土壤源热泵地下水平埋管换热性能及其周围土壤温度场的影响研究

通过建立地下水平埋管换热器模型,模拟了土壤导热系数对埋管及其周围土壤温度场分布和埋管换热量的影响.分析了埋管管材及埋管埋深、管径、管壁厚度等对埋管换热的影响.模拟结果显示,当土壤导热系数从1.1W/(m·℃)增大到2.5W/(m·℃)时,埋管单位管长换热量增幅达100.8%,且到埋管距离越近的点,其土壤温度随土壤导热系数的变化相对较快.地下二层埋管外表面温度及其周围土壤温度变化比地下一层换热稳定性好,换热量大.适当的加大管径,减小管壁厚,有利于增强埋管换热.     

基于地下水渗流的地埋管土壤温度场分析

基于有限长线热源模型,考虑地下水的渗流作用,对比分析无渗流工况与渗流工况下地下土壤温度场分布,结果表明:地下水渗流有利于地下热量的扩散,渗流工况下平均温度与最高温度较无渗流情况分别下降约5℃、4℃,温度场的热量累积得到抑制和减缓;并分析长方形埋管布置形式下的土壤温度场,讨论不同方向的地下水渗流工况对地下土壤温度场分布的影响,对于横纵向埋管数量不同的管群,沿埋管数量少的方向渗流,其土壤温度降低更显著。     

土壤源热泵地下水平埋管换热器非稳态传热数值模拟

建立了水平埋管的三维数学模型,使用Fluent软件详细模拟了冬夏季工况下水平埋管及其周围土壤温度场的分布规律。通过文献中的实验数据对算法进行验证,证明该模型算法具有可靠性。     

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。     

竖直埋管地热换热器的设计

为优化地热换热器的设计，利用地源热泵换热器设计专用软件，结合实际工程，对竖直U型埋管地热换热器设计的不同方案作了比较，对主要影响因素进行了分析，从技术和经济两方面阐明了地热换热器设计时应考虑的主要因素及设计方法。     

竖直埋管地热换热器的设计

为优化地热换热器的设计，利用地源热泵地热换热器设计专用软件，结合实际工程，对竖直U型埋管地热换热器设计的不同方案作了比较，对主要影响因素进行了分析，从技术和经济两方面阐明了地热换热器设计时应考虑的主要因素及设计方法。     

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.     

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。     

渗流对竖直地埋管换热器换热性能的影响

为了确定渗流对竖直地埋管换热器换热性能的影响,基于多孔介质传热理论与Darcy定律,利用多物理场耦合软件COMSOL建立了三维热渗耦合模型,模拟了有无渗流条件下竖直地埋管换热器周围土壤温度场的变化。结果表明,地下水渗流有助于竖直地埋管换热器换热,且渗流速度越大,竖直地埋管换热器换热效果越明显;平行于渗流方向处温度场偏向下游,垂直于渗流方向处温度场始终保持对称分布,渗流速度由0m/s增大到1.0×10-5 m/s时,对应热作用半径由0.42m减小到0.32m。     

土壤源热泵地下垂直换热埋管周围非稳态温度场的数值模拟

针对土壤源热泵地下垂直U型换热埋管,建立了周围土壤的非稳态温度场的数学模型,并利用隐式有限差分法进行了数值模拟。通过对制冷和制热工况的模拟,得到土壤温度沿径向的变化规律、埋管出水温度的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律。     

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。     

地源热泵地中换热器的非稳态传热数值研究

竖直U型管经常被用做地源热泵的地下换热器.文章建立了三维数值模型模拟U型管内的流动和地下耦合非稳态传热.使用商业软件GAMBIT和FLUENT构造数值模型并进行数值模拟.为了验证模型的有效性,将U型管出口水温的模拟结果与实测数据进行了比较:运行中出口水温模拟值稍大于实验值,随着运行时间的增加,两者相差越来越小.该结果显示,对于长时间运行的热泵系统,此模型的模拟数据更加真实可靠.     

同轴径向热管换热器壳程流场数值模拟

基于多孔介质模型和分布阻力方法,引入Al-sanea和Taborek两种阻力关系式模拟同轴径向热管换热器壳程的流场。结果表明:换热器壳程静压沿烟气流动方向呈线性分布;随入口烟气速度的增加,换热器阻力损失增大、压降增大;且随入口烟气速度的增加,压降增加的速率增大。     

地埋管换热器周围土壤热湿迁移的实验研究

文章搭建了土壤热湿迁移实验装置,并利用该装置研究了不同进口流体温度、土壤体积含水率条件下,地埋管换热器周围土壤温度场、湿度场的变化特性。分析结果表明:随着进口流体温度逐渐升高,土壤温度、湿度的最大值均逐渐升高,土壤温度、湿度的下降速率逐渐加快;土壤的初始体积含水率越大,热源对土壤温度的作用半径越大,当土壤的初始体积含水率分别为0%,35%时,热源对土壤温度的作用半径分别为280,380 mm;当土壤与地埋管之间的径向距离为0～225 mm时,土壤含水率主要受温度梯度的影响,随着该径向距离逐渐增加,土壤含水率逐渐升高,当土壤与地埋管之间的径向距离为225～380 mm时,土壤含水率会受到温度梯度与含水率梯度的共同作用,使得水分逐渐向热源方向逆向迁移,当土壤与地埋管之间的径向距离为225 mm时,土壤含水率出现峰值,当土壤与地埋管之间的径向距离大于380 mm时,温度梯度对土壤水分迁移的影响逐渐减弱,土壤含水率逐渐降低,当土壤与地埋管之间的径向距离为525 mm时,土壤含水率保持稳定。     

螺旋扭曲椭圆管换热器壳程数值模拟

以水为介质,采用k-ε模型,用数值模拟方法研究了5种不同结构的螺旋扭曲椭圆管换热器的管外壳程传热与流阻性能,并和采用椭圆管作为换热部件的换热器进行了比较.研究结果表明,螺旋扭曲椭圆管换热器壳程有较好的强化换热特性,螺旋扭曲椭圆管的几何尺寸和流体流动速度对壳程传热与流阻性能有重要影响.通过数值模拟所获得的规律为螺旋扭曲椭...     

Numerical analysis of heat transfer and flow field around cross-flow heat exchanger tube with fouling

Fouling is one of the main problems of heat transfer which can be described as the accumulation on the heat exchanger tubes, i.e.; ash deposits on the heat exchanger unit of the boiler. A decrease in heat transfer rate by this deposition causes loss in system efficiency and leads to increasing in operating and maintenance costs. This problem concerns with the coupling among conduction heat transfer mode between solid of different types, conjugate heat transfer at the interface of solid and fluid, and the conduction/convection heat transfer mode in the fluid which can not be solved analytically. In this paper, fouling effect on heat transfer around a cylinder in cross flow has been studied numerically by using conjugate heat transfer approach. Unlike other numerical techniques in existing literatures, an unstructured control volume finite element method (CVFEM) has been developed in this present work. The study deals with laminar flow where the Reynolds number is limited in the range that the flow field over the cylinder is laminar and steady. We concern the fouling shape as an eccentric annulus with constant thermal properties. The local heat transfer coefficient, temperature distribution and mean heat transfer coefficient along the fouling surface are given for concentric and eccentric cases. From the results, we have found that the heat transfer rate of cross-flow heat exchanger depends on the eccentricity and thermal conductivity ratio between the fouling material and fluid. The effect of eccentric is dominant in the region near the front stagnation point due to high temperature and velocity gradients. The mean Nusselt number varies in asymptotic fashion with the thermal conductivity ratio. Fluid Prandtl number has a prominent effect on the distribution of local Nusselt number and the temperature along the fouling surface.     

地下换热器热工参数估计方法

基于一组实测数据,对地下换热器热工参数估计方法进行了讨论。直线斜率法可以计算导热系数、体积比热以及孔内热阻,但必须补充恰当的热阻计算式。采取多参数寻优法估计,建议以导热系数及孔内热阻作为独立变量,体积比热另行确定。     

Periodic temperature distribution around an underground sphere with a periodic heat source

The paper addresses the problem of the estimation of ground losses from underground structures. Existing work has been limited to the cylinder and the sphere for steady state conditions. The numerical solution of the three-dimensional equations for time-dependent conditions requires a prohibitive amount of computing time. The present paper analyses a spherical underground structure with a periodic source at its centre and with periodic ground surface temperature.     

Numerical simulation of heat transfer in a gas solid crossflow moving packed bed heat exchanger

. oas-sous tw con~ tot ed trsmeans of meving Pactri tal bo bo widsly nsed intw ot wet boal. ~ or not od,mp Of gaS aDd solid waSte hot and otherinMal tw. W bas the adVantage Of bo bedpem tw, cope edgUhaOn anu easr cootOf -al reshaCe tim diStritw (RTD in hedexChaDg over the fhadhal bo mfor. HOWeVer uP tohaX the -- on the hod transfer in thes kindOf bea tw are od feW to our We.McGa wt a two -ed hamch COnSistw Of pe -- l,], in which themoha ~ We was divital into man diotch an0 the bo o…