国际文摘

Energy and Buildings(瑞士)http://www.sciencedirect.com/science/journal/03787788/58Volume 58,Pages 1-390(March 2013)(1)Analysis of th ermal and dynamic comportment of a geothermal vertical U-tube heat exchanger(P37-43)Benamar Bouhacina,Rachid Saim,Hamidou Benzenine,Hakan F.Oztop对垂直U型管式换热器的湍流流动和传热性能进行了计算分析。基于描述湍流现象的K-?模型,以有限体积法对控制方程进行解析。以SIMPLEC算法求解动量方程中的速度与压力项。采用Fluent软件模拟垂直U型管式换热器的动态热性能。模拟结果与相关文献记载的近期操作进行对比,较为一致。根据时间(700小时)和位置条件,系统温度、热转换以及热交换器的动态热能流体流动影响得以确定。U型管周围温度随着深度变化降低。直径32 mm的U型管内水流速度应控制在0.3-0.4 m/s。     

供暖末端用毛细管流动阻力特性的实验研究

为完善毛细管基础理论研究,本文利用水银压差计、电子天平等元件建立实验系统,通过实验的方法对内径为2.3mm的毛细管的摩擦阻力系数变化规律、层流区和紊流光滑区的摩擦阻力系数进行了测定。其中,摩擦阻力系数测定中Re范围为400~7500,管内流体流速范围为0.2~3.2m/s。结果表明,毛细管内流动状态从层流向湍流转捩的临界雷诺数为2100~2300,毛细管内的流动阻力特性与典型的常规管径的管道流动特性吻合良好,并得到常规的理论完全适用于毛细管的结论。     

U型圆管内混合对流换热特性数值研究

本文通过三维数值模拟的方法研究了混合对流作用下U型管管内的换热特性,分析了管内截面自然对流对管内层流换热的影响及主流速度、壁面热流密度和U型管倾角等参数对管内混合对流换热特性的影响.结果表明：与纯强制对流相比混合对流作用下其管内换热系数显著增大;在混合对流作用下,随壁面热流密度增大,管内换热增强,但随进口流速或U型管倾角的增大时,管内换热减弱.     

地埋管换热器热响应测试与模拟研究

对48m深双U型地埋管进行热响应测试,并使用线热源模型对实验数据进行分析。计算得到该测试地点土壤导热系数为1.44W/(m.K),进水温度为37℃时,每米井深散热量为91.14W/m。在实验的基础上,建立地埋管全尺寸换热模型,该模型水流进口条件与实验一致,土壤导热系数、地下初始温度等均为实验测得数据。以换热量比较,模拟结果与实验结果相差6.8%。在验证模型精度的基础上,对50m、60m、70m埋深的单U及双U型换热器进行模拟比较。进水温度为36.85℃时,对于单U型管,单位井深换热量分别为59.19W/m、56.23W/m、53.40W/m;对于双U型管,单位井深换热量分别为94.16W/m、90.00W/m、85.93W/m。不同深度的地埋管,双U型换热性能优于单U型,散热量约高37%,但是单U型管出水温度低于双U型管。     

T型管油水分离效率的影响因素研究

T型管结构简单,应用于海上平台含油污水的处理中,可解决平台处理量小、集输管网负担重等问题。通过改变入口位置、流速、入口含油率、流量配比、水平管径、垂直管数等条件,分别考察了这些因素对T型管油水分离效率的影响。结果表明,采用T型管分离油、水时,宜选择T型管下端作为来液入口;当垂直管数≥8、水平管径较大时,油水分离效率较高。在试验条件下,当流速≤0.42 m/s、流量配比≥60%、入口含油率<30%时,T型管的分离效果较好。     

单U埋管换热器热短路影响因素分析

针对地源热泵系统中单U型地埋管换热器支管间的传热问题建立三维模型,用FLUENT软件进行模拟计算.用换热器效率衡量U型管支管间的热短路情况,研究了流体速度、进口水温、支管中心距、回填材料、管材和管径对U型管支管间热短路的影响.研究结果表明,U型管支管中心距和回填材料对热短路的影响最为明显.     

地源热泵夏季性能测试及传热模型

对50m深埋地下换热器地源热泵系统夏季间歇运行时的制冷性能进行了测试,分析了系统运行对地温的影响,提出采用混合系统来解决重庆地区冬夏季土壤中吸热、放热不平衡的问题,引入圆柱源理论建立了垂直U型管传热模型,模拟结果与实验结果吻合较好。     

槽式太阳能集热器聚光面能流分布及传热特性

本文运用蒙特卡罗光线追踪法模拟了LS-2型槽式太阳能集热系统的聚光特性,并以此为边界条件,进一步研究传热工质为THERMINOL55合成导热油时该集热器内管壁和管内流体的温度分布特性和传热特性。结果表明,管壁和管内流体温度分布十分不均匀。并考察了不同导热油以及导热油的流速对传热效率的影响工质流速对管壁温度分布影响较大,当太阳直射辐照为1000 W/m^2,导热油入口温度为160℃,流速为0.05 m/s时,吸热管圆周方向最大温差为235℃左右,当流速增加到0.05 m/s时,最大温差减小到142℃左右。     

U型管地热换热器热作用半径的数值模拟

针对竖直U型埋管地热换热器土壤传热范围的问题,建立了U型埋地换热器三维非稳态传热模型。U型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用CFD软件FLUENT对U型管的进口温度、进口流速、运行时间、土壤初始温度以及土壤热物性在夏季不同工况下对U型管热作用半径的影响进行了数值模拟研究。本文得出的结果可以用来指导地源热泵工程的设计。     

四种交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟对比分析

作为最常用的一类平板型空气集热器,V型波纹吸热板空气集热器近年来被广泛应用和研究.采用相同几何尺寸(长2m,宽1m)的波形板,构成四种不同流道的交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器,应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件,对集热器在倾角为30°,入口空气流量为60m3/h的工况进行了三维数值模拟,得到集热器不同位置的温度场、吸热板中心宽度0.5m处的平均努赛尔数和瞬时效率,并对其进行了对比分析,得出空气集热器的V型吸热板横向放置、底板纵向放置结构的瞬时效率最高.     

U型管式全玻璃真空管太阳集热器的热性能

在U型管式全玻璃真空管集热器能量平衡分析的基础上,推导了集热器热损系数、效率因子等性能参数计算公式,其理论计算结果与实验数据吻合良好。计算分析表明：真空管热损系数与吸热管温和环境温度之差是非线性关系,将两者的计算关系式按环境温度分段整理将使计算结果更接近实际;涂层发射比对集热器效率影响较大,降低涂层发射比是提高集热器效率的有效途径;采取适当的措施降低吸热管与肋片接触热阻后,采用U型管连接方式不会对热水系统集热器效率造成太大影响。     

不同工况流速对地埋管换热器影响的实验研究

利用地源热泵综合实验台进行实验,测定土壤初始温度、土壤热导率和地埋管换热器换热量。分析流速对地埋管换热器流动阻力和换热的影响。综合考虑换热量、进出口温差、压力损失,单U25、单U32、单U40、双U25、双U32、双U40地埋管换热器的最佳管内流速范围分别为0.5~0.7 m/s、0.4~0.6 m/s、0.4~0.5 m/s、0.4~0.5 m/s、0.4~0.5 m/s、0.3~0.4 m/s。     

LNG管道90°弯头压力场的数值模拟

在液化天然气(LNG)管道上安装大弯曲半径的弯头,有时会出现空间有限而无法安装的问题.针对该问题,对LNG管道内流场进行数值模拟,先用Gambit软件进行结构性网格划分,再利用Fluent软件进行模拟.边界条件设定为速度进口和压力出口,选用RNG k-ε湍流模型和SIMPLIE耦合求解方法.以规格为DN 50 mm和DN 100 mm的管道为研究对象.首先,研究流速对压力的影响,结果表明流速越大,弯头处的压力越小,从而充分说明控制流速的必要性.然后,在限定进口流速为3 m/s的前提下,对不同管径和不同弯曲半径的90°弯头处的流场进行模拟,与弯曲半径为3D的弯头相比(D为管道外直径),采用弯曲半径为1.5D弯头时,弯头处最小压力较低,但差异很小,两种规格弯头处最小压力的差值小于等于出口压力的0.28％.两种规格弯头处的最小压力均比饱和压力高0.04 MPa,不会气化.因此,安装空间不够时,LNG管道可以采用1.5D弯头;空间足够时,可以采用3D弯头.工程中所述的管道压力通常为管道轴线处的压力,对于某一管径和弯曲半径的90°弯头,不同流速时,轴线中心点和内弧中心点间压力差的比值近似等于流速比值的2次方.     

超声辐照及辐照环境对液体中流场分布特性的影响

研究了超声辐照下液体中声压场分布,模拟了流场分布的特性,模拟结果与利用粒子成像测速仪得到的实验结果相符。进一步研究了声学参数及容器几何环境对流场分布的影响。研究发现,增大超声功率和频率可使流场速度变大:在30~60 W范围内,超声功率与流场中最大流速间存在线性关系;在频率为100~472 kHz范围内,流场速度大小随频率的升高而增加;在层流区,流速与频率的平方成正比;在湍流区,流速与频率的1/2次方成正比。进一步研究发现,随着换能器到容器壁间距离的增加,流场速度减小。     

双风道回风式太阳能空气集热器的数值模拟

提出一种带半圆形吸热板的双风道回风式太阳能集热器,上层风道是由PC盖板与半圆形吸热板组成的空间,室外空气进入上层风道后,在上层的10个独立小风道中流动;下层风道是由半圆形吸热板和隔热层组成的空间。PC盖板为半透明介质,太阳辐射热量主要由吸热板吸收后,通过对流换热将热量传递给上、下层风道内的空气。上层风道内的空气通过与吸热板进行对流换热以及吸收太阳辐射热量获得热量,其中与吸热板的对流换热占主导。半圆形吸热板增加了空气的扰流,使换热更加充分。对该集热器建立物理模型,利用Fluent软件进行数值模拟。结果表明,对上下层风道进风速度相同工况:太阳能空气集热器的出风温度与进风速度有关,进风速度越大,出风温度越低。当进风速度为0. 5～2. 0 m/s,上层风道的进风温度设定为273 K,下层风道的进风温度设定为291 K时,上层风道的最高出风温度可达374. 47 K,下层风道的最高出风温度可达343. 38 K。上下层风道进风速度相同时,进风速度由0. 5m/s增大到2.0m/s时,集热器的瞬时集热效率随之增大,但增大的幅度逐渐降低。对上下层风道不同进风速度工况:当下层风道的进风速度不变时,上层风道的进风速度越大,集热器的瞬时集热效率越高。当上层风道的进风速度一定时,集热器的瞬时集热效率随着下层风道进风速度的增大先增大后减小。当上层风道的进风速度为2. 0m/s,下层风道的进风速度为1. 0 m/s时,集热效率最高,达63. 08%。当上层风道的进风速度为0. 5 m/s,下层风道的进风速度为2. 0 m/s时,集热效率最低,为41. 87%。     

重庆市某城区市政污水管道水力参数监测与分析

了解污水管道的实际水力状况对完善规划设计和维护管理具有重要意义。为此,对重庆市某城区市政污水管道（DN400）的水力参数进行了监测。结果表明,W1～W4监测点的平均流速分别为0.16、0.25、0.52、0.29 m/s,均未达到不淤流速0.60 m/s;最大流速分别为0.40、0.51、1.10、0.55 m/s,均低于设计流速;95%累积频率流速分别为0.29、0.39、0.92、0.46 m/s,大部分都低于不淤流速。相应的充满度和流量监测数据也都低于设计值。各监测点的实际水力状况远未达到设计工况,水力效率偏低,其原因可能与规定的市政污水管道最小管径及用水定额取值偏大有关。以各监测点平均流速计算,1 km监测管道中污水的总停留时间接近1 h。管径偏大可能会造成水力效率低、投资浪费、淤积增加,甚至会造成污水停留时间及有机物降解率增加,值得关注。     

U型地埋管三维非稳态流固耦合换热数值模拟研究

利用商用CFD软件Fluent6.3对U型地埋管三维非稳态流固耦合换热问题进行研究。为减少计算资源,首先对流场计算采用稳态计算方法,待流场计算收敛后,再单独对流固耦合换热非稳态温度场进行计算。比较了多层土壤结构与土壤物性参数加权平均后单层土壤结构的换热差异,结果表明换热差别在6％左右;研究了不同流速下,U型管的出口水温变化、不同截面处的换热量以及平均换热量,探讨了热短路现象发生的可能性,最后讨论了不同井深情况下的U型管的换热特性。论文的研究工作对今后U型管简化计算提供必要的依据。     

单U形和双U形地埋管换热器传热模拟

以单U形和双U形地埋管换热器为研究对象,应用FLUENT软件对其传热性能进行了数值模拟。将计算结果与实验测试结果进行比较,验证了该模拟模型的准确性。结果表明,在排热工况下,单U形管换热器的单位井深换热量约为86 W/m,而双U形管换热器的单位井深换热量达到120W/m。在打井费用较高的场合,可以考虑使用双U形管。研究了进口水温、流速以及埋管深度等因素对U形管传热量的影响。     

工业厂房送风圆筒内部流场数值模拟研究

应用CFD计算分析软件FLUENT6.3,应用标准K-ε湍流模型和SIMPLE算法,对某高大厂房内的置换通风送风圆筒通风模式下内部的流场进行三维湍流数值模拟。结果表明:1)当前送风圆筒在实际运行时在高度方向的速度变化较大,在保证焊接工艺的条件下理想出口气流流速为3~5m/s,而实际出口气流的速度分布不理想;2)CFD计算分析结果,升降盘处存在涡流区域,造成底部区域的风速较小;3)实验与模拟的对比,可以在多方面对送风筒进行优化。     

预应力混凝土桩基螺旋管换热性能实验研究

为了研究桩基螺旋管的换热特性,在扬州地区搭建桩基螺旋管和钻孔双U型管换热器的岩土热响应实验台,实时采集换热管的进出口水温、流量以及土壤的温度、岩土热物性等数据。全年工况下,通过对记录的实验数据分析桩基螺旋管与钻孔双U型管在一定的进口温度、进口流速下的两者出口温度和单位井深换热量的不同,得出桩基螺旋管的优势所在,为换热器优化设计提供技术支持。