U型垂直地埋管换热器性能的影响因素分析

为了了解不同的设计参数对于换热器性能的影响，本文通过建立流体力学三维模型模拟了管长60～200m 的地埋管换热器性能。研究结果显示，流体进口温度、流体速度和初始地下温度都对换热器性能有显著的影响，考虑到热通量和压降2个因素，推荐流速为0．5m／s。回填物和土壤的密度及比热对性能的影响小于导热率的影响。文中开发了一个简单的数学模型用于预测回填物和土壤，比热和导热率以及热通量的影响，预测结果与 CFD 结果高度符合。当换热器的长度从60m 增加到200m，热通量下降，影响半径也变小。

渗流作用下U型垂直地埋管换热器工程设计与应用

以南昌某地源热泵工程为例,阐述了地埋管管群在地下水渗流作用下的设计计算方法,利用Visual Basic.NET与Matlab语言混合编程进行地埋管换热器设计计算。结果表明地下水渗流的存在不一定能强化地埋管换热器的传热,当地下水渗流速度低、岩土孔隙率大时不利于地埋管散热,而当贝克利数数大、岩土等效导热系数高时有利于地埋管散热。

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.

基于ANSYS的垂直U型埋管换热器全年试验分析及模拟

通过分析,建立了120m深垂直U型埋管换热器及土壤温度场的数学模型,并就典型气候条件下换热器的换热性能及周围土壤温度场的变化情况进行了实测分析及数值模拟,为夏热冬冷地区地埋管换热器系统的设计、施工提供一定参考。

垂直U型埋管换热器全年试验分析及模拟

通过分析,建立了120 m深垂直U型埋管换热器及土壤温度场的数学模型,并就典型气候条件下换热器的换热性能及周围土壤温度场的变化情况进行了实测分析及数值模拟,为夏热冬冷地区地埋管换热器系统的设计、施工提供一定参考。

地埋管换热器热短路及其对热物性测试影响分析

为了更准确地建立垂直地埋管换热器钻孔内传热模型,采用模拟分析的方法探讨了不同钻孔、支管和布置形式的冷热支管热量回流情况,并拟合得到了热短路热阻的表达式。建立了三维数值模型,分析了管内流体流速、埋深对热短路的影响,流速越小,热短路损失率越大和单位管长换热量越小,然而流速过大,热短路损失率减少并不明显且能耗加大;增加埋深可以增大埋管进出口的温差,但冷热支管间的热损失也大大增加。对比了流体积分平均温度与几何平均温度的差别,由于忽略了热短路的影响,往往线性几何平均温度值偏大。借助于试验平台,分析了流速变化和埋深变化对土壤平均传热系数测试的影响,结果表明:流速越小,热短路损失率越大,土壤平均传热系数越小,即埋管的换热能力也越低;埋管的深度应综合换热量要求、热短路损失、投资而确定。

垂直地埋换热器非饱和岩土温度场分析

垂直地埋管换热器周围非饱和土壤的特性对埋管换热具有重要影响,目前地埋管换热器设计中多假设岩土为均匀介质,并未深入考虑非饱和岩土对埋管换热的影响。基于岩土的非饱和特性,通过数值模拟,对比分析岩土非饱和特性下温度响应的变化,为地埋管换热器设计提供更为准确模型。

不同垂直埋管形式地源热泵热水系统换热性能研究

富水土壤条件下,采用单因素方法,研究了3种不同垂直地埋管换热器--单U型、双U型和套管型的地源热泵热水系统。3种小型热泵热水系统在稳定运行情况下,系统能效比分别为3.5、4.1、4.5。小型地源热泵热水系统在夏热冬暖地区具有良好的适应性,能满足制取生活热水的需求。

垂直U型地埋管换热器性能的动态仿真

本文基于圆柱内热源理论建立了垂直U型地埋管换热器的数学模型。在MATLAB软件中建立了垂直U型地埋管换热器的动态仿真平台。利用该仿真平台研究进口温度、进口流速、钻井深度、回填材料、土壤以及间歇运行时间比等因素对垂直U型地埋管换热器换热性能的影响规律。结果表明,在一定范围内提高进口温度可以提升垂直U型地埋管换热器的换热性能;当进口流速为0.4~0.6 m/s时,增大进口流速可以有效提升垂直U型地埋管换热器的换热量;钻井深度越深,钻孔总换热量增加明显,单位钻孔深度换热量略微减小;但随着运行时间的增加,回填材料导热系数对换热的影响逐渐降低;土壤的导热系数越大,垂直U型地埋管换热器的换热量越大;采用间歇运行的方式可以提升垂直U型地埋管换热器的换热性能。

合肥地区垂直U型埋管换热器实验分析及模拟

文章选取80m深垂直U型埋管换热器进行了理论分析,建立了埋管换热器以及周围土壤温度场的数学模型,实验分析了合肥地区夏季典型气候条件不同运行模式下地埋管换热器的换热性能及其周围土壤温度场的变化情况;最后对地埋管换热器长期运行工况进行了模拟,给地源热泵系统施工提供了一定的参考价值。

合肥地区垂直U型埋管换热器试验分析及数值模拟

以合肥市某地源热泵工程为例,选取100 m深垂直U型埋管进行分析,试验研究了合肥地区夏季典型气候条件下不同运行模式时换热器的换热性能、机组能效及土壤温度场的变化情况,模拟分析了换热器长期运行时周围土壤温度场的变化。

地埋管热响应测试及数据分析方法

对上海某商务楼垂直地埋管换热器进行热响应测试,该商务楼占地面积大,在相隔300m两个地块分别钻三口测试井。本测试的特点是：地埋管换热器有效换热深度大,测试内容包括单U型及双U型地埋管,根据测试要求设定不同的循环流速。采用一维线热源模型对测试数据进行科学严谨的分析,本文将给出计算土壤导热系数、垂直地埋管换热器传热热阻及确定单位井深换热量方法。试验数据具有很强的对比性并能验证测试准确度。测试结果表明,该测试点的土壤导热系数为1.84~1.94 W/（m.K）;相同埋管形式与管径地埋管换热器,传热热阻相同。本测试中双U型32埋管热阻大于双U型25热阻,单U型32型埋管热阻最大。应用线热源模整理出计算给定进水温度下的单位井深换热量公式,并计算出不同埋管形式及循环水流量下的单位井深换热量。

现场岩土热响应测试及换热量的计算分析

获得可靠的岩土综合导热系数,为地源热泵地埋管换热器提供正确的设计参数。以沈阳某地源热泵工程为例,基于岩土热响应的原理,建立了现场岩土热响应测试的方法,计算分析了岩土导热系数和钻孔单位延米换热量。结果显示,岩土综合导热系数为2.23W/(m.K),与推荐的相似岩土导热系数比较显示,测试结果可靠;平均钻孔单位延米换热量为57.71W/m,岩土具有良好的导热能力。分析认为在特殊地理条件的地源热泵系统方案设计前,应对拟建区域的地质条件进行全面勘探,以优选工程区域;为减小土壤热失衡的隐患,建议采取冬夏两季均运行的策略。

地下水渗流对地埋管周围土壤影响的模拟研究

文章利用商业建模软件GAMBIT和FLURNT对垂直地埋管换热器与周围土壤换热进行了数值模拟,区别于以往的纯导热模型,文章基于饱和多孔介质和地下水流动理论,建立垂直地埋管换热器三维模型,模拟地下水渗流对垂直地埋管换热器周围土壤换热的影响。主要通过三维垂直单U型地埋管换热器的热渗耦合模型,研究在地下水渗流条件下,对周围土壤的影响。