湿土壤含湿特性对传热影响研究

针对于地源热泵地能换热系统在具有热源条件下土壤热湿迁移现象,进行了初步分析和实验,并对模拟计算应用可行性进行了认证。土壤含水静态传热实验,目的在于探讨土壤含湿程度对传热能力的影响,以及地下含水程度对换热区域换热性能的影响。研究土壤不同含水率情况下的传热性能,从而推断含水率在工程中的影响程度。为进一步研究地源热泵应用中关于土壤含水的传热问题奠定基础。     

土壤源热泵U型埋管换热器传热的非稳态数值模拟

本文基于能量平衡方程,建立了土壤源热泵U型埋管换热器周围土壤的非稳态传热模型,用所建立的传热模型对土壤源热泵冬季取热过程进行了动态模拟.研究了不同物性土壤温度及U型埋管出口流体温度的变化规律,分析了土壤物性对换热器换热性能的影响,采用间歇运行方式提高了换热器换热能力.通过建立数学模型得出的结果,可供设计参考.     

土壤蓄冷与释冷过程的能量分析

在对土壤蓄冷系统冷量损失过程分析的基础上,提出了地下埋管换热器垫层冷量损失与温差传热冷量损失的概念,并建立了垫层冷量损失和温差传热冷量损失的计算模型;为衡量系统在运行期间地下埋管换热器管束系统的运行效率,建立了埋管换热器管束系统的平均释冷率模型。通过理论研究与模拟计算,分析了土壤初始温度、埋管间距及管束结构对土壤蓄冷系统冷量损失的影响,指出了土壤蓄冷系统冷量损失随土壤初始温度及埋管间距之间的变化规律,为土壤蓄冷系统地下埋管换热器的优化设计提供理论依据。     

地道通风系统的数值模拟与分析

提出准三维土壤—空气传热传质模型,对地道通风系统内空气与土壤之间的热物理过程进行数值模拟。模型忽略土壤在地道方向的传热,并解决了出现凝结水时的模拟问题,同时利用实测数据对模型进行验证,模拟结果与实测数据基本符合。利用已验证的模型,该文对影响地道通风效果的长度、埋深、风速等参数进行了深入的模拟分析。以北京地区,文章指出地道埋深以3～4米较为适宜,而地道内风速不宜太大。     

垂直U型埋管换热器准三维热渗耦合模型及其实验验证

为了探讨热渗耦合对土壤源热泵地埋管换热的影响,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,通过耦合竖直方向一维流体模型与水平面内土壤二维非稳态热渗耦合模型,建立了考虑地下水渗流影响的准三维U型埋管热渗耦合模型。基于模型的数值求解,探讨了土壤热物性及地下水渗流对埋管换热特性的影响。结果显示:土壤导热系数与比热容的增大均有利于加强埋管的换热,且地下水渗流的存在有利于强化地下埋管与周围土壤间的换热能力,提高土壤源热泵系统的运行效率。实验验证表明,所建模型具有一定的预测精度,可为地下埋管换热器传热特性的研究提供理论基础。     

地下水渗流条件下土壤蓄热性能的数值研究

为了研究地下水渗流条件下土壤的蓄热性能及其影响因素,建立了地埋管换热器与土壤的准三维热渗耦合传热模型,通过方程离散和编程求解,研究了地下水渗流条件下渗流速度、U型管管内水流量等因素对土壤蓄热性能的影响规律,对比分析了连续蓄热模式和间歇蓄热模式对土壤蓄热性能的影响,研究结果可为土壤源热泵系统的蓄热运行方式提供参考。     

土壤源地热换热器的传热性能分析及优化设计研究

文中对垂直U型埋管土壤源地热换热器的传热性能进行了分析,并优化设计计算了不同负荷下地热换热器的长度.首先根据土壤源地热换热器的传热性能分析,在满足工程实践的基础上,选择了IGSHPA模型简化下的传热分析方法计算传热热阻;然后利用一维导热和线热源模型,得到流体至管道内壁的对流换热热阻,塑料管壁的导热热阻,钻孔内部的导热热...     

热渗耦合作用下U型埋管换热器的数值模拟

针对土壤耦合热泵地下U型换热埋管,建立了管内流体以及换热器周围土壤热渗耦合物理数学模型。所建模型考虑了U型管的实际形状,土壤考虑为饱和多孔介质,管内湍流流动采用R ea lizab le k-ε模型。采用F luen t软件对模型进行模拟计算,得到了管内流体以及周围土壤温度分布。分析了土壤中水的渗流对传热过程的影响,并对考虑渗流作用时不同土壤物性对单根U型垂直埋管换热器周围土壤温度场进行了模拟计算与分析。     

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。     

埋地热油管道预热启输过程外界气温及预热水温对土壤温度场的影响

在建立管道和土壤的非稳态传热模型的基础上,重点考虑土壤和管道的初始温度分布、外界大气温度的周期性变化、预热热水的温度变化,以及由于空气和热水温度变化引起的空气和热水热物理属性变化导致空气与土壤表面和热水与管道内壁之间对流换热系数的变化等诸多因素对土壤温度场建立过程的影响。     

土壤高温储热热湿迁移过程的初步研究

初步建立了土壤高温储热热湿迁移过程的数学模型,并进行了数值求解.结果表明,土壤热湿迁移过程中的湿度场稳定时间明显滞后于温度场,且与土壤类型和水力传导特性等有关.对于水力传导性较差的土壤,在高温储热初期,靠近热源的地方容易产生湿份聚集,使得湿度曲线出现一个短期峰值.与低温储热相比,土壤高温储热时湿度迁移对温度场的影响较大,温度场呈整体降低趋势,降低幅度顺序为:砂土>壤土>粘土.在该文模拟条件下,粘土的热湿迁移过程对于初始湿度的变化不敏感,而砂土的热湿迁移过程则依赖于初始湿度,且影响程度随着初始湿度的增加而增大.     

双圆柱坐标下垂直埋管土壤热湿耦合迁移理论模型与数值模拟

以土壤热湿迁移理论为基础,建立双圆柱坐标系下U型垂直埋地换热器周围土壤内三维非稳态热湿耦合迁移模型,并考虑土壤内热湿迁移的相互影响,编制相应的计算软件.进行不同土壤物性、不同运行工况、不同初始含湿量对U型垂直埋地换热器周围土壤内热湿迁移影响的研究.将模拟值与实验结果进行比较,表明该模型可用于实际应用的模拟分析.     

温棚系统中传热问题的理论与实验研究

给出了描述温棚系统中传热问题的数学物理模型及计算方法，并进行了实验研究。模型中考虑了气象环境参数、土壤的热湿物性以及塑料棚膜的太阳光学性质和辐射特性，可预报温棚内空气和土壤中的温度和含湿量的分布及变化规律。模型的数值模拟结果与实测值在数值和变化趋势上符合得较好，从而表明模型的正确性与可靠性。     

U型管埋地换热器三维传热模型及实验对比分析

针对U型管埋地换热器的传热特点,考虑了两管脚之间的相互影响,建立起非稳态传热模型。采用数值解法对该理论模型进行了求解,并将结果与实验值进行了对比分析,发现两者变化趋势一致,但理论计算结果比实验测试值低,其中的一个重要原因是因为换热器与土壤间的热交换不是纯导热过程,还应该进一步考虑土壤中热湿迁移等因素的影响。     

埋地换热器理论模型与周围土壤温度数值模拟

提出内热源型埋地换热器理论模型，建立换热器周围土壤热湿传递物理数学模型。内热源模型综合考虑热湿迁移、土壤物性等各方面因素，将埋设于土壤中的换热器处理为等效内热源。采用专业多孔介质计算软件Autough2对模型进行模拟计算。着重模拟计算不同土壤物性、不同换热器运行方式对单根U型垂直埋管换热器周围土壤温度场影响的模拟计算与分析。     

太阳辐照下湿份分层土壤中热湿传输的数值模拟

考虑温度对土壤湿分迁移的影响，建立描述存在干饱和层时的土壤热湿传递的数学模型，并就自然环境和恒定太阳辐照下两种情况进行数值模拟，获得不同环境条件下土壤中温度和湿分分布以及水分蒸发的动态特性，分析干饱和土壤层对土壤热湿迁移与水分蒸发以及温度对土壤湿分传输的影响。     

大气对流对土壤内热湿迁移影响的实验研究

对土壤内热湿迁移过程进行了研究,通过对土壤内热湿迁移机理分析,根据质量守恒和能量守恒原理,建立了土壤非饱和区热湿迁移的理论模型,对大气对流环境条件下砂土内热湿迁移过程进行了实验研究,实验测量和数值计算,获得了不同大对流速度作用下土壤中温度,含水率分布以及水分蒸发强度的变化。     

关于蒸发换热系数he的证明

从湿空气状态方程出发,依据Ｌｅｗｉｓ关系证明了蒸发换热系数和对流换热系数的一般关系,推导了湿表面上水分蒸发换热系数ｈｅ的一般式,对其影响因素进行系统分析,证明了空气湿度对ｈｅ的影响远没有风速大。     

太阳辐射对沙土内部热湿迁移过程影响的实验研究

通过机理分析及实验研究，探讨了不同太阳辐照度下非饱和沙土内部热湿迁移的规律。     

U型管桩埋换热器稳态传热模拟研究

采用能量平衡的方法建立了土壤层内U型管桩埋换热器稳态传热模型，并以天津市一地源热泵实际工程为背景，模拟计算了管脚热影响因子、土壤导热系数等对U型管桩埋换热器的传热特性的影响。