中深层地埋管换热器周围岩土热恢复特性

为揭示中深层地埋管换热器周围岩土的热恢复特性,建立数值传热模型,基于有限差分法进行求解,并利用项目实测数据进行验证,在此基础上分析了中深层地埋管换热器周围岩土全年的温度场变化.主要得出以下结论:特定工况下,中深层地埋管换热器对其周围岩土的热影响范围有限,其热影响半径为9.3m;中深层地埋管换热器的取热区域主要集中在12...     

中深层同轴套管式地埋管换热器取热特性

中深层地热资源丰富,具有清洁环保、稳定可靠等特点,利用中深层地热向地面建筑物供热越来越受到人们重视.文中在考虑岩土层分层的前提下,建立中深层套管式地埋管换热器传热模型,基于有限差分法将其离散求解,并将求解的结果与某实际项目的实测数据进行比对,在此基础上对中深层套管式地埋管换热器的传热特性做了进一步模拟研究.研究结果表明...     

中深层套管式地埋管换热器取热性能研究及经济性分析

使用FLUENT软件建立了中深层套管式地埋管换热器三维数值传热模型,基于正交试验极差法,分析了入口温度、埋深、内管径、岩土热导率、地温梯度对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响.结果 表明:这五项因素对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响显著性依次为:埋深、地温梯度、入口温度、岩土热导率、内管径;其次基于平均能源成...     

回填料对地埋管换热器性能的影响

采用了地埋管换热器三维非稳态耦合传热的物理数学模型,针对实际的地埋管结构和热响应测试工况进行了相应的数值模拟。将模拟计算结果与TRT热响应测试结果进行了比较,验证了所建模型的正确性。在此基础上。考察了地埋管换热器回填料导热系数及比热等物性参数对地埋管换热器性能的影响关系,为热响应测试以及工程设计提供有益的理论指导。     

倾斜埋管地热换热器稳态温度场分析

对地热换热器中单个倾斜钻孔引起的稳态温度分布进行了分析。在有限长线热源和半无限大介质的假定下，采用虚拟热源法和线性叠加原理，首次导出了倾斜有限长线热源产生的三维稳态温度分布的解析解表达式，并揭示了各参数对该传热过程的影响规律。提出了稳态时地热换热器倾斜孔壁两个代表性温度的定义，并对两者进行了比较，进而给出了可供实际工程应用的简化计算式。     

冬季工况地埋管换热器换热特性的影响因素

地埋管地源热泵技术可为冬季桥梁融雪工程提供绿色、环保的解决方案,但冬季工况地埋管换热效率的影响因素尚不明确.针对单U型地埋管换热器,采用数值计算方法,研究入口温度、回填材料配比、孔深和间距对冬季取热能力及周围土壤温度分布的影响.结合某桥梁实际供暖工况,建立3种不同埋深的单个换热器模型及3种不同间距的换热器群模型,并进行多工况条件下的影响因素对比分析.结果表明,系统运行48 h时,入口温度为2℃条件下的换热功率将较8℃时提高约82%;降低回填料中膨润土的质量分数有利于换热;随着换热器深度增加,每延米取热能力下降;扩大换热器间距可减弱彼此间的热干扰效应;运行8 h时,间距4 m条件下较间距3 m时换热功率提高5.4%,间距5 m条件下较间距4 m时提高1.9%.     

竖直地埋管换热器热作用半径的估算方法

为了在设计过程中合理布置换热器和估计它们之间的热干扰程度,提出估算竖直埋管换热器影响半径的方法.通过几种简单负荷条件下换热器周围土层中过余温度的分布特征分析了过余温度随距离衰减的一般性规律,指出土层对短周期冷热交替负荷具有“过滤”作用,即短周期冷热交替负荷引起的过余温度会随距离很快衰减,周期越短则衰减越快.基于该“过滤”作用,得到了离换热器一定距离处最大过余温度的估算公式和换热器热作用半径的估算方法.通过实际算例表明:该估算方法能快速和较准确地确定换热器的热作用半径,在设计过程中可利用其确定换热器的间距;换热器的热作用范围主要受两方面影响：一是土层的综合热扩散系数和导热系数,二是其负荷的冷热不平衡率和所包含的长周期冷热交替成分的大小.     

地源热泵垂直埋管换热器性能的数值模拟研究

以地源热泵垂直埋管换热器为研究对象,建立地源热泵垂直埋管换热器的三维数值模型,通过实验对数值模型进行验证。利用已建的数值模型分析了埋管内水流流速,水温以及钻孔内不同埋管和回填材料对地埋管换热器性能的影响。研究结果表明:地埋管换热器的单位延米换热量随着回填材料导热系数,管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大;埋管管壁的平均温度随着管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大,但随着回填材料导热系数的增加而减小。     

套管式地下换热器传热模型及其特性分析

通过对套管式地下换热器传热过程的分析,在已有套管式地下换热器传热模型基础上,考虑管内流动和传热,提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型,并利用有限元数值计算方法进行了传热特性的分析。讨论了埋管管径组合和流体流速对流体出口温度及单位埋管换热量的影响。此外,还系统地研究了连续运行模式和可变负荷运行模式的地下传热特性,阐述了地下换热器高效运行的控制策略和影响。     

换热网络的弹性分析

提出了一个换热网络弹性分析的有效方法,该方法以换热网络过程模拟为基础并把灵敏度系数用于过程模拟的调节和加速收敛的过程中.换热网络的模拟过程模仿了一个过程的调节控制过程,在此过程中[1],具有干扰变量、控制变量和调节变量,干扰变量可取不同的值,控制变量也可以重新设置.整个弹性分析的过程(包括弹性指数的计算和固定状态的可行性分析)完全象是一个实际过程的操作,回避了以往复杂的数学规划求解问题.本法求解过程具有真实的物理意义,并编制了通用计算机程序并用实例进行了检验.     

竖直地埋管换热器多个钻孔地层热阻计算方法

为解决国家规范中关于多个钻孔热干扰下的地层热阻计算问题,针对竖直地埋管换热器系统,提出了矩形阵列钻孔布置中不同参考钻孔下的地层热阻数值计算方法,并通过算例模拟分析研究了不同钻孔布置形式以及不同钻孔间距情况下的地层热阻分布.结果表明:规则矩形阵列钻孔布置的中心位置地层热阻最大,且布置形式越趋近正方形,钻孔间距越小,地层热阻越大;而不规则矩形阵列钻孔布置的最大地层热阻位置会根据未布置钻孔点位发生相对偏移,但偏移量可忽略.研究成果可为竖直地埋管换热器设计提供理论参考.     

Numerical simulation on heat transfer performance of vertical U-tube with different borehole fill materials

Heat exchange performance of vertical U-tube heat exchanger was studied with two different borehole fill materials and CFD software. Borehole surface temperature and water temperature distribution were simulated on the condition of continuous operation for 8 h in winter with inlet water temperature being 10 ℃. The results show that there is no obvious difference on heat exchanger performance between the two different borehole fill materials.     

土壤冻结对地热换热器传热的影响

研究了土壤冻结对地源热泵系统中的地热换热器与其周围土壤的热交换过程的影响。探讨了土壤水分含量、斯蒂芬数、土壤初始温度（即地温）等对周围土壤温度分布、冻结锋面发展等的影响,并与不考虑土壤冻结情况作了对比分析。当考虑土壤中水分冻结时,由于冻结时放出大量的潜热,且冰的导热系数大,因此计算出地下埋管周围的土壤平均温度高,传热热阻小,设计的地热换热器规模可以变小,亦即可以减小钻孔的深度或钻孔的数量,从而可以减小地源热泵系统的初投资。另外也扩大了地下回路中防冻液的选择范围。当土壤含湿量大、土壤初始温度高时,对于系统的设计与运行是有利的。     

土壤冻结对地热换热器传热的影响

研究了土壤 冻结对地源热泵系统中的地热换热器与其周围土壤的热交换过程的影响。探讨了土壤水分含量、斯蒂芬数、土壤初始温度（即地温）等对周围土壤温度分布、冻结锋面发展等的影响,并与不考虑土壤冻结情况作了对比分析。当考虑土壤中水分冻结时,由于冻结时放出大量的潜热,且冰的导热系数大,因此计算出地下埋管周围的土壤平均温度高,传热热阻小,设计的地热换热器规模可以变小,亦即可以减小钻孔的深度 或钻孔的数量,从而可以减小地热泵系统的 初投资。另外也扩大了地下回路中防冻液的选择范围。当土壤含湿量大、土壤初始温度高时,对于系统的设计与运行是 有利的。     

重型车液力减速器的换热器匹配与仿真分析

为了研究重型车液力减速器的散热问题,选用D300型液力减速器为研究对象。对充液率100%工况下的D300型液力减速器利用计算流体力学CFD软件进行了数值模拟。通过数值模拟得到其在相同时间内、不同转速下未加换热器时的闭口温度。为了保证液力减速器能在正常的温度下进行工作,匹配换热器时选用了体积小巧的板翅式换热器。同时,为了提高翅片的散热效率,选用了锯齿型翅片。最终根据D300型液力减速器散热量的需要,匹配了一款满足重型车使用的换热器。