垂直双U型地下换热器动态传热解析

为改进传统基于二区域建模方法在地下换热器仿真中的不足,提出基于二元复合介质的垂直双U型地下换热器动态解析传热模型.在传统复合介质建模思路的基础上,引入地质分层复合介质等效处理方法,结合U型水管流体准动态传热解析函数及处理管壁非均匀热流条件的分段圆柱热源法,构建了系统动态传热解析新模型.与实验数据对比,新模型在40 h热响应测试中的平均相对误差仅0.17%.系统动态热特性分析中,利用新模型工具从可视化角度解释双U型地埋管内部的热堆积与热短路现象,为地下换热器的性能优化提供可靠支持.

中深层地埋管换热器变延米传热模型研究

中深层地埋管换热器热泵供热技术已逐渐成为我国双碳目标下北方清洁供热可选方案之一,建立中深层地埋管换热器解析解传热模型是推广及应用这一技术的关键。文章基于无限长线热源模型,针对中深层地埋管外岩土的传热过程提出了改进的瞬时热阻;取消了孔壁温度均匀的假设,建立了由钻孔内循环液至远端岩土的整个传热过程的传热一体化模型;利用温度叠加原理及拉普拉斯变换法获得了变延米换热量条件下流体温度解析解。通过对比验证发现模型具有较高的精度,并基于该模型,分析了钻孔深度、地温梯度、岩土导热系数以及循环液流量对地埋管换热器最大换热功率以及出口水温的影响。

中深层地源热泵供暖系统运行策略优化分析

本文以河北省邯郸市某中深层地源热泵供暖系统为工程案例,首先采用分段方法建立了闭式U型井换热器的传热解析模型,并通过实际监测数据对该模型进行了有效性验证,并结合热泵模型,循环水泵模型以及板式换热器模型构建了整个中深层地源热泵供暖系统的仿真模型。应用该模型,探讨了在不同负荷需求下不同循环流量组合对系统运行效率的影响,得到了中深层地源热泵供暖系统长期运行时的最优运行策略。

旋转电极电渣重熔过程电极熔速的理论解析

旋转电极电渣重熔通过改变结晶器内熔体的流动和传热规律,增强了渣池与电极间的对流换热,在提高电极熔化速率和生产效率方面具有巨大潜力。提出了电渣重熔过程电极熔化速率的求解方法,并考虑了电极旋转时的强制对流,基于多物理场耦合模型预测了电极直径、转速对电极熔化速率的影响规律。结果表明,随着转速提高,金属液滴由从电极中心滴落向电极边缘滴落转变,高温区由渣池外侧向渣池中心移动。当转速从0增大至90 r/min,55 mm直径电极的熔化速率从7.90 g/s增大至9.68 g/s,对比固定电极,转速为90 r/min时,生产效率最多提高了22.5%;进一步增大转速,电极熔化速率反而减小。存在一个最佳转速可使熔化速率达到最大,且该最佳转速随着电极直径的增大而减小。

隧道通风对围岩地温能的影响研究

一定埋深的隧道结构位于可供地源热泵利用的恒温层中,以隧道围岩作为热源,将热交换管布置于隧道结构内吸收围岩中的地温能,可用于隧道自身及周围建筑的供热和制冷。内蒙古扎敦河隧道建成了利用地温能的隧道加热系统试验段,介绍了该系统的设计参数。并对前期研究成果进行完善和改进,获得了考虑隧道通风、地形条件和隧道进、出口处气象条件的围岩地温场解析解,并分析洞内风速和隧道长度对围岩地温能的影响,为隧道地温能利用提供指导。