浅滩毛细管前端换热器换热数值模拟研究

采用CFD模拟方法,针对埋置于浅滩中作为海水源热泵前端换热器的毛细管换热器,模拟了冬季和夏季的传热过程.结果表明,埋置于浅滩中的毛细管换热器应用于海水源热泵的前端换热换热效果较好.毛细管换热器单位席面积换热量夏季可达到125 W/m~2左右,冬季可达到100 W/m~2左右.从传热角度看,毛细管内流速取0.05~0.15m/s相对合理.     

毛细管换热器的换热特性研究

作为地表水源热泵的前端换热器,毛细管换热器具有优良的性能,对毛细管的结构优化设计研究对地表水源热泵的推广与应用具有重要意义.建立不同管间距下的毛细管换热器三维模型,搭建试验台进行换热实验来验证数值模拟的准确性.利用Fluent对毛细管换热器进行放热工况下的数值模拟,通过分析在不同地表水流速下的各个模型的进出口温差、单位席面积换热量、单位体积换热量、传热系数,来确定最佳管间距.并分析毛细管换热器换热性能指标随地表水流速的变化,研究它对毛细管换热器换热的影响.     

地表水源热泵塑料螺旋管换热器面积设计

现有地表水源热泵换热器设计资料粗糙且不完全符合我国地表水的特点,应用误差较大.本文通过塑料螺旋管换热器设计计算简化数学模型的大量数值计算,可知在工程设计值范围内,影响其换热能力的显著因素是换热器进出口温差和地表水体流速,而换热介质种类、换热介质流速和地表水体温度等因素对换热器换热能力的影响不大.在此基础上,给出了供热、供冷工况的基本线算图和换热器进出口温差的修正系数公式、地表水体流速修正系数表.在保持基本线算图简便特性的同时,大大扩展了线算图的使用范围.本文结论可为我国地表水源热泵设计提供参考.     

土壤-海水源热泵供暖实验研究

搭建了土壤-海水源现场实验台,进行了供暖实验。结果表明,沙层土壤温度越高,则机组进水温度也越高,单位管长换热量也就越大,热泵系统COP也就越大;实验工况下,单位管长换热量平均值为38.2W/m,热泵系统COP平均值为1.8;浅层海底沙层土壤温度恢复能力较强,盘管换热器对周围土壤热环境影响较小。     

集中式电驱动水-水热泵机组制热工况运行能效实测分析

介绍了我国寒冷地区某城市地源、污水源以及海水源热泵等15个集中式水-水热泵供热系统中22台热泵机组制热工况的现场实测情况。结果表明,大部分热泵机组实际运行制热性能系数低于额定值。总结了热泵机组实际运行过程中的典型问题:换热器结垢降低换热性能;热泵机组负荷率过低;用户侧供水温度过高。     

海水源热泵系统冬季工况运行特性实验研究

随着社会对于建筑节能和舒适度要求的提高以及低碳环保意识的不断增强,热泵系统作为1种清洁供暖方式受到越来越多的关注.对于沿海地区而言,海水源热泵系统在建筑供暖方面优势巨大.海水换热器是闭式海水源热泵系统的重要组成部分,其性能表现直接影响到热泵系统的运行效率.本文通过实验的方法对比分析了双螺旋管式和叉排管束式海水换热器在冬季工况的运行性能,重点分析了结冰工况对换热器换热性能的影响.实验结果表明,在相同换热面积下,叉排管束式换热器比双螺旋管换热器的换热量低10％～20％,管外冰层厚度主要受到换热流体和海水之间温差的影响,且当其他条件一致的情况下,双螺旋管换热器比叉排管束式换热器的结冰厚度更大.通过热阻分析得知,管壁结冰会对换热器的换热性能有很大影响,冰层热阻最大可占到总传热热阻的50％以上.     

地源热泵桩基与钻孔埋管换热器换热性能比较

相对于钻孔埋管换热器,桩基埋管换热器在换热性能和经济性方面均具有较大优势,目前越来越广泛的应用于地源热泵工程中。围绕钻孔与桩基埋管换热器的结构特点和换热机理进行对比分析,针对南京某项目桩基埋管换热器开展了换热性能实测及数值模拟分析,并采用数值模拟手段对比分析了钻孔与桩基埋管换热器的换热性能差异。研究结果进一步证明了桩基埋管换热器具有良好的换热性能。提出的传热性能数值模拟方法可较准确地计算出桩基和钻孔埋管换热器的传热效率。     

双级循环高温热泵换热面积仿真优化设计方法

以COP为优化目标,以制热量、冷凝器和蒸发器(简称两器)水侧流速和压降、压缩机排气温度为约束条件,提出了双级循环离心压缩高温热泵系统换热器换热面积仿真优化设计方法。该方法包括两器总换热面积优化、两器面积比优化、回热器与两器面积配比优化3个过程。建立了双级循环高温热泵数值仿真设计系统,并进行了换热器换热面积优化设计。结果表明,换热器换热面积优化设计是解决热泵系统单一部件结构参数不匹配的有效途径;优化设计后,在保证热泵制热性能不变的前提下,两器总面积约降低了8.6%,蒸发换热管总管数减少了35.5%,优化效果显著。     

海水源热泵与太阳能联合供暖研究

能源问题日渐显著,建筑能源所占比重很大,所以寻找一种新型能源是当务之急,太阳能和海水源热泵的结合成为了研究的重点内容。以一栋1 000 m~2的海边独栋别墅为例,用太阳能辅助海水源热泵进行低温地板辐射供暖,通过计算经济指标与设计函数,得到最经济情况下(总费用最低)海水源热泵系统承担热负荷比例,得出利用太阳能辅助海水源热泵供热不仅节能环保,而且一样能保持经济性能。对今后太阳能辅助热泵系统的研究有借鉴意义。     

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。     

热管余热锅炉的应用

介绍了在玻璃瓶生产线上采用热管式余热锅炉的效益，每年可节约重油540t，并且投资少，占地少，效益可观。     

土壤源热泵系统的地埋管热平衡分析

主要针对土壤源热泵系统的垂直地埋管系统进行实际测试,从春夏秋冬4个季节分析单U管和双U管形式与土壤温度的关系,重点分析了土壤源热泵地埋管系统与土壤热平衡问题.     

电子式热分配表在热计量中的应用

对目前国内,外所使用的各种热计量仪表进行了分析与比较,指出在我国集中供热的现有条件下,电子式热分配表是一种比较适用的热计量仪表。     

地热换热器的传热分析

地热换热器是地源热泵系统的重要组成部分。本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究：提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型，考虑流体工质在深度方向上的温度分布，给出钻孔内热阻的解析表达式；求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解，并指出了Eckert的教科书中相关稳态解的错误；为确定地下水渗流对竖直埋管地热换热器的影响，导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型，并已应用于工程设计和模拟。     

一种新型的地源换热器及其换热模型研究

提出了一种新型的地源换热器的设计思想,本设计换热器由两个均流静压槽及静压槽之间的换热管三大部分构成,称为鼠笼式换热器.流体经均流静压槽分流后在各换热管中同向流动,管间传热几乎可以忽略,因此,它能充分利用浅层地源,且结构简单实用,施工方便,易于维护,尤其适合我国南方广大农村和中小城镇.同时,从传热学基本原理出发,根据能量平衡方程、对流换热和导热理论,导出了相应的埋管换热简明算法模型.此模型给出了换热管管长与换热管段流体进出口温度的关系计算式.通过试验测得,该类换热器具有很好的换热效果,能充分利用浅层地源.通过模拟值与试验台实测值的比较表明,误差可以忽略.     

地铁余热-地源热泵联合供暖系统研究进展

综述了利用地铁余热-地源热泵联合供暖系统的研究现状。提出了余热供暖以及地铁余热利用的相关方案。通过对地铁余热-地源热泵联合供暖的实验和应用情况进行概述,总结了地铁余热-地源热泵联合供暖的特点,即节能减排等优点和输送距离限制等缺点。阐述了地铁余热-地源热泵联合供暖冬夏季的运行方式,对余热回收方式进行分析,指出了地铁余热-地源热泵发展趋势,并对地铁余热-地源热泵联合供热系统的前景进行展望,以期为今后的研究提供理论参考和实验依据。     

横流热源塔换热性能研究

针对制热工况,建立横流热源塔传质传热数学模型。对数学模型的计算准确性进行实验验证。选取重庆、长沙、杭州、西安、南京、青岛6座城市作为计算对象,分析计算热源塔显热换热量、潜热换热量的影响因素以及一定计算条件下的显热换热量、潜热换热量。计算结果与实验测量结果偏差很小,数学模型的计算结果可信。进口防冻液温度的影响:当防冻液、空气质量流量一定时,6座城市的显热换热量、潜热换热量均随进口防冻液温度的升高而减小。进口防冻液温度相同时,显热换热量、潜热换热量由大到小的城市均为重庆、长沙、杭州、南京、西安、青岛。防冻液质量流量的影响:重庆、长沙、杭州、南京、西安、青岛的进口防冻液温度分别选取-4、-8、-9、-11、-12、-14 ℃,空气质量流量一定时,6座城市热源塔显热换热量、潜热换热量均随防冻液质量流量的增大而增大,但潜热换热量增大幅度非常小。空气质量流量的影响:重庆、长沙杭州、南京、西安、青岛的进口防冻液温度分别为-4、-8.-9、-11、-12、-14℃,防冻液质量流量一定时,6座城市热源塔显热换热量、潜热换热量均随空气质量流量增大而增大。空气质量流量对重庆热源塔潜热换热量的影响最明显,其次分别为长沙、杭州、南京、西安,对青岛热源塔潜热换热量的影响微弱。一定计算条件下,6座城市热源塔显热换热量差别比较小,而潜热换热量差别明显,室外空气含湿量越大的城市热源塔潜热换热量越大。     

垂直埋管地热换热器的传热模型与计算

讨论垂直埋管地源热泵地热换热器的传热模型,给出了一维圆柱面模型的解析解。将该解析解与目前常用的线源模型解做了比较,指明了线源模型的适用条件;与常热流半无限大平 壁解的比较,得到了小傅里叶数时该解析解的近似公式。     

污水换热器污垢热阻特性研究

通过实验方法测定了不锈钢、铜两种材质的螺旋管换热器在不同污水水浴温度下的污垢热阻随时间的变化规律,在污水条件下,铜制螺旋管换热器具有更好的传热特性。采用质量分析法和X射线衍射分析,得出污垢以微生物垢为主。     

冷凝热回收与热泵对建筑冷热源的影响

探讨了冷凝热回收技术用于制备卫生热水的可行性及其研究现状,提出将冷凝热回收技术与热泵技术相结合用于制备卫生热水的方法,指出有待解决的问题。结合工程实例,分析了冷凝热回收技术及热泵技术用于制备卫生热水的经济效益,提出了未来建筑冷热源的模式。