中深层同轴套管井取热损失分析与内管保温影响研究

针对中深层同轴套管井存在的热损失现象,开展了取热损失分析,并探究内管保温对套管井换热性能和机组选型的影响。研究结果表明：套管井底部取热量高于实际取热量,在热提取期间的取热损失比基本不随时间发生变化。在套管井运行流速较低、地质参数较高和套管井长度较大的条件下,取热损失更大,但仍具有取热潜力。内管保温可以提升套管井的换热性能,且当套管井承担更多供热负荷的情况下,内管保温作用更明显。对内管进行保温后,运行流量的减小会导致套管井出口温度升高、入口温度降低,故对内管保温的套管井进行供热能力评估时,应综合进、出口水温对运行要求和能效的影响来决定,采用小流量运行时应考虑进行大温差热泵机组选型。     

地下水渗流对地埋管换热器传热效率的影响

基于垂直单U型地埋管换热器的实际形状,建立了三维非稳态地下水渗流传热模型,分析了夏季工况下地下水渗流速度、渗流温度、地埋管进水温度以及管内流速对地埋管换热效率的影响。引入换热效率系数来量化地下水渗流对地埋管换热能力的影响程度。结果表明:考虑地下水的渗流可以有效的强化换热效率,对地埋管的传热影响显著;增大地下水渗流速度和减小渗流温度可加强地埋管的换热能力;选取合适的地埋管进水流速可降低系统能耗,增加换热量;根据不同的空调房间负荷,合理设计地埋管进水温度能保证热泵主机的高效运行。     

多联式空调室外机翅片管换热器仿真设计

本文结合多联机空调的实际运行状态与工作环境,分别探讨了翅片间距,翅片形式以及翅片管长度等在制冷和制暖条件下对换热量的影响。计算结果表明,开窗波纹片、开窗平片、平片的换热能力依次降低,翅片密度的增加可以增强换热效果。随着数量增加其增强效果逐渐减弱,翅片密度的增大会使热交换器的空气侧压降显著增大,热交换器制冷剂管路横向间距的增大、纵向间距的减小对换热性能有改善作用。     

双排冷凝器间距对分体空调能效的影响

针对目前分体空调双排冷凝器紧贴布置方式影响换热效果的现状,提出了优化双排冷凝器布置间距的措施。分别测试了双排冷凝器0,5,10,15,20,25 mm间距下分体空调的运行状况,结果表明,15～20 mm间距范围内空调制冷效果得到明显改善,节能效果显著。     

网箱式换热器在某地表水地源热泵系统中的应用研究

针对地表水温度分层现象,提出了一种可以纵向梯级利用地表水温度的网箱式换热器。以合肥地区浅层地表水为研究对象,测量了一年中不同深度地表水温度的变化情况,分析了网箱式换热器换热管道长度和循环水量对换热效果的影响。实测和模拟分析了换热管道运行对管外水温影响。研究表明:1)增加管道长度可以增强换热,但到一定长度后则不再强化传热;2)同一水深下换热效果随着循环水量增加而增强,但流量增大到一定程度时,换热效果反而变差;3)循环水量相同时,水越深,换热效果越好;4)越接近水表面,换热器管道之间传热影响越明显,上下层管道之间不应采用等间距。     

小温差下水平椭圆管外表面淋激换热特性实验研究

污水换热器是制约着污水源热泵系统的关键部件,采用淋激式换热器代替传统的管壳式换热器和沉浸式换热器用于污水侧取水换热是解决污水换热器结垢、除垢和堵塞有效途径。在小温差下对水平椭圆管采用淋激方式对其换热表面的换热特性进行实验研究,通过理论和实验相结合的方法,研究不同管内Re、管外喷淋密度、管间距d和入口温度t对传热系数的影响,得到了小温差下水平椭圆管淋激换热特性的关键影响因素,从而为淋激换热装置设计提供技术指标。结果表明:增大管外喷淋密度和提高管内入口温度能够有效提高换热管传热系数,而提高换热管内流速和增加管间距对传热系数影响不是很明显;淋激方式下水平横管管间距应该设置在40mm处,换热管内流体流速控制在一个合理经济流速范围内即可。     

可拆换过滤器在排水管井中的应用

排水管井作为一种渗流控制措施,在水利工程中应用广泛。但管井容易发生淤堵,为延长其使用寿命,根据已有淤堵机理研究成果,提出一种新型可拆换过滤器应用于排水管井。其工作原理是通过在传统排水管井壁内设置一个可拆换的多孔泡沫塑料过滤器,使部分物理淤堵物和大多数化学及生物淤堵物沉积于多孔泡沫塑料过滤器内。当过滤器在受到淤堵后通过对其进行更换或清洗,可恢复管井的排水能力。在水利工程坝基排水孔、堤防工程减压井以及航道岸坡水平排水孔等方面的应用成果表明可拆换式过滤器可以大幅延缓排水管井的使用寿命,改善其排水效果,使用前景十分广阔。     

高水压公路隧道结构水压力与稳定性研究

富水区山岭隧道支护体系渗流场一直是学术界和工程界关注的焦点。以在建毕节—都格高速公路鸡公山隧道为依托,研究围岩、支护体系渗流场分布和二次衬砌受力特征。研究结果表明:初期支护背后孔隙水压力峰值出现在仰拱处,孔隙水压力最小值出现在盲管附近;随着盲管间距逐渐增大,二次衬砌水压降低效果减弱,盲管间距不宜大于10 m;水压作用下,隧道主体结构受力最不利位置为墙脚和仰拱;对于高水压隧道,应施加墙脚箍筋,避免墙脚压溃破坏,水压特别大时建议采用高位排水进行降压释能,提高隧道支护体系稳定性。该研究成果可为今后类似的富水区公路隧道的建设提供参考和借鉴。     

无渗流条件下U形地埋管换热器能效特性研究

选取无穷远边界值,利用三维数值模型对无渗流条件下地埋管换热器传热过程进行动态模拟,研究了地埋管换热器能效系数的主要影响因素.结果表明,增大岩土体导热能力和埋设深度及适当减小管内流速能够提高地埋管换热器的能效系数,而加大支管间距仅能在较短换热时间内提升地埋管的换热能效;采用间歇运行模式,特别是小周期循环和较长时间温度恢复期,有利于提高地埋管换热器的能效系数;岩土体初始温度和地埋管进口温度的变化并不影响地埋管换热器的能效系数.     

渗流条件下土壤耦合埋管换热的实验研究

地下水渗流是影响地源热泵埋管换热的重要因素。本文建立了可控渗流条件下的土壤耦合埋管换热实验台,研究了渗流速度、渗流来流温度对土壤耦合埋管传热特性的影响。研究结果表明,增大渗流速度将扩大埋管释热范围、提高土壤的吸热能力;降低渗流水温将增大埋管附近土壤的温度梯度,从而增大埋管与土壤耦合换热能力。研究结果有助于掌握地下水渗流变化对地埋管换热的影响规律,指导地埋管系统设计参数优化。     

地下水渗流条件下地埋管换热器的传热模型

提出了有限长线热源渗流传热模型,根据获得的解析解分析了地埋管换热器周围介质的温度响应。比较了有限长线热源和无限长线热源两种渗流模型,分析了地下水渗流速度及地埋管相关参数对热扩散的影响。研究表明,地下水渗流可改善地埋管换热器的换热性能,提高换热量,从而可降低系统的初投资。     

地电场对裂隙岩块中对流传热特性影响的研究

 根据原地浸出过程中裂隙岩块中对流传热过程受地电场作用的特点，建立地电场作用下裂隙岩块中的对流传热模型，并通过电场作用下岩芯中的对流传热实验，研究地电场作用对裂隙岩块中溶液对流传热特性的影响。结果表明：地电场作用对裂隙岩块中对流传热的影响非常明显，其影响程度同热流密度、流体渗流速度以及流体性质等因素相关；对流换热系数总体上随正向电场电压升高而增强，随反向电场电压升高而降低；地电场作用下，低热流密度时对流换热系数的变化幅度明显高于高热流密度下换热系数幅度的变化；地电场作用对裂隙岩块中对流传热的影响随着溶液渗流速度的增加逐渐减弱；裂隙岩块中溶液矿化度越高，地电场对对流传热的影响越明显。     

A simple method for estimating transient heat transfer in slab-on-ground floors

The problem of calculating transient heat transfer in concrete floor slabs is complicated due to ground coupling, which can require the numerical solution of two or three-dimensional transient conduction equations. This paper presents a simplified method for calculating transient slab-on-ground heat transfer that can be incorporated within hourly simulation programs. The method assumes that there are two primary one-dimensional paths for heat transfer from a ground-coupled floor slab: (1) one-dimensional heat transfer from the perimeter of the slab to the ambient and (2) one-dimensional heat transfer between the slab interior surface and a portion of the soil beneath the slab. The perimeter heat transfer is assumed to occur at quasi-steady state and is characterized in terms of a perimeter heat loss factor (F_p). Transient heat transfer within the slab and ground are modeled using a simple thermal circuit employing three nodes with an adiabatic boundary condition at a specified depth within the soil underneath the slab. Although some simulation models consider this type of two-path model, there appears to be no validation of this approach and there is no guidance for specifying perimeter heat loss factors and underfloor soil depths and node locations for the thermal circuit. In the current paper, results from detailed two-dimensional finite-element models for typical floor constructions and soil properties were used to identify (1) locations for nodes within the slab and soil, (2) correlations for soil depth as a function of soil properties associated with the underfloor adiabatic boundary condition, and (3) correlations for perimeter heat loss factor as a function of soil properties and edge insulation levels for different constructions. Transient heat transfer results from the simple model compared well with results from the finite-element program for different floor constructions, edge insulation, soil properties, locations, and times of year.     

浅埋工程围护结构全年动态传热计算

浅埋地下工程围护结构三维非稳态传热由于受到工程埋深、几何型式、室外气象参数、室内周期性变化空气以及围护结构热特性参数等的影响而显得尤为复杂。将室内空气对围护结构传热的影响综合考虑，基于FLUENT商业软件采用耦合传热计算方法对三维非稳态传热进行数值求解。通过这一方法可以得到围护结构全年动态传热量，并可反求室内空气与围护结构的对流换热系数。     

回填材料对土壤热泵U型埋管换热器性能的影响

本文以能量守恒和质量守恒为基础建立了土壤耦合热泵U型埋管换热器三维非稳态模型,重点研究了回填材料导热率对U型埋管换热器换热性能的影响。结果表明:强化换热型回填材料可以大幅度提高钻井换热器的换热能力,钻井的换热能力随着回填材料导热率的增加而不断提高,但回填材料导热率并非越高越好,而是应该稍高于钻井周围岩土层的导热率。     

堤坝渗漏圆柱状热源模型及试验研究

 集中渗漏的地下水在流动过程中与岩土体发生热交换,从而改变附近的地温状况。结合集中渗漏通道自身特点假定渗漏通道为圆柱状,对形成集中渗漏通道后的岩土体温度场和渗流场特征进行分析,建立圆柱状渗漏通道热源模型,分别描述渗漏通道内外的传热过程。根据渗漏通道内的水流导热微分方程进行推导,确定通道为有限长和无限长2种情况下的沿程温度分布公式,由实测的温度变化通过反演可求出渗漏流速。通过室内试验模拟地下水渗漏通道的传热问题,得到不同热源强度、边界条件、渗漏水流速等相关因素影响下温度场的分布情况,并计算出不同工况下的流速,与实测数据相比误差较小,由此验证所建立的热源模型和提出的计算方法是可行的。     

地下水渗流对地埋管换热影响的分析

基于对单井地埋管换热器的数值模拟,本文分析了地下水渗流对地埋管周围土壤温度场及传热热阻的影响.     

基于桩土相互作用的嵌岩能源桩传热计算

针对螺旋地埋管嵌岩能源桩传热,提出一种新的计算模型,可考虑基岩温度、大气-地面对流换热、桩顶处绝热处理、流体速度和流体热量损耗对其传热影响。首先求解土体温度自由场;接着考虑桩体运行时系统传热相互作用的影响,得到桩体温度场;然后将土体温度场问题转化为一系列未知系数求解;最后通过边界条件得到土体附加温度场。分析表明:在桩顶和桩底两倍桩径范围内,土的附加温度变化幅度最大;桩土传热系数对能源桩传热性能影响最大,减小桩土传热系数可显著提高能源桩传热性能;流体导热系数及流速对桩的传热效果影响不可忽略;土的导热系数及大气-地面对流传热系数对其传热性能影响很小。     

蓄热式换热器周期性换热过程的性能分析

针对暖通空调涉及的周期性换热过程(如相变地板、夜间通风、地埋管换热等)进行分析.周期性换热过程可视为等效冷源与等效热源之间非同时的换热过程,地板、土壤等中间媒介起蓄能和间接换热的作用.提出了整个换热过程的热阻分析方法,认为换热量由取热阶段流体与中间媒介表面换热过程、放热阶段流体与中间媒介表面换热过程及中间媒介自身导热过程三方面的热阻决定.计算得到地板白天蓄热夜间放热过程、夜间通风蓄冷过程、地埋管以年为周期的换热过程中,三部分热阻所占比例,分析了蓄热性能的制约因素,为蓄热式换热系统的设计与优化提供参考.     

冻土层中水平埋管换热器换热特性的数值分析

寒冷地区冻土层对地源热泵水平埋管换热器(GHE)的换热特性产生重要影响。根据冻土层换热特点建立了一种简化传热模型,对水平埋管周围土壤瞬态温度分布进行了模拟计算,分析了冻土层冻结和土壤含水率对GHE热损失的影响。计算结果表明,土壤冻结情况GHE的传热损失相对于非冻土情况下增大。进液管热损失随着土壤中含水量的增加先减小后增加,回液管热损失逐渐减小,GHE总热损失减小。计算结果与国家标准"地源热泵系统技术规"(GB 503662-2005)中对水平埋管的埋深规定相吻合。