也有着影响作用。基于Ｆｏｕｒｉｅｒ定律、Ｆｉｃｋ定律、Ｄａｒｃｙ定律，以温度和空气含湿量为驱动势建立了多层多孔介质墙体热湿耦合迁移数学模型，对两种常见墙体（红砖墙体和加气混凝土墙体）进行计算分析。结果表明，加气混凝土墙体比红砖墙体具有更好的保温隔热性能，但更容易发生湿积累和
３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｙ，ｔＮａｎｃｈａｎｇ３３００３ｌ，Ｃｈｉｎａ）
２０１４年第３ＩＶｔ（总第４２卷第２７７期）
ｄｏｉ：１０．３９６９８．ｉｓｓｎ．１６７３－７２３７．２０１４．０３．００８
建筑节能
■ 保温隔热与材料
两种常见墙体的热湿迁移特性分析水
陈国杰１，２刘向伟，陈友明，郭兴国。
（１．湖南大学土木工程学院，长沙２．南华大学机械工程学院，湖南衡阳４１００８２；４２１００１；３．南昌大学建筑工程学院，南昌３３００３１）

多孔介质中污染物迁移扩散规律数值研究

多孔介质中污染物迁移扩散规律数值研究一、多孔介质中污染物迁移扩散的概述多孔介质是指由固体骨架和流体相组成的多孔结构，广泛存在于自然界和工程应用中，如土壤、岩石、混凝土等。

在这些介质中，污染物的迁移和扩散是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。

污染物的迁移扩散不仅关系到环境安全，也对人类健康和生态系统产生重要影响。

因此，研究多孔介质中污染物的迁移扩散规律具有重要的科学意义和应用价值。

1.1 污染物迁移扩散的基本特性污染物在多孔介质中的迁移扩散主要受到物理、化学和生物因素的影响。

物理因素包括流体的流动特性、介质的孔隙结构和颗粒大小等；化学因素包括污染物的化学性质、介质的化学组成和pH值等；生物因素则涉及微生物的活动和生物降解作用。

这些因素共同作用，影响污染物在多孔介质中的迁移路径、速率和范围。

1.2 污染物迁移扩散的数学模型为了定量描述污染物在多孔介质中的迁移扩散过程，科学家们发展了一系列数学模型。

这些模型通常基于质量守恒定律和动量守恒定律，通过考虑污染物的吸附、解吸、扩散和对流等过程，来预测污染物在介质中的分布和迁移。

常用的模型包括对流-扩散方程、吸附动力学模型和生物降解模型等。

二、数值方法在污染物迁移扩散研究中的应用数值方法是一种通过数值计算来求解数学模型的方法，广泛应用于污染物迁移扩散的研究中。

数值方法可以模拟复杂的多孔介质结构和污染物迁移过程，为理解和预测污染物的行为提供有力的工具。

2.1 有限差分法有限差分法是一种将连续的数学模型离散化的方法，通过在空间和时间上划分网格，将偏微分方程转化为代数方程组进行求解。

这种方法简单直观，易于实现，但受到网格划分和时间步长选择的影响，可能存在数值稳定性和收敛性问题。

2.2 有限元法有限元法是一种基于变分原理的数值方法，通过将连续的数学模型在有限元空间内近似，利用最小二乘法或加权残差法求解。

这种方法具有较高的灵活性和精度，能够处理复杂的几何和边界条件，但计算量较大，需要高效的算法和计算资源。

多孔建筑材料热湿传递过程的研究

多孔建筑材料热湿传递过程的研究多孔建筑材料在建筑行业中有着广泛的应用，它们具有优良的保温、隔热、隔音、吸湿等性能。

然而，热湿传递过程的研究对于多孔建筑材料的性能优化及其在建筑节能领域的应用至关重要。

本文将围绕多孔建筑材料热湿传递过程进行研究，旨在深入了解其传递规律和机制，为节能建筑设计和优化提供理论支撑。

多孔建筑材料是一种具有大量连通孔隙的材料，如混凝土、砖、石膏板等。

这些材料在建筑结构中发挥着重要作用，同时也对建筑能耗产生显著影响。

热湿传递过程是建筑物中常见的传热传质现象，它包括热传导、热对流和热辐射三种基本方式。

在多孔建筑材料中，这些传递过程会受到材料内部孔隙结构、表面状况、环境条件等多种因素的影响。

目前，对于多孔建筑材料热湿传递过程的研究已经取得了一定的进展。

研究者们提出了不同的数学模型和实验方法来描述和预测其传递行为。

然而，由于多孔建筑材料的复杂性和多样性，仍然存在许多挑战和问题需要解决。

例如，如何准确描述多孔材料内部孔隙的分布和相互连通性对热湿传递的影响，如何考虑环境因素（如温度、湿度）对多孔材料性能的影响等。

本文研究了多孔建筑材料热湿传递过程，通过设计和实施一系列实验，分析了多孔材料内部孔隙结构、表面状况对热湿传递过程的影响。

我们选取了具有不同孔隙率和表面特性的多孔建筑材料作为实验样品。

然后，通过稳态和非稳态实验测定样品的热传导系数、对流换热系数和辐射传热系数。

结合实验数据和理论分析，对多孔建筑材料热湿传递过程进行深入探讨。

实验结果表明，多孔建筑材料内部孔隙结构和表面状况对热湿传递过程有显著影响。

具有较高孔隙率的多孔材料具有较好的保温隔热性能，而表面状况也会影响材料的传热传质性能。

我们还发现多孔材料的热湿传递性能受环境因素（如温度、湿度）影响较大。

在高温高湿环境下，多孔材料的传热传质性能会显著下降。

本文的研究揭示了多孔建筑材料热湿传递过程的规律和机制，同时指出了当前研究中存在的不足之处和需要进一步探索的领域。

流体动力学中的多孔介质流动

流体动力学中的多孔介质流动引言多孔介质广泛存在于自然界和工程实践中，如地下水层、岩石、土壤、过滤器等。

在多孔介质中流体的运动行为是流体动力学研究的重要内容之一。

多孔介质流动研究不仅对理解地下水运动、油藏开发、岩石力学等具有重要意义，还对环境保护、水资源管理等具有重大影响。

本文将介绍流体动力学中的多孔介质流动的基本概念和数学模型。

多孔介质的定义多孔介质是指由固体颗粒和孔隙空间组成的介质，其内部存在着一定的孔隙度。

多孔介质的孔隙结构决定了流体在其中的运动行为。

孔隙度是指整个多孔介质内所有孔隙体积与整个多孔介质体积之比。

多孔介质的孔隙度可以通过实验测量或计算得出。

多孔介质中的流动模型多孔介质中的流动可以分为两类：Darcy流动和非Darcy流动。

Darcy流动Darcy流动是多孔介质中流体运动的基本模型，它基于达西定律。

根据达西定律，多孔介质中的流体流动速度与流体对介质施加的压力梯度成正比。

Darcy流动模型适用于孔隙度较高的多孔介质，其中流体流动的主要机制是通过孔隙之间的连通通道进行的。

非Darcy流动当多孔介质的孔隙度较低，孔隙之间没有足够的连通通道时，Darcy流动模型就不再适用。

此时流体的流动行为受到多种因素的影响，如孔隙流动不连续性、孤立小孔隙效应、非线性渗流等。

非Darcy流动模型更复杂，通常需要通过实验或数值模拟来进行研究和分析。

多孔介质流动的数学模型多孔介质流动的数学模型是描述流体在多孔介质中的运动行为的方程组。

数学模型的建立基于质量守恒定律和动量守恒定律。

质量守恒方程质量守恒方程描述了多孔介质中的流体质量保持不变的条件。

对于不可压缩流体，质量守恒方程可以写成以下形式：$$ \ abla\\cdot\\left(\\rho \\mathbf{v}\\right) = 0 $$其中，$\\rho$为流体的密度，$\\mathbf{v}$为流体的速度。

动量守恒方程动量守恒方程描述了多孔介质中的流体动量变化的条件。

对地下埋管换热器温度场的研究

科学理论
皱鸯岛ｉ赋
对地下埋管换热器温度场的研究
盛宏王卓然
（黑龙江省人防设计研究院黑龙江哈尔滨１５０ｏｏＯ）摘要：本文首先建立单ｕ型埋管一维热湿传递方程，然后用有限差分方法对方程进行离散，继而迭代计算出热湿方程的温度场值，然后对冬季热湿耦合作用下地埋管换热器周围土壤温度场随时间变化情况做了研究，重点针对土壤湿度对地埋管换热器换热量影响情况作了分析，并对冬季地埋管换热器周围土壤的温度场的影响因素做了分析。关键词：地源热泵；温度场；影响因素中图分类号：１Ｕ８３ｌ文献标识码：Ａ
响。■
程序初始计算条件：邯郸地区的地下土壤初始温度为１６．９％２，系统运行总时间为３０００ａｉｒｎ。时间间隔为ｌＯｍｉｎ，空间间隔为０．５ｍ，计算长度为４ｍ，地
埋管侧换热量为５４Ｗ／ｍ，使土壤的初始湿度值分别为０．１５Ｏｗ，／ｋｇ）、０．２（ｋｇ／ｋ曲、０．２５（ｋｇ／ｋｇ）和０．３（ｋｇ／ｋｇ），计算不同湿度值时的土壤温度场分别如图２和图３所示。图２表示系统运行到２ｈ和４８ｈ两种情况下，不同土壤初始湿度和距离埋管不同距离处的土壤温度场分布。由图２可以看出相同湿度下的距离ｕ型埋管相同距离处的４８ｈ￣．度场分布值都比２ｈ的温度场分布值低：由图２还可以看出，随着土壤湿度由０．１ＳＯ￣ｇ／ｋｇ）增加到Ｏ．２５（ｋｇ／ｋｇ）的过程中，２ｈ和４８ｈ的距离埋管不同距离处的土壤温度场分布值也分别随之降低，说明土壤中含湿量增加，土壤热量传递程度也随之增加。这有利于地埋管与土壤换热器换热，即含湿量增加，传热量也会增加。图３表示距离ｕ型埋管１．５ｍ和２．５ｍ处，不同土壤初始湿度和系统运行时间的土壤温度场分布。由图３可以看出距离埋管１．５ｍ处和２．５ｍ处，相同初始

多孔介质污染物迁移动力学

多孔介质污染物迁移动力学题目：有机污染物在多孔介质中的迁移一、有机污染物的介绍土壤、地下水中的有机污染物主要以自由态、挥发态、溶解态和残留态等四种形态存在，其中残留态的部分是最难以去除的，残留量的多少是关系治理费用及治理时间长短的最关键因素。

本文以柴油为代表，对地下水饱和区中有机物的残留进行了试验模拟，与非饱和区的残余饱和度进行了比较，揭示了饱和区中有机污染物残余的特点，并深入分析了其机理。

结果表明，砂性介质中，地下水饱和区中有机污染物的残余饱和度显著大于非饱和区中的残余饱和度，因此可以有效地利用这一特性，通过降低地下水位使饱和区中部分残留态污染物转化为自由态，提高去除效率 ;与非饱和区中多孔介质粒径越小，残留量越大的特性相反，饱和区中测得的残余柴油饱和度随介质粒径的增大而增大。

不同水位变动速度的试验结果表明，水位变动速度对粘性大于水的柴油的残余饱和度影响可以忽略不计。

近年来，有关有机污染物泄漏后污染土壤和地下水的报道越来越多，特别是在工业化发达国家，有机物对土壤，地下水污染的研究和治理工作已成为当前环境保护工作中最为重要的一个方面。

由于有机物难溶于水并难于自然降解的特性，泄漏进入环境后，可能在自然环境中存留几年至数十年之久，污染人类赖以生存的土壤和地下水资源，破坏当地生态系统，威胁人体健康。

由于有机污染物在水中溶解度小，在研究和治理中被统称为非水相流体，即Non -aqueous PhaseLiquids，简称 NAPLS。

对此类污染物在地层中分布进行数值模拟时，基本都采用多相流理论。

事实上，除了多相流动外，绝大多数有机污染物在地下还会溶解和挥发。

尽管其溶解度相对于无机物而言可能很小，但由于绝大部分有机物的毒性远远高出无机物，其溶解度相对于用水标准而言往往会高出几个数量级。

如目前已发生的有机污染事故中很有代表性的污染物——三氯乙烯(TCE)，它在水中的溶解度约为 1000mg/L，而其饮用水标准是以μ g/L 计的。

中深层地热地埋管管群换热性能模拟和布置优化

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期中深层地热地埋管管群换热性能模拟和布置优化陈宏飞，杨富鑫，谭厚章，曹静宇，吴盛源（西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室，陕西西安 710049）摘要：在中深层地热地埋管（DBHE ）供热技术应用中，主要使用多个地埋管构成管群为建筑供暖。

为了研究中深层同轴地埋管管群换热性能，本文基于西安市西咸新区典型地质分布，构建了中深层同轴地埋管管群数值模型，研究了不同间距、不同分布下各地埋管换热器间热交互作用以及长期取热期水温衰减规律。

结果表明，多井集群供暖过程中周围岩土所形成的“冷堆积”现象是导致地埋管集群供暖能力逐年下降的主要原因；当地埋管间距从5m 增至25m ，平均出口水温和取热功率分别提升3.86%和11.5%；在西咸新区典型地质条件分布下，地埋管间间距应保持在15m 以上；本文提出的四种管群分布中，地埋管呈直线分布时各地埋管出口水温和取热功率衰减最小，其中心地埋管出口水温仅衰减5.74%。

在工程设计中，中深层地埋管管群应尽可能直线排布，避免重叠排布。

关键词：中深层地热；同轴地埋管；管群；换热；冷堆积中图分类号：TK529 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）03-1241-11Heat transfer performance simulation and optimization of deep boreholeheat exchanger arrayCHEN Hongfei ，YANG Fuxin ，TAN Houzhang ，CAO Jingyu ，WU Shengyuan(MOE Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering, Xi ’an Jiaotong University, Xi ’an 710049, Shaanxi, China)Abstract: In the application of the deep borehole heat exchanger (DBHE), the pipe array is composed of multiple DBHEs and used for the building heating. In order to study the heat transfer performance of the coaxial DBHE array, a numerical model was established based on the typical geological distribution in Xixian New Area. The influence of the distance between the DBHEs and their distribution patterns was investigated on the thermal interaction and the attenuation of outlet-water temperature during the long-term heating period. The results showed that the ‘cold accumulation ’ of rock and soil around the DBHE was the main reason for the decline of the heating capacity of the DBHE array year by year. When the distance between the DBHEs increases from 5m to 25m, the average outlet-water temperature of the DBHE and the heat extraction power increased by 3.86% and 11.5%, respectively. Considering the geological distribution in Xixian New Area, the distance between the DBHEs should be kept above 15m. In the four types of DBHE array distributions (cross, circular, polyline, linear), the straight-line distribution exhibited the smallest attenuation in outlet-water temperature and heat extraction power. The outlet-water temperature of the central DBHE only decreased by 5.74%. In the engineering applications, it is necessary to avoid the overlapping arrangement of DBHEs and ensure that they are arranged in a straight line.研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0501收稿日期：2023-03-31；修改稿日期：2023-08-24。

地层储能技术及其在煤矿上的应用分析

地层储能技术及其在煤矿上的应用分析蒋正君【摘要】根据近年来第三代地热工程技术和地源热泵技术的发展,综合传统浅部地热能利用技术和中国矿业大学(北京)何满潮提出的深部地层储能技术,提出地层储能技术的内涵,介绍了其工艺系统的基本原理.结合煤矿的特点提出煤矿上可采用的储能系统的三种储能模型,采用传热学基本原理对模型进行数学分析,并结合工程分析了其在煤矿上的应用.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】5页(P7-10,23)【关键词】地层储能技术;储能系统;储能模型【作者】蒋正君【作者单位】中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司【正文语种】中文煤炭行业是国家9大重点耗能行业之一，煤炭企业的产业特点决定着其开展节能降耗事关本行业乃至整个国民经济的持续发展，仅2005年我国煤炭行业能源消费8 500多万t标煤，占当年煤炭产量的5.48%［1］，所以必须优化产业结构，实现产业节能。

在煤炭企业仍存在许多能源未被合理开发利用的情况。

例如，部分矿井瓦斯含量较高，抽采出来后未被合理利用便直接排放掉；部分煤矿的矿井开采深度已达千米，排出的矿井涌水温度高达30℃以上，其中含有大量的地热能，未被开发利用就直接排放，这不仅是能源的浪费，同时也对环境造成了污染。

在当今能源缺乏的背景下，如何利用这些能源就显得非常重要。

1.1 技术内涵早在20世纪60年代，孙永福为了控制工业地下水过度抽取所引起的地面沉降，同时为解决纺织厂夏季空调冷源问题，提出了地下含水层储能技术［2］。

21世纪初，中国矿业大学（北京）何满潮提出了深部地层储能技术［3-4］，主要着眼于深部地热能季节性循环利用。

近年来，随着技术的发展，国内外利用地层进行储能的形式变得日益多了起来，储能的空间可以位于地球表面，如湖、水池等；也可以位于地层某一深度，如人造储能空间等。

在这些研究的基础之上，认为地层储能技术的内涵应是指以水为媒介利用地表或地下岩层中通过人工建造或天然形成的储能空间及岩土体进行热量或是冷量的储存，冬季利用夏季储存的热量供暖，夏季利用冬季储存的冷能制冷，实现反季节循环利用的技术。

多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究

一、基本原理
多孔介质中的流动过程也具有其独特性。由于孔隙的存在，流体会在固体颗粒之间流动，形成复杂的流型。同时，由于固体和流体之间的热交换，流动和传热过程也会相互影响。
二、应用研究
1、能源领域
1、能源领域
在能源领域中，多孔介质相变传热与流动被广泛应用于各种热能存储和转换系统中。例如，基于相变材料的热能存储系统能够有效地储存和释放大量热量。在电力需求高峰期，存储的热量可以被用来加热多孔介质，进而驱动涡轮机发电。而在非高峰期，存储的热量则可以通过多孔介质的自然对流被冷却并储存。
1、能源领域
此外，在燃料电池和太阳能热水器中，多孔介质也扮演着重要的角色。在这些设备中，多孔介质不仅提供了良好的热交换环境，还能有效地支撑和保护内部的敏感组件。
2、环境领域
2、环境领域
在环境领域中，多孔介质相变传热与流动也被广泛研究。例如，在污染物治理中，多孔介质可以作为一种高效的吸附剂和催化剂。通过控制多孔介质的孔隙率和成分，可以实现对污染物的有效吸附和分解。此外，多孔介质还被用于构建人工湿地和植物培养床，以去除污染物并提高水质的生物活性。
未来研究方向
未来研究方向
本次演示的研究为多孔介质内的相变传热传质过程提供了有益的参考，但仍需在以下几个方面进行深入研究：
未来研究方向
1、针对不同类型和性质的多孔介质，研究其物理属性和结构特征对相变传热传质过程的影响机制；
未来研究方向
2、深入探讨相变介质在不同条件下的热物理性质变化规律，及其对相变传热传质过程的影响；
文献综述
近年来，随着测量技术的发展，一些新的实验方法，如红外热像仪法、X射线衍射法等被逐渐应用于相变传热传质实验中，为研究者提供了更为便捷和精确的测量手段。

建筑多孔介质传热传质机理研究及应用

建筑多孔介质传热传质机理研究及应用建筑多孔介质传热传质机理是研究建筑中空气、水汽、热量在多孔介质内传递规律的学科，其研究与应用可帮助提高建筑节能、舒适性和安全性。

本文将从多孔介质传热传质的基本原理、模拟方法和应用案例三个方面进行阐述。

一、多孔介质传热传质基本原理热传递是建筑空调、供暖、通风、隔热等领域常见的过程，而多孔介质作为建筑中常见的媒介，其热传递过程的规律对于建筑热工学的研究和应用有着重要的意义。

多孔介质传热传质的基本原理涉及以下几个方面：1、多孔介质中空气流动多孔介质中的空气流动与建筑中空气流动的特点有相似之处，但由于多孔介质的复杂性，其空气流动的速度和方式有所变化。

空气在多孔介质中的流动受到孔径、孔隙度、空气黏滞性等多种因素的影响，其流动方式可分为层流和湍流，其过程中还伴随着物质的热量和水汽的传递。

2、多孔介质中热传递规律多孔介质中的热传递规律与空气流动规律密切相关。

多孔介质内部温度和湿度分布的不均匀性会导致空气温度和湿度的不均匀变化，从而影响热量的传递。

同时，多孔介质内部的散热方式也是影响热传递规律的因素之一。

散热方式包括辐射、对流和传导三种方式，不同的多孔介质对于散热方式的响应也不同。

此外，多孔介质中水汽传递规律也需要考虑，因为水汽的存在会影响多孔介质的导热性能，进而影响热传递。

3、多孔介质中物质传递规律多孔介质中的物质传递规律也是建筑中多样化的传递过程之一。

其物质传递规律主要由气相和液相两种环境因素共同影响。

对于气相，其传递规律与空气流动规律相近，与热传递规律也存在相互制约的关系；对于液相，多孔介质的孔径和孔隙度会影响其液相传递。

此外，多孔介质内物质传递还会受到多种因素的影响，如相对湿度、毛细作用、表面张力等。

二、多孔介质传热传质模拟方法多孔介质传热传质模拟是探究多孔介质传递规律的重要途径。

目前，多孔介质传热传质模拟方法主要有以下三种：1、流场数值模拟流场数值模拟通过数学模型来描述多孔介质内空气流动的规律。

对地埋管换热器与土壤间热湿传递过程的研究

１－３＿３土壤冻结建筑物的供热制冷它与传统空调系统的最大区别就在于夏季取消冷土壤冻结的最直接结果就是土壤传热系数降低．进而影响到管内却塔．将热量通过地埋管换热器传给土壤。冬季再通过地埋管换热器３］。将热量带出来．用于采暖。地源热泵具有高效节能、安全可靠、结构简工质的换热。换热不理想将直接影响到换热器的换热性能［１．４地埋管之间的热短路单、对环境无害等诸多优点，是取代传统空调的最好产物。同时，地源因为ｕ型埋管的进回水管相距较近．且其内流体之间存在温差．热泵系统由于采用的是可再生的地热．因此被称为一项以节能和环保为特征的２１世纪的技术［１］。因此，增强地埋管换热器的传热性能、合所以埋管的传热不仅是与土壤．两管间同时也有传热．从而引起了两这便是“ 热短路” ．它会使埋管出水温度理设计地埋管换热器大小及埋管方式．对保证系统高效运行以及节省管间发生直接及间接热交换．高于或低于理想的出水温度。最终系统效率因换热量减小而降低。初投资和运行费都具有重大意义
【ＫｅｙＷＯｒｄｓ】Ｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐ；Ｇｏｕｒｎｄｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ；Ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｅｆｉｆｃｉｅｎｃｅ
Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒａｎｄｓｏｉｌ

多孔建筑材料热湿物理性能探究及应用

多孔建筑材料热湿物理性能探究及应用【摘要】本文旨在探究多孔建筑材料的热湿物理性能及其应用。

在将介绍研究背景和研究目的。

正文部分将详细讨论多孔建筑材料的热湿物理性能、热湿性能测试方法，以及多孔建筑材料在实际应用中的效果和发展趋势。

结论部分将分析热湿物理性能对建筑设计的影响、多孔建筑材料的未来发展方向，并对整篇文章进行总结。

通过本文的研究，有望为建筑设计提供更科学和可持续的解决方案，促进多孔建筑材料在建筑行业的推广和应用，推动建筑行业向着更加环保和高效的方向发展。

【关键词】多孔建筑材料、热湿物理性能、测试方法、应用、实际效果、发展趋势、建筑设计、未来发展方向、结论总结1. 引言1.1 研究背景当前，随着人们对建筑环境舒适性要求的不断提高，传统的建筑材料已经难以满足人们对于热湿环境的需求。

多孔建筑材料因其良好的透气性和保湿性，被认为是一种潜在的解决方案。

目前对于多孔建筑材料的热湿物理性能的研究还比较有限，需要进一步深入探讨。

本研究旨在探究多孔建筑材料的热湿物理性能，为其在建筑设计中的应用提供科学依据，同时也为多孔建筑材料的发展方向提供参考。

通过对多孔建筑材料的热湿性能测试方法和实际应用效果进行研究，旨在总结热湿物理性能对建筑设计的影响，并展望多孔建筑材料在未来的发展方向。

1.2 研究目的多孔建筑材料在建筑领域中发挥着重要作用，其热湿物理性能对建筑的舒适性和节能性有着重要影响。

深入研究多孔建筑材料的热湿物理性能及其应用具有重要意义。

本文旨在探究多孔建筑材料的热湿物理性能，介绍热湿性能测试方法，分析多孔建筑材料的应用领域和实际效果，并展望多孔建筑材料的发展趋势。

通过对多孔建筑材料的热湿物理性能进行深入研究，可以为建筑设计提供科学依据，实现建筑节能降耗，提高建筑的舒适性和可持续性。

本研究旨在为多孔建筑材料的设计和应用提供理论指导，推动多孔建筑材料在建筑领域的广泛应用并促进其持续发展。

2. 正文2.1 多孔建筑材料的热湿物理性能多孔建筑材料的热湿物理性能是指其在热湿条件下的性能表现，主要包括导热性、湿度调节性、蒸发冷却效果等方面。

土壤多孔介质热质传递过程数值模拟

毕业设计题目：土壤多孔介质热质传递过程数值模拟学生：学号：院（系）：机电工程学院专业：指导教师：20 年 5 月 31 日陕西科技大学毕业论文任务书机电工程学院专业 1 班级学生：毕业设计（论文）题目:土壤多孔介质热质传递过程数值模拟完成期限：从年月日起到年月日课题的意义及培养目标：土壤是人类最基本的生产资料和生存环境之一，也是一种典型的多孔介质。

自然界土壤中物质和能量的迁移传递现象十分普遍，土壤中任一点的热量传递和物质(湿分)运移相互关联、相互作用，从而形成一个以土壤水运动为基础的复杂的热质传递系统。

该课题拟建立起能有效模拟土壤多孔介质内水、热、溶质传递运移的数学模型；对土壤多孔介质在各种大气环境、不同土壤物理结构条件下的热质传递过程进行数值模拟与分析，使学生掌握科学研究的基本程序，训练学生对所学知识综合应用和独立思考、分析、解决实际问题的能力，培养学生勇于创新的思想意识。

掌握撰写科技论文的格式与方法。

论文所需收集的原始数据与资料：1：查找土壤多孔介质的物理结构参数，通过一些资料，统计土壤多孔介质热质传递过程中不同时刻试样内部的含水量。

2：收集土壤多孔介质内部热质传递过程的资料初步掌握一些传热传质机理。

查阅在风吹日晒雨淋条件下土壤多孔介质热质传递相关资料，并做初分析；3：搜集ANSYS的相关资料及计算机仿真模拟的相关知识。

课题的主要任务（需附有技术指标要求）：分析土壤多孔介质热质传递过程中的水分迁移机理；确定土壤多孔介质相关的物理参数；采用计算机软件ANSYS进行模拟，包括：1）建立起能有效模拟土壤多孔介质内水、热、溶质传递运移的数学模型；2）对土壤多孔介质在各种大气环境、不同土壤物理结构条件下的热质传递过程进行数值模拟与分析；3）对模拟结果进行分析与讨论最后得出结论。

设计进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）：周次论文任务及要求第 1~2 周搜集与课题相关的资料第 3~4 周分析土壤多孔介质热质传递过程中的水分迁移机理第 5~6 周确定土壤多孔介质相关的物理参数第 7~9 周对土壤中的温度场、湿度场建模第 10~11周不同土壤物理结构条件下的热质传递过程模拟第 12~14周模拟结果分析，编写论文第 15 周复习梳理知识，准备答辩工作。