Stokes-Darcy流耦合的单井循环换热地能采集井热物性研究

建立单井循环换热地能采集井的Stokes-Darcy流耦合数学模型,利用该数学模型分析实际工程的温度场分布及热物性对换热效果的影响。结果表明:Stokes-Darcy流耦合模型是准确分析单井循环换热地能采集系统的一种有效方法,该方法与传统方法相比具有较高的精度,可为科学利用地热资源提供重要依据。     

多流场耦合的单井循环换热地能采集井物理场分析

作为同井回灌水源热泵的一种形式,单井循环换热地能采集井非达西效应时渗流场的研究对高效地利用浅层地热能亦具有重要意义。建立Stokes-Forchheimer-Darcy流多流场耦合的流场-温度场数学模型,利用该模型分析算例的物理场,包括温度场及水动力场时空变化规律、出水温度随时间的变化规律。其结果为今后进一步研究单井循环换热地能采集井奠定理论基础,也为有效利用单井循环换热地能采集系统提供科学依据。说明开发利用同井回灌水源热泵对于节约能源、降低碳排放、提高同井回灌水源热泵的工作效率具有重要价值。     

恒有源单井循环换热地能热泵环境系统运行案例

1项目背景项目名称北京市海淀外国语实验学校项目类别学校,包括教研楼、教室、游泳池、体育馆、宿舍、食堂、景观水池等项目业主简介北京市海淀外国语实验学校是北京市海淀区人民政府为适应中关村科技园区发展的需要,批准成立的具有现代化设施的国际化学校,始建于1999年7月,占地面积15亩,建筑面积2000m～2,拥有4个教学班,140余名学生;2001年,学校搬迁至现址,更名为现名,扩建至占地面积1 5ha.,建筑面积6.2万m～2;经过10余年发展,学校现占地面积23ha．,总建筑面积9万余m2。全校拥有3～18岁全学龄段教育体系,136个教学班,在校学生4400余人,教职工940余人。由于呆用恒有源单井循环换热系统,节能减排效果显著,先后获得“北京市海淀区绿色学校”、“首都绿化美化花园式学校”等荣誉称号。     

基于表皮效应的单井循环地下换热系统地下水渗流方程的统一分析

单井循环地下换热系统有循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井3种形式。由于上述3种热源井结构不同,导致地下水渗流数学模型繁多、复杂,并且缺乏统一的理论公式,难以应用于实际工程。为解决上述问题,文章利用表皮效应对渗透系数进行统一,获得3种热源井井壁处渗透系数转换关系式。文章以填砾抽灌同井为例,建立地下水渗流方程和边界条件,推导降深方程,并利用渗透系数转换关系式得到其它热源井的降深方程。研究结果表明:填砾抽灌同井地下水渗流方程的解析解与数值解之间的平均误差为2.0%;填砾抽灌同井地下水渗流方程可以解决填砾抽灌同井影响下的稳态、无越流承压含水层的地下水流动问题,并为实际工程应用提供理论基础。     

循环单井与含水层的原水交换

建立了循环单井地下水流动和换热的数学模型,并通过现场试验的数值模拟验证了模型的正确性。采用原水交换比和原水交换负荷比定量描述了循环单井的原水交换现象。对于典型算例,循环单井的原水交换比为29.6%,原水交换负荷比为23.4%,且基本不随时间变化。原水交换的存在,使得循环单井的热交换效率大大高于土壤源热泵闭式地下换热器,承担负荷的能力也显著提高。     

循环流化床燃烧室换热系数试验研究

利用自制的热流计和物料浓度取样器,在７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉上测定了不同灰浓度下床对受热面壁面的换热系数,分析了床对受热面换热系数的影响因素,确定了固体物料浓度与换热系数的关系,开发了综合考虑床温、流化速度的半经验模型,与文献值相比吻合得较好。     

LNK碳酸熔盐热物性能研究

简述了碳酸熔盐在热化学催化反应、清洁燃烧、燃料电池、太阳能制氢中的应用研究,指出碳酸熔盐能够满足太阳能高温传热蓄热的要求。采用热分析技术TG-DSC、重量法、阿基米德法、回转振荡法等对(Li-Na-K)_2CO_3熔盐(LNK碳酸熔盐)的熔点、比热、相变潜热、密度、黏度和热稳定性等性质进行了表征。实验结果表明:LNK碳酸熔盐具有熔点低(404.89℃)、比热容(500℃,2.70kJ/(kg·K))和相变潜热(159.7kJ/kg)高、密度大(2g/cm~3)、黏度小(4C_p)以及在800℃下热稳定性好的特点,是一种比较理想的高温热载体。     

单井回灌地源热泵地下传热数值模型研究

在空间上将单井回灌系统地下传热问题分为井内与井外两部分,通过有限容积法(FVM)分别建立了井内与井外传热的数值模型。利用该数值模型对单井回灌系统的一些重要参数进行了研究,发现热传导和热对流是单井回灌地热换热器的主要传热方式,凡是影响热传导和热对流的地质参数和系统参数都对换热器的传热性能有明显影响。此外,利用现场测试的数据验证了计算结果的有效性。     

地源热泵耦合地埋管换热计算若干问题的研究

本文针对地质构造特点,对地下一定深度的温度场进行测试;对耦合地埋管的换热设计计算中的若干问题进行了研究;在简化计算换热模型的基础上,在Excel上用VBA编写宏功能,得到实用的地埋管换热工程的设计计算方法,是一种好学、易用的工程计算软件。同时将该计算方法应用在一个实际工程中,并对计算结果进行了验证。     

地源热泵实验研究用地下换热系统

地下换热装置对于地源热泵系统的稳定运行和地源热泵系统的投资起着关键的作用。为了对地下换热系统换热效果和周围土壤的温度场进行试验研究,在北京工业大学高科技能源楼建立了一套包含60种不同结构的地下换热系统的实验台,探求不同结构地下换热系统的换热情况。试验系统不仅为地源热泵的设计提供了数据,而且为地源热泵的深入研究提供了平台。     

汽车空调暖风系统平行流换热器换热性能研究

平行流换热器以其结构紧凑、换热效率高的特点已广泛应用于汽车空调中.简要介绍了汽车空调暖风系统平行流换热器结构,采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对平行流换热器的换热性能进行了分析,比较了空气侧风速和水流量对其换热量和流动阻力的影响.模拟结果表明:在增加相同百分比的情况下,增加空气侧风速比增加水流量对换热器换热量的影响大16%左右,但增加空气侧风速和水流量对换热器换热能力的影响均有限;随着风速的提高,换热量增加率逐渐减小,而空气侧阻力增加率越来越大;随着水流量增加,水侧压降增大非常明显;但两者增加对空气侧出口温度影响均不明显.     

狭缝通道两相流强化换热研究综述

在狭缝通道高速流体的冲刷下,狭缝不易产生杂质沉淀污染传热表面使传热工况恶化。狭缝两相流传热技术结构紧凑,具有显著的哟化效果,是一既经济又有效地强化传热方法,因此狭缝传热在航空航天、微电子和核反应堆等领域得到广泛应用。狭缝两个流强化传热的主导传热机理是受压变形气泡底部的微液膜蒸发机理。本文对狭缝通道内两相流强化换热的研究进展进行了一些介绍,并对研究现状进行了评述。     

变物性对有凸出热源通道换热计算的影响

本文基于一侧含有三个均匀分布的凸出热源竖壁、另一侧为绝热竖壁的二维垂直换热通道,研究了物性变化相比于常物性和Boussinesq假设对通道内最大温度和平均Nu数的影响。通过网格无关性验证,证实了计算程序的有效性,并修正了无量纲最大温度的公式为幂函数形式。计算结果验证了,在Gr〉7．5×10。时,变物性对非对称通道换热的必要性。     

换热孔回填材料含水率特征变化规律及其对热物性影响研究

通过设计“量筒法”代替环刀法和选用热重法,分别测量地下水渗入换热孔内回填材料的饱和含水率和残余含水率,用滤纸法测量基质吸力与含水率数据,然后基于含水率计算出不同深度下回填材料热特性参数。结果表明,高吸力值时材料的含水率更低,假设饱水带最高点为地下水位线0点,在距地下水位线100 m处仅有3.6%含水率;对比软件模拟数据与实测点,发现所选用的设计方法与拟合结果相近;与干实回填材料相比,受地下水渗入的换热孔下段靠近水位线处蓄热能力更强,温度变化相对延迟,但导热能力和热扩散能力都有所减弱,中上段蓄热和导热能力减弱,但热扩散能力增强。     

三角扰流蛇形翅片管流动换热特性数值研究

蛇形翅片管作为空冷凝汽器基本换热面,其流动与换热性能对空冷电站经济性有着重要影响,基于此,对三角扰流蛇形翅片管的气侧换热及流动特性进行了数值研究,分析了流体温度、压力沿流程方向的变化规律以及迎面风速、扰流三角个数、扰流三角尺寸等因素对蛇形翅片管换热及流动性能的影响,结果表明三角扰流部位局部阻力是沿程阻力的25%～70%,扰流三角对换热有明显的促进作用,换热系数最大提高37%.本研究可为蛇形翅片管的设计及优化提供理论参考.     

基于船用板式换热器脉动流强化换热实验研究

为探索和研究某型船用板式换热器在脉动流动下的传热特性,利用往复泵作为脉动源,将脉动源安装在冷水侧,以此来研究在脉动振幅0.03 MPa、不同频率、过渡流态下上游脉动对换热效率的影响。实验在Re(3 000~8 000)、脉动振幅0.03 MPa、脉动频率(0.5~1.1 Hz)参数条件下进行。实验结果表明:在加入脉动之后,板式换热器冷水路和热水路之间的热量传输速率大大提高;在脉动振幅0.03 MPa,Re为3774,脉动频率0.55 Hz时,换热效率提高了59.8%;并且随着Re增加,最弱脉动频率出现在0.66 Hz附近。     

地源热泵地下岩土热物性的测定方法

提出了可用于现场测量计算地下岩土综合热物性参数的方法。垂直埋设在地下的换热器与周围岩土换热过程可以近似地看作半无限大介质中常热流边界条件下的非稳态导热过程来处理。这种方法克服了其他常用研究模型对钻孔中埋管的具体位置、上升管及下降管之间的距离、换热器材料和回填材料的物性参数的要求,相应地消除了上述各个参数所带来的误差。通过测量地埋换热器的循环水流量、进出水口温度,加热器的加热功率等数据确定地下岩土综合的热物性参数。     

流体变物性对带肋套管内耦合换热的影响

数值模拟了变物性带均布纵肋的同心套管换热芯的导热和对流换热耦合问题三维温度场和流场以及Nu数，与常物性下的结果进行了对比。对微型燃气轮机回热器．必须考虑物性的变化对流动和传热的影响。在相同质量流量和几何条件下．考虑物性变化时的平均Nu与常物性时要小很多。变物性对摩擦系数影响非常大．温度升高摩擦阻力也增大。在相同的Re下．变物性和常物性时的平均Nu相差很小．其比值在0．97～0．99之间．因此在常物性时所得的平均Nu．仍具有参考价值。     

地源热泵地埋管换热性能的边界元法分析

建立地埋管传热过程的二维稳态模型,分制冷和供热2种工况,考虑周围土壤温度、回填材料、管径、管材、管内介质的流量和进出口温差等参数的影响。采用适用于薄体的边界元法计算地埋管传热问题,根据计算结果比较不同管壁厚度情况下竖直地埋管的换热差异,为地埋管的设计和运行指标提供定量分析依据。进一步分析不同管材对U型竖直地埋管换热量的影响,并计算两种工况下竖直管道所需的埋设长度。边界元法分析U型等地埋管传热问题,使用较少的单元数可获得较精确的结果,尤其是对该文中管壁薄体和土壤厚体的耦合问题。     

孔板混合流消能研究

在软基低堰掺气窄缝戽流消能研究基础上,提出一种新型消能工——孔板混合流消能工。试验结果表明:孔板混合流的下游冲刷深度平均减少50%,涌浪高度降低70%,从而减轻对下游及两岸的冲刷,减少了工程量。