添加隔热板对竖直U型地埋管换热器换热能力的影响

本文就如何减轻竖直U型地埋管换热器2个支管间的热短路损失、提高地源热泵系统的单位井深换热量进行了研究。在对竖直U型地埋管钻孔内准三维传热模型进行研究的基础上,运用数值模拟的方法对竖直U型地埋管换热器有、无隔热板2种情况下的换热能力进行了分析。

多钻孔竖直U型埋管换热器传热研究

以地源热泵地下U型埋管四钻孔换热器为研究对象,利用有限元计算方法,编制程序,模拟分析了系统运行时间及钻孔顺序排列和交叉排列时钻孔间距和布置形式对土壤温度场的影响。结果表明:随着运行时间的增长,热干扰现象越强烈,热干扰主要发生在钻孔之间,在两钻孔中间影响最大;从土壤能源利用均衡性角度来讲钻孔交叉排列的形式优于顺序排列的形式。

地源热泵U型竖直埋管换热器性能实验分析

利用已经搭建好的地源热泵实验系统对系统的U型竖直埋管换热器进行实验研究。分析了系统进入非稳态导热的"正规热状况阶段"的特性,对比了夏季连续运行工况下埋管间距为4 m时,单、双U型埋管换热器的换热性能及不同运行方式下埋管换热器的换热性能,探讨了冬、夏两季地源热泵系统的运行性能差异。

竖直U形地埋管换热器传热热阻计算方法比较

介绍了基于线热源理论和柱热源理论的竖直U形地埋管换热器的设计计算方法.结合工程实例,采用不同计算方法,对设计热阻参数项进行了比较.结果表明:关于钻孔内热阻,一维导热模型最大,形状因子法次之,二维导热模型最小,准三维传热模型略大于二维导热模型,最小值较最大值小32%(单U管)和44%(双U管);关于钻孔外热阻,柱热源理论较线热源理论小16%(单U管)和19%(双U管);关于钻孔总热阻,将4种钻孔内热阻计算方法和2种钻孔外热阻计算方法自由组合,最小值较最大值小20%(单U管)和26%(双U管).

U型垂直埋管换热器管群周围土壤温度数值模拟

在所建立的内热源型埋地换热器模型基础上,采用专业多孔介质计算软件Autough2对模型进行模拟计算。在对单根换热器不同土壤物性对土壤温度影响模拟结果基础上,着重对U型垂直埋管换热器管群模拟只有取热或只有排热单季运行工况下的土壤温度变化,和既有取热又有排热的双季运行工况下的土壤温度变化,分析各自对地源热泵应用效果的影响。

竖直U型管地热换热器的准三维传热模型

在地热换热器原有研究工作的基础上,进一步考虑流体工质在钻孔深度方向上的温度分布,分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程,导出了竖直埋管地热换热器效能的解析式。由此,可以抛弃以往简化模型当中的不合理假设,为地热换热器的设计和模拟提供了更加精确合理的理论基础和计算方法。

基于正交试验的中深层U型地埋管换热器换热性能影响因素分析

对中深层U型地埋管换热器换热性能影响因素进行了研究,建立了中深层U型地埋管换热器三维全尺寸数值传热模型,通过正交试验极差法,分析了入口温度、岩土热导率、地温梯度、埋深以及支管间距的影响。结果表明,这5项因素对中深层U型地埋管换热器换热性能的影响显著性依次为:埋深、地温梯度、入口温度、岩土热导率、支管间距。埋深、地温梯度对换热性能的影响近似于线性;岩土热导率对换热性能的影响则接近于抛物线变化,随岩土热导率的增加,换热性能快速提升;当入口温度从15℃升高至20℃时,平均进出口温差迅速下降,换热量迅速减少,因此建议U型地埋管的入口温度应小于20℃。

竖直U形地埋管换热器优化设计

以地埋管地源热泵系统模型为基础,引入竖直U形地埋管换热器的DST模型,将钻孔深度、钻孔间距和钻孔数量作为热泵系统的设计优化变量,通过全寿命周期内的系统运行模拟,提出了确定热泵系统换热器组群最优组合形式的方法。为地埋管地源热泵系统的方案优选和运行策略的评估提供了必要的理论依据。

竖直地埋管换热器钻孔外换热解析模型研究现状

根据对热源形状假定的不同,将竖直地埋管换热器钻孔外换热解析模型分为线热源、面热源、体热源3大类,对这3类模型进行了比较分析。结果表明,实际工程中3类模型设计结果几乎没有差别;有限长和无限长热源模型需要很长的时间计算结果才会有明显差异,在满足冷热负荷平衡条件下可以不考虑换热器长度的影响;在不考虑渗流影响情况下,当冷热负荷大致平衡时应采用计算较为方便的无限长线热源模型;在有渗流情况下,当渗流速度达到10-6 m/s时应考虑其影响。

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.

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。

地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型

地下换热器传热模型是地源热泵系统长期运行性能预测的基础。基于合理的简化处理,在柱坐标下建立了一种新的单孔及多孔竖埋U形换热器一维非稳态传热数值模型,并给出了求解算法。该模型基于任意时变冷热负荷,预测换热器进出水温及地温。用3组单孔实测数据进行了验证,出口水温模拟值与实测值最大绝对偏差为0.8℃,说明模型可靠准确。全年逐时动态模拟消耗机时不足1 min。综观计算功能、准确性及快速性,本模型可以作为地源热泵地下换热器设计分析的强有力的工具。

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。

地源热泵竖直U型管换热器的传热模型分析

合理地分析地热换热器中的传热过程是保证地源热泵空调系统经济可靠地运行和降低其初投资的要求,而传热模型又是传热过程的关键所在,因而确定钻孔内传热模型对于设计地源热泵空调系统中的地热换热器具有重要的意义。在此基础上分析了地源热泵地下换热器的3种传热模型,导出了其解析式,并对比分析了各种模型的特点,为地下换热器的设计和分析提供了更精确地方法。

土壤源热泵竖直埋管换热器钻孔外传热模型综述

介绍了土壤源热泵竖直埋管换热器钻孔外的传统的无限长线热源模型,无限长圆柱模型,有限长线热源模型以及改进后的热湿传递的线热源模型,变热流的线热源模型,土壤分层的线热源模型。分析了各种模型之间的联系、区别以及优缺点。提出了完善土壤源热泵竖直埋管换热器钻孔外传热模型需进一步研究的内容。

增强地源热泵竖直埋管地下换热器换热性能的研究

地下换热器换热性能直接影响到地源热泵系统的初投资和运行成本。地下换热器可分为单U型、双U型和 1+2型三类。采用非稳态法对膨润土、水泥 +砂两类回填材料进行了室内实验 ;在相同的边界条件下 ,采用扶正器和定位器施工可以保证下管 ,并能降低钻孔内热阻。因地制宜地选择埋管形式 ,采用稳定。

地热换热器U型埋管的传热模型及热阻计算

讨论了地源热泵地热换热器竖直U型埋管钻孔内的二维稳态传热模型。基于钻孔内的温度场的二维解析解 ,得出钻孔热阻表达式。分析了影响钻孔热阻的几个相关因素 ,通过与一维简化模型得到的钻孔热阻相比较 。

基于层换热理论的竖直地埋管换热器设计方法

建立了地源热泵竖直地埋管换热器的三维传热温度场数学模型,模拟计算了不同季节不同工况下地埋管换热器内的水温分布。提出了层换热理论,竖直地埋管换热器及其周围岩土可以分为三个换热层——饱和换热层、换热层、未换热层。通过实测验证了该层换热理论。介绍了地埋管换热器埋深的确定、出水管的保温及流量的确定等。

竖直地埋管换热器在地下工程中的应用研究

竖直地埋管换热器替代冷却塔用于地下工程中,有利于工程防护能力和能源效率的提高。探讨了地埋管换热器在地下工程中的应用形式,包括与冷热源和末端的联合使用;基于地下工程的负荷特点和时间特性及山区岩土体的特性,探讨了地埋管换热器的适用性,结果表明地下工程的热负荷特性有利于地埋管换热器周围温度场的恢复,岩土体较大的导热系数和渗流的存在有利于换热效率的提高;分析了地埋管换热器使用可能导致的热红外暴露问题,提出采用表面覆土的方法来解决这一问题,建议覆土厚度为2m。