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。

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.

天津地区双U型地源热泵地埋管换热器性能模拟研究

针对地下水位变化对地源热泵垂直地埋管换热器性能的影响,以天津某工程为例,根据土水特征曲线确定了土壤垂直方向含水量分布和热物性变化,并基于FLUENT软件建立了双U型地埋管换热器的三维非稳态传热模型,对不同工况下的换热器性能进行了数值模拟,将模拟结果与试验结果进行了对比分析。进一步,模拟研究了不同地下水位对换热器性能的影响,其结果对于地下水位变化显著地区地源热泵工程设计、管理具有较好的指导意义。

并联和串联连接的竖直双U型埋管地热换热器热短路的分析

利用地热换热器准三维传热模型,采用数值计算的方法对并联和串联布置竖直双U型埋管地热换热器支管间的热短路进行了分析;讨论了不同支管间距、不同回灌材料导热系数、不同深度,不同管内流量情况下的热短路。结果表明:并联连接的要比串联连接的热短路影响小。

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.

双壳程U型管换热器的一种失效形式

U型管换热器是石油化工、能源等工业部门常用的管壳式换热器结构型式之一。介绍了双壳程U型管换热器的一种极为少见的失效形式,并对这种失效的原因进行了初步的分析。从而为这种结构型式换热器的设计、制造和使用,提供了依据和注意的事项。

基于TRNSYS的双U型垂直埋管换热器的模拟分析

以长沙市某一实际工程的双U型垂直埋管换热器为研究对象,利用TRNSYS建立了地埋管的仿真模型,通过仿真模型及正交试验设计方法研究夏季影响埋管周围土壤平均温度的因素,并分析了这些因素的影响程度.结果表明：钻井深度、钻井间距、钻井数量及回填材料导热系数对土壤平均温度有不同程度的影响,其中钻井间距的影响尤为明显.最佳钻井间距应为4~5m,回填材料最佳导热系数为1.7~2.1 W/（m·K）,钻井最佳深度为60~100m.

双U型地埋管换热器模型的建立及实验验证

地埋管换热器与土壤的换热状况,直接影响到土壤源热泵系统的运行性能.因而建立恰当的地埋管换热器模型,对埋管与土壤的传热研究至关重要.根据钻孔内外传热的不同特点,建立了钻孔内准三维稳态导热数学模型和钻孔外二维非稳态导热数学模型;并以钻孔壁为纽带,将内、外模型组建成完整的地埋管换热器模型.进而利用Ansys有限元法建立其物理模型并进行求解.通过热响应实验,充分验证了该模型的可靠性.这为建立土壤源热泵系统模型,模拟系统长期变负荷工况运行下土壤热堆积情况奠定了坚实基础.

单U型与双U型竖直土壤换热器换热性能的对比

分别建立实际尺寸的单U型和双U型换热器模型,以夏季工况为例用FLUENT软件对其换热过程进行非稳态数值模拟。在热物性、支管间距相同的条件下,以相同流量下单位井深换热量来衡量两种换热器的换热性能。模拟结果表明:单U型和双U型换热器单位井深换热量变化趋势相同———进口温度一定时,随运行时间的增加而趋于稳定;随进口温度的升高而增大;随钻井深度的增大而减小。为保证双U型换热器的换热性能大于单U型换热器且保证机组的运行效率,换热器运行时存在最小和最大流量。对比两种换热器的换热性能可知:双U型换热器的最大流量大于单U型换热器;增大流量和进口温度对双U型换热器换热性能的提高大于单U型换热器;钻井深度不同时,流量的取值范围也不同。

双管束U形管换热器的结构设计

对双管束U形管换热器的结构设计要点进行了分析,结合实例对双管束的设置及其支撑结构设计进行了详尽地分析,探讨其设计的合理性;并就双管束U形管换热器的其他细节的结构设计作了介绍。

双U型埋管换热器换热影响因素分析

对地源热泵垂直单孔双U型埋管换热器的单孔回填材料、管内流量、进口温度等因素对换热效果的影响进行研究.对搭建实验台的测试数据进行分析,得到了在该测试工况下最佳流量约为1.01m3/h,并对比中粗砂与原土的热导率,得出在导热率增大45%时,其单位井深换热量增大了25%,同时经过数据和设备综合考虑分析得出了机组循环液的出口温度不宜太高,在约35.6℃达到实验最佳值的结果.

地下水渗流对双U型地埋管换热器的模拟研究

为确定地下水渗流对双U型地下埋管换热器换热性能的影响,利用FLUENT软件建立实际尺寸的双U型埋管钻井换热模型和周围土壤多孔介质模型,分别对土壤中无地下水渗流和有地下水渗流且渗流速度为2×10-6m/s时对换热器换热量和地下土壤温度场影响进行模拟研究。结果表明:在其它工况不变情况下仅改变地下水渗流速度(由0m/s到2×10-6m/s),埋管流体出口温度随着渗流速度的增大而减小,埋管的进出口温差相应的随着渗流速度的增大而增大,导致双U型埋管与土壤间的换热量越来越大,地下水渗流增强了双U型埋管的换热能力。

一种双管束U形管换热器的结构设计

介绍了一种在普通U形管换热器基础上改进的双管束U形管换热器,该换热器在满足换热面积的前提下节约了成本,减小了场地空间,已用于煤化工项目,运行良好。

双U型地埋管换热器在卷烟厂供暖中的设计与应用

针对地源热泵换热器设计中存在的占地面积大,竖井钻孔预埋深度大,工程建造成本高等问题制约地源热泵的普及,通过设计一种双U型地埋管换热器,增大每一预埋竖井内埋管直径和根数,有效利用埋管井空间容量,该型式设计在保证供暖热容量的条件下,满足供暖温度要求。

单/双U形地埋管换热器传热特性模拟研究

为了研究不同因素对单/双U形地埋管换热器传热特性的影响,建立单U形和双U形地埋管换热器传热物理数学模型,分析流体进口流速、流体进口温度、回填材料和土壤竖向温度梯度对地埋管周围土壤温度分布规律和单位管长换热量的影响。结果表明:地埋管周围土壤温度随流速的增加而增加且双U形大于单U形,对径向距离大于1 m的土壤基本无影响;双U形地埋管换热器的单位管长换热量大于单U形,双U形地埋管换热器的热短路现象更严重;增加流体进口温度时,土壤温度、单位管长换热量均增加,但热作用范围基本不受影响;回填材料为砾砂时的土壤温度增加幅度大于黏土,单位管长换热量大于黏土,但增加比例小于回填材料为黏土时的情况;土壤竖向温度梯度越大,土壤温度和单位管长换热量波动幅度越剧烈,且双U形的波动幅度大于单U形;钻井深度和土壤竖向温度梯度较大时,地埋管不宜采用U形管作为换热器。研究结果对单/双U形地埋管换热器的设计及地源热泵系统的运行提供参考。

基于TRNSYS的双U型地埋管换热影响因素分析

针对水平式埋管占地面积大、换热效果差及竖直式埋管初期投资高、施工难度大的现状,基于TRNSYS建立地源热泵双U型地埋管换热器瞬态仿真模型。在保证研究变量为唯一变量的条件下,通过仿真计算分析地埋管不同钻孔数、不同埋管深度以及不同孔间距对地埋管换热器性能的影响,模拟试验结果表明:增多钻孔数、加深钻孔深度、增大钻孔间距均可提高地埋管换热器的换热效果。本研究为地埋管换热效果与施工难度的平衡提供分析依据。

套管式地埋管换热器设计计算方法

以线热源理论为基础建立套管式地埋管换热器换热的简化模型,给出基于热响应试验的套管式换热器设计计算方法。以湖南省韶山市一实际工程为实例对钻孔现场进行测试,采用该方法可计算出其综合导热系数和钻孔内总热阻。同时对该工程的另一钻孔进行双U测试及计算,以此作对比分析。考察两组测试在综合导热系数、钻孔内总热阻、换热温差和换热量上的内在联系。计算结果和测试结果表明,该计算方法在套管式换热器设计上具有适用性,避开了钻孔内层层热阻的复杂计算,简化了计算过程,可为实际工程提供计算参考。

温州某文化活动中心地源热泵系统的应用分析

项目采用温湿度独立控制空调系统和地源热泵相结合的设计,根据工程的实际情况,从土壤温度、地质条件、全年负荷特性和地埋管换热形式各方面因素分析采用地源热泵系统的合理性。