结冰工况下闭式地表水换热器换热性能研究

建立了闭式地表水换热器传热特性的数学模型,并对模型进行了验证,在非结冰工况下,模型计算值与试验值误差在±17.3%之内;基于该数学模型,研究了换热管在结冰工况下的冰层变化规律、传热热阻构成比例、换热管沿程传热系数以及换热管换热量。结果表明:换热管外冰层厚度沿流动方向呈下降趋势;冰层导热热阻约占总热阻的6.5%;沿载冷剂流动方向,换热管沿程传热系数呈先增加、后减小的趋势,其转折点在冰层消失处;在相同条件下,DN32换热管在结冰工况下的换热量衰减为未结冰工况下的93.07%。

闭式U型地表水换热器传热数值模拟与实验研究

针对工程设计中闭式地表水换热器基础数据缺乏的问题,本文建立了闭式U型地表水换热器的三维传热模型,利用FLUENT软件,分别模拟了夏季与冬季工况下,换热器不同进口温度、不同湖水温度下换热器的传热特性。结果表明,换热器进出口平均温度与湖水温差、换热器进口温度与湖水温差是影响单位管长换热量的根本因素,并根据模拟结果分别拟合了两种温差与单位管长换热量的关系曲线。利用自主设计的实验台,在夏季与冬季分别进行了散热与取热实验,将由拟合公式计算的结果与实验结果进行了对比,误差在±10%以内。本文给地表水换热器的工程设计提供了一条新思路。