在建造水热泵系统时考虑露天水库水土界面的温度偏差

О. В. Зур’ян
{"title":"在建造水热泵系统时考虑露天水库水土界面的温度偏差","authors":"О. В. Зур’ян","doi":"10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"У процесі виконання завдань з вилучення низькопотенційної теплоти довкілля з відкритих водойм при застосуванні теплонасосних систем з колекторами, зануреними у водойму, виникає потреба одержати інформацію щодо глибини змін температури у водоймі, яка визначає шар води, що активно взаємодіє з навколоземною атмосферою. У холодну пору року температура в ньому падає, а в теплу – підвищується. Відомо, що ефективність теплонасосної системи залежить як від різниці температур на виході з конденсатора теплового насоса та вході в його випарник, так і від стабільності температури джерела теплової енергії. Температура на вході у випарник теплового насоса визначається температурою середовища в місці встановлення колектора теплової енергії. А зважаючи на те, що колектор гідротермальної системи зазвичай занурюється у дно водойми, постає завдання визначити не тільки зміни температури води в самій водоймі, а й температури на межі вода – ґрунт, на дні водойми – тобто дослідити теплофізичні процеси, що відбуваються у воді під впливом як екзогенних, так і ендогенних факторів. Головною особливістю системи добування гідротермальної теплової енергії є поєднання технічних і природного елементів таких систем. При цьому природне джерело теплової енергії перебуває в середовищі, яке малодоступне для спостережень. У роботі надано опис розробленої експериментальної гідротермальної теплонасосної системи та методики проведення досліджень. Для аналізу впливу цих теплових потоків на добовий режим невеликої відкритої водойми було проведено натурні дослідження. Практично визначені зміни температури води та дна відкритої водойми в місті розташування експериментальної системи. Показано, що внаслідок теплообміну з дном підвищується температура на глибині водойми i знижується – біля поверхні. Це призводить до збільшення турбулентного потоку з атмосфери i зменшення тепловiддачi за рахунок довгохвильового випромінювання, внаслідок чого підвищується середня температура водойми. Визначено коефіцієнт перетворення гідротермальної теплонасосної системи взимку. Описано математичний апарат аналітичного розрахунку глибини поширення температурної хвилі у воді при побудові гідротермальних теплонасосних систем. Основний математичний апарат для опису таких процесів включає в себе диференціальні рівняння, що враховують залежність температури від часу та просторових координат.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"34 7","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"УРАХУВАННЯ ДЕВІАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ НА МЕЖІ ВОДА – ҐРУНТ ВІДКРИТОЇ ВОДОЙМИ ПРИ ПОБУДОВІ ГІДРОТЕРМАЛЬНИХ ТЕПЛОНАСОСНИХ СИСТЕМ\",\"authors\":\"О. В. Зур’ян\",\"doi\":\"10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"У процесі виконання завдань з вилучення низькопотенційної теплоти довкілля з відкритих водойм при застосуванні теплонасосних систем з колекторами, зануреними у водойму, виникає потреба одержати інформацію щодо глибини змін температури у водоймі, яка визначає шар води, що активно взаємодіє з навколоземною атмосферою. У холодну пору року температура в ньому падає, а в теплу – підвищується. Відомо, що ефективність теплонасосної системи залежить як від різниці температур на виході з конденсатора теплового насоса та вході в його випарник, так і від стабільності температури джерела теплової енергії. Температура на вході у випарник теплового насоса визначається температурою середовища в місці встановлення колектора теплової енергії. А зважаючи на те, що колектор гідротермальної системи зазвичай занурюється у дно водойми, постає завдання визначити не тільки зміни температури води в самій водоймі, а й температури на межі вода – ґрунт, на дні водойми – тобто дослідити теплофізичні процеси, що відбуваються у воді під впливом як екзогенних, так і ендогенних факторів. Головною особливістю системи добування гідротермальної теплової енергії є поєднання технічних і природного елементів таких систем. При цьому природне джерело теплової енергії перебуває в середовищі, яке малодоступне для спостережень. У роботі надано опис розробленої експериментальної гідротермальної теплонасосної системи та методики проведення досліджень. Для аналізу впливу цих теплових потоків на добовий режим невеликої відкритої водойми було проведено натурні дослідження. Практично визначені зміни температури води та дна відкритої водойми в місті розташування експериментальної системи. Показано, що внаслідок теплообміну з дном підвищується температура на глибині водойми i знижується – біля поверхні. Це призводить до збільшення турбулентного потоку з атмосфери i зменшення тепловiддачi за рахунок довгохвильового випромінювання, внаслідок чого підвищується середня температура водойми. Визначено коефіцієнт перетворення гідротермальної теплонасосної системи взимку. Описано математичний апарат аналітичного розрахунку глибини поширення температурної хвилі у воді при побудові гідротермальних теплонасосних систем. Основний математичний апарат для опису таких процесів включає в себе диференціальні рівняння, що враховують залежність температури від часу та просторових координат.\",\"PeriodicalId\":427916,\"journal\":{\"name\":\"Vidnovluvana energetika\",\"volume\":\"34 7\",\"pages\":\"\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2024-04-05\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Vidnovluvana energetika\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Vidnovluvana energetika","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

在使用热泵系统(集热器浸入水体中)从开放水体中提取低电位环境热量的过程中,有必要获得水体中温度变化深度的信息,这决定了与近地大气积极互动的水层。在寒冷季节,水层温度下降,而在温暖季节,水层温度上升。众所周知,热泵系统的效率取决于热泵冷凝器出口和蒸发器入口之间的温差以及热源温度的稳定性。热泵蒸发器入口处的温度取决于集热器安装地点的环境温度。由于水热系统的集热器通常浸没在水库底部,因此不仅要确定水库本身水温的变化,还要确定水库底部水土界面的温度,即研究在外因和内因影响下水的热物理过程。水热能生产系统的主要特点是将技术和自然因素结合在一起。同时,自然热能源位于不易观测的环境中。本文介绍了所开发的水热泵实验系统和研究方法。为了分析这些热流对一个小型开放式水库的日常状态的影响,进行了实地研究。在实践中确定了实验系统所在地城市的水温和露天水库底部的温度变化。结果表明,由于与底部的热交换,水库深处的温度升高,而靠近水面的温度降低。这导致来自大气的湍流增加,长波辐射传热减少,从而提高了水库的平均温度。确定了冬季水热泵系统的转换系数。描述了分析计算水热泵系统建造过程中温度波在水中传播深度的数学装置。描述此类过程的基本数学装置包括考虑到温度与时间和空间坐标相关性的微分方程。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
查看原文
分享 分享
微信好友 朋友圈 QQ好友 复制链接
本刊更多论文
УРАХУВАННЯ ДЕВІАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ НА МЕЖІ ВОДА – ҐРУНТ ВІДКРИТОЇ ВОДОЙМИ ПРИ ПОБУДОВІ ГІДРОТЕРМАЛЬНИХ ТЕПЛОНАСОСНИХ СИСТЕМ
У процесі виконання завдань з вилучення низькопотенційної теплоти довкілля з відкритих водойм при застосуванні теплонасосних систем з колекторами, зануреними у водойму, виникає потреба одержати інформацію щодо глибини змін температури у водоймі, яка визначає шар води, що активно взаємодіє з навколоземною атмосферою. У холодну пору року температура в ньому падає, а в теплу – підвищується. Відомо, що ефективність теплонасосної системи залежить як від різниці температур на виході з конденсатора теплового насоса та вході в його випарник, так і від стабільності температури джерела теплової енергії. Температура на вході у випарник теплового насоса визначається температурою середовища в місці встановлення колектора теплової енергії. А зважаючи на те, що колектор гідротермальної системи зазвичай занурюється у дно водойми, постає завдання визначити не тільки зміни температури води в самій водоймі, а й температури на межі вода – ґрунт, на дні водойми – тобто дослідити теплофізичні процеси, що відбуваються у воді під впливом як екзогенних, так і ендогенних факторів. Головною особливістю системи добування гідротермальної теплової енергії є поєднання технічних і природного елементів таких систем. При цьому природне джерело теплової енергії перебуває в середовищі, яке малодоступне для спостережень. У роботі надано опис розробленої експериментальної гідротермальної теплонасосної системи та методики проведення досліджень. Для аналізу впливу цих теплових потоків на добовий режим невеликої відкритої водойми було проведено натурні дослідження. Практично визначені зміни температури води та дна відкритої водойми в місті розташування експериментальної системи. Показано, що внаслідок теплообміну з дном підвищується температура на глибині водойми i знижується – біля поверхні. Це призводить до збільшення турбулентного потоку з атмосфери i зменшення тепловiддачi за рахунок довгохвильового випромінювання, внаслідок чого підвищується середня температура водойми. Визначено коефіцієнт перетворення гідротермальної теплонасосної системи взимку. Описано математичний апарат аналітичного розрахунку глибини поширення температурної хвилі у воді при побудові гідротермальних теплонасосних систем. Основний математичний апарат для опису таких процесів включає в себе диференціальні рівняння, що враховують залежність температури від часу та просторових координат.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
CiteScore
0.40
自引率
0.00%
发文量
0
期刊最新文献
АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ ПРОМЕНИСТОГО ТЕПЛООБМІНУ В ГЕЛІОПАСИВНІЙ СИСТЕМІ ПОВІТРЯНОГО ОПАЛЕННЯ «ІНСОЛАР» ЗА РАХУНОК СОНЯЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ АНАЛІЗ МЕТОДІВ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ТЕПЛООБМІНУ В СОНЯЧНИХ КОЛЕКТОРАХ З ВІЛЬНИМ РЕЖИМОМ ЦИРКУЛЯЦІЇ ТЕПЛОНОСІЯ ІНВЕСТИЦІЇ В СОНЯЧНУ ЕНЕРГЕТИКУ В ДЕЦЕНТРАЛІЗОВАНІЙ ЕНЕРГОСИСТЕМІ ЯК ЧИННИК ЗМІЦНЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ БЕЗПЕКИ УКРАЇНИ ПІД ЧАС ВІЙНИ АНАЛІЗ ЗМІНИ ВІДСТАНІ ЛІНЗИ ФРЕНЕЛЯ ДО КОНЦЕНТРАЦІЙНОЇ ПОВЕРХНІ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ФУНКЦІОНУВАННЯ ДВИГУНА СТІРЛІНГА COMBINATION OF PVT-COLLECTORS WITH USING OF CONTROLLED CONNECTIONS
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
现在去查看 取消
×
提示
确定
0
微信
客服QQ
Book学术公众号 扫码关注我们
反馈
×
意见反馈
请填写您的意见或建议
请填写您的手机或邮箱
已复制链接
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
×
扫码分享
扫码分享
Book学术官方微信
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术
文献互助 智能选刊 最新文献 互助须知 联系我们:info@booksci.cn
Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。
Copyright © 2023 Book学术 All rights reserved.
ghs 京公网安备 11010802042870号 京ICP备2023020795号-1