Research on Performance of Ground-Source Heat Pump Double U Underground Pipe Heat Exchange

This paper uses FLUENT software building the three-dimensional unsteady state model of ground source heat pump single U and double U underground pipe to study on heat exchange of underground pipe system in the condition of unsteady state long-term continuous running, analyzes the change of soil temperature filed around underground pipe and performance of underground pipe heat exchange between single U and double U pipe system. The results show that double U pipe system is better than single U system, which can improve unit depth heat exchange efficiency, reduce the number of wells and reduce the initial investment.

Numerical simulation on heat transfer performance of vertical U-tube with different borehole fill materials

Heat exchange performance of vertical U-tube heat exchanger was studied with two different borehole fill materials and CFD software. Borehole surface temperature and water temperature distribution were simulated on the condition of continuous operation for 8 h in winter with inlet water temperature being 10℃. The results show that there is no obvious difference on heat exchanger performance between the two different borehole fill materials.

融合热力计算的并联双U形换热器数值模拟

并联双U形换热器具有不同温度的两种或两种以上介质之间传递热量,尤其在流固热量交换过程受介质温度以及饱和度等因素的影响,换热器的换热特征和热阻计算难度较大。为此,提出一种基于热力计算的并联双U形换热器数值模拟方法。用积分思想将管内流体拆为微元容积,根据能量守恒定律,对各微元段体积建立微元方程。计算孔隙度、饱和度、渗透性以及过余温度场,采用热力计算方法土壤温度,获取土壤的吸附力与土壤饱和性,实现并联双U形换热器数值模拟。通过数值模拟回填材料导热系数、钻孔深度以及钻孔直径对换热器热阻的影响,基于此,设计仿真验证研究方法的有效性,结果表明,所提出的模拟方法能够准确模拟不同流速下换热器的换热特征、不同桩基长度下换热器排热情况,为换热器运行的稳定控制提供了可靠支持。

大型煤化工变换单元双U型管换热器设计

煤化工CO变换单元均设有粗煤气预热器和蒸汽过热器,该换热器具有传热介质流量大、温度高、温差小、压力高等特点。传统设计中,该换热器有管壳程压降大、换热器短粗等缺点,本文介绍的双U型管换热器设计了两套管箱、管板和U型管束,呈180°布置于一个壳体中,这种结构设计既克服了传统U型换热器的缺点,又在一定程度上起到了节能降投资的作用。

单U、双U型埋管换热器换热性能与经济性研究

结合实际工程建立单U型与双U型埋管换热器实验系统,进行夏季排热和冬季取热实验。以单位井深换热量为评价指标对不同埋管方式的换热性能进行分析比较,得出排热和取热工况下,双U型埋管单位井深换热量均高于单U型。同时,分析了单U与双U型埋管换热器的经济成本构成,采用投资成本指标、静态投资成本差值和投资成本比数等参数,从换热性能和经济成本两方面对地下埋管换热器进行综合评价。

地源热泵U型埋管换热影响因素的数值模拟与分析

用GAMB IT软件建立了单U形管换热器与周围土壤换热的物理模型并进行了网格划分,用FLUENT进行了数值计算,分析土壤的导热性能、回填材料的导热性能、换热器进口水温及流速大小、钻井深度、管腿中心距和换热器管材等因素对换热器性能的影响,得出了一些对工程实践有用的结论。

地源热泵系统双U型埋管换热器的测试实验

建立双U型垂直埋管试验井测试实验装置,通过现场测试采集当地的岩土热物性参数,从而确定土壤的原始地温、单位井深的散热量等参数,对地源热泵设计有一定的参考价值。结果表明,土壤的原始地温为19.2℃;夏季工况下,地下换热器的进、出口水温度分别为35℃和31℃时,单位井深的散热量为62.55W/m。

垂直U型地埋管换热器的数值模拟分析

采用Fluent软件对垂直U型地埋管三维非稳态热渗耦合换热进行研究。分析了土壤热物性、管内流速、渗流速度以及回填材料的导热系数对地埋管的换热影响。结果表明:地埋管的换热量分别与管内流速、渗流速度、土壤的导热系数以及回填材料的导热系数成正比,通过拟合分别获得平均每天换热量与管内流速、渗流速度和回填材料导热系数的关系式;土壤的热扩散系数对地埋管的热作用半径影响显著;同时渗流速度越大,换热稳定时间越短,土壤圆周方向上各点温度相差越大,且土壤温度场恢复能力越好。

基于线热源模型的垂直U型埋管换热器的换热分析

为了研究U型地埋管换热,以线热源模型作为基础,以夏季制冷工况为例,运用C语言编程软件对其进行了分析求解。研究了运行时间、换热介质的流量、土壤物性、埋管深度对U型埋管传热的影响以及周围土壤温度分布变化规律。模拟结果表明:当换热介质流量和埋管深度均增大3倍,土壤导热系数增大1.6倍时,单位管长换热量变化幅度分别为9.9%、-10.7%、23.3%。研究结果可为U型垂直埋管换热器的优化设计提供参考。

U型埋管系统地下传热数值模拟

采用柱热源模型,建立了无限大区域内U型换热器与土壤间非稳态传热的二维数学模型.以天津地区的U型垂直埋管实验得到的数据作为参数,利用FLUENT软件进行模拟,得出该地区土壤源热泵间歇运行6年的土壤温度分布规律:距离地埋管最近的1,m点其变化速度最快、幅度最大;随着典型点与U管的距离增加,其变化速度及幅度都将减小;距离地埋管最远的7 m点其温度几乎不受热泵系统运行的影响,始终维持在初始温度14.5,℃左右.

土壤热源热泵系统垂直U形埋地换热器传热过程及合理间距的分析

利用传热理论 ,提出了土壤热源热泵垂直U形埋地换热器的等效换热器 ,并通过传热热阻分析 ,得到 :埋地换热器在土壤中的取热过程 ,热阻的主要成分是土壤和塑料管壁。在换热强度为单位管长 40W /m(单位埋孔长度 80W/m) ,类似上海地区的气象与地质条件下 ,对 5 0m深的埋地换热器孔中心间距至少为 5～ 6m ,才能保证换热器之间相互不受干扰。

竖直双U型埋管地热换热器支管间热短路分析

采用地热换热器准三维传热模型和数值计算的方法,对竖直双U型埋管地热换热器支管间的热短路进行了分析,讨论了管间距和回灌材料的导热系数对热短路的影响,并提出了减少热短路的措施。

热渗耦合作用下U型埋管换热器的数值模拟

针对土壤耦合热泵地下U型换热埋管,建立了管内流体以及换热器周围土壤热渗耦合物理数学模型。所建模型考虑了U型管的实际形状,土壤考虑为饱和多孔介质,管内湍流流动采用R ea lizab le k-ε模型。采用F luen t软件对模型进行模拟计算,得到了管内流体以及周围土壤温度分布。分析了土壤中水的渗流对传热过程的影响,并对考虑渗流作用时不同土壤物性对单根U型垂直埋管换热器周围土壤温度场进行了模拟计算与分析。

竖埋U型管换热器逐时模拟软件——西华地热

地下换热器的设计是地源热泵工程成功与否的关键。进行逐时模拟是设计地下换热器最科学的方法。自主开发了地源热泵U型管地下换热器逐时模拟软件——西华地热。该软件包含前处理、计算核心以及后处理三大模块。基于建筑逐时负荷,可以逐时计算水温及地温。验证表明,软件准确可靠。

U型埋管换热器三维数值模拟和供热实验研究

系统地介绍了以有限控制容积的瞬态热平衡原理为基础,采用有限差分法建立的单根垂直U型埋管换热器三维瞬态传热模型,并且与整个冬季供热实验测试结果进行了对比。此外,根据原始地温的测试数据,结合相关文献,总结出重庆地区湿重型土壤的原始地温计算式,为求解传热模型,提供了必要的定解条件。

基于CFD技术的双U型地埋管换热器传热热阻

以地热埋管换热器为研究对象,对换热器各环节热阻进行了数值模拟.模拟利用Fluent软件,建立双U型埋管换热器二维模型,并对钻孔内外各传热过程进行数值模拟.将模拟结果与理论计算结果进行了比较,并讨论管间距半宽、PE管外径以及钻孔半径的变化对PE管内热阻、钻孔内热阻和钻孔外热阻的理论公式计算精度的影响.结果表明:对于PE管内热阻和钻孔外热阻而言,其模拟值和理论公式计算值非常相近,而钻孔内热阻的理论计算公式精度较差,其计算值和模拟值之间存在较大偏差;且管间距半宽和钻孔半径对理论值与模拟值的相对误差几乎无影响,而钻孔内热阻的理论值与模拟值之间的相对误差会随着PE管外径的增大而变大.

立式U型管自然循环蒸汽发生器换热面积的近似理论计算公式

采用近似方法从理论上导出了一种立式 U型管自然循环蒸汽发生器换热面积的近似理论计算公式，并将其计算结果与实际的立式 U型管自然循环蒸汽发生器换热面积进行了比较，其绝对误差在 8％以下。

重庆地区垂直双U地埋管换热器保温性能研究

以层换热理论为基础,重庆某示范楼工程土壤源热泵系统为对象,建立实验系统,测试了实际运行状况下的地埋管换热器供回水管不同深度的水温.从地埋管不同时刻的平均水温和换热能效两个方面分析了实测数据,研究了回水管保温与不保温时垂直双U地埋管换热器的换热情况.结果表明,在冬季,保温地埋管典型日不同时刻的换热能效比不保温的高出14.09%,月平均换热能效比不保温的高出23.08%,季平均换热能效比不保温的高出40.54%.在夏季,保温地埋管典型日不同时刻换热能效比不保温的高出10.76%,月平均换热能效比不保温的高出28.57%;季平均换热能效比不保温的高出41.48%,回水管保温有利于加大地埋管换热器的换热能力.

地源热泵U型埋管土壤温度场数值模拟

结合相关文献给出原始地温计算式,针对垂直U型埋管换热器建立瞬态传热模型,采用控制容积法对方程进行离散,对换热器周围土壤温度场进行数值模拟。对模拟结果进行分析获得地下埋管换热器的传热特性与土壤温度变化规律,并通过实验数据验证模拟结果的正确性。

广州地区土壤温度场对U型埋管换热性能的影响

针对广州地下50m以内土壤温度分布来研究广州地区地温的分布特性和变化规律,建立了垂直U型地埋管地下换热区域温度场的三维稳态和瞬态传热模型。同时就该系统在冬季和夏季运行分析了不同工况下埋管区域土壤温度场的分布情况以及进一步确定了热泵机组连续和间歇运行对地埋管换热性能、埋管区地温恢复状况的影响。最后,通过对某别墅工程的动态负荷计算,选用ASHRAE推荐的地埋管地源热泵设计模拟软件GLHEPRO 3.0进行30a运行模拟,分析得到了地下埋管区域土壤热平衡对埋管换热性能的影响程度,从而为华南地区推广使用地埋管地源热泵系统的长期高效运行提供理论参考。