有渗流时地热换热器温度响应的解析解

为确定地下水渗流对竖直埋管地热换热器的影响,建立了多孔介质中有渗流时的换热能量方程,得到了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解.归纳得出影响这一传热过程的无量纲量,并分析了地下水渗流对地热换热器中温度场的影响.分析计算的结果表明适度的地下水渗流对原一维温度场的影响明显.地下水渗流越大,温度场变形越显著,达到稳态的时间越短,稳态过余温度越低.     

有渗流时埋管换热器传热模型

为研究地下水渗流对埋管换热器传热的影响,以移动热源的格林函数为基础,通过引入虚拟热汇,由叠加原理建立热渗耦合作用下的有限长线热源模型.将此模型与有渗流无限长线热源模型和无渗流有限长线热源模型作了对比,比较结果表明该模型计算有渗流时埋管换热器的传热更加合理.针对地下水渗流流速和土壤热物性等对传热影响的分析,表明地下水渗流导致土壤温度场发生变形,渗流速度越大,钻孔壁中点温度越快达到稳态,且稳态过余温度越低;土壤密度和比热越大,土壤导热系数越小,则土壤温度场变形越大.     

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.     

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。     

地下水渗流作用下地埋管间歇散热特性

为了探求地下水渗流对地埋管换热器间歇运行性能所产生的影响,基于移动的有限长线热源理论模型解析解,利用MATLAB软件编程计算,分析渗流对单钻孔地埋管换热器的影响。同时对比分析了连续和间歇运行情况下其周围土壤的温度响应特征和过余温度场分布特点。研究表明：埋管周围土壤的温度变化是由热流密度、土壤本身的热物性和实际渗流速度耦合作用影响的,而在间歇运行下其因素影响更加明显。     

竖直埋管地热换热器的稳态温度场分析

对竖直埋管在半无限大介质中的稳态传热模型进行了分析讨论。采用虚拟热源法有线性迭加原理给出了其解析解，并绘制了其相应的温度分布曲线图，指出了现行教科书中由于混淆淆绝热边界条件与等温边界条件而得出的关于该问题的错误结论。针对工程实际提出了孔壁中点温度和积分平均温度这两个地热换热器孔壁代表性温度的定义，给出了两者的适用于工程应用的简明计算公式，并对两者进行了比较。基于以上分析，进一步讨论了全年冷热负荷不平衡地热换热器长期性能的影响。     

竖直埋管地热换热器的稳态温度场分析

对竖直埋管在半无限大介质中的稳态传热模型进行了分析讨论.采用虚拟热源法及线性迭加原理给出了其解析解,并绘制了其相应的温度分布曲线图,指出了现行教科书中由于混淆绝热边界条件与等温边界条件而得出的关于该问题的错误结论.针对工程实际提出了孔壁中点温度和积分平均温度这两个地热换热器孔壁代表性温度的定义,给出了两者的适用于工程应用的简明计算公式,并对两者进行了比较.基于以上分析,进一步讨论了全年冷热负荷不平衡对地热换热器长期性能的影响.     

基于高精度光纤测温的水热耦合试验

为探究城市浅层地表下的水热耦合过程和影响因素,设计高精度传感器监测室内试验平台,开展考虑温度-渗流-覆盖层的水热耦合试验,以实现分布式温度场监测。结果表明：渗流参与时土体温度场变化剧烈,渗流速率更大,升温速率可提高数十倍以上;水温越高,与土体温差越大,温度场变化越明显;不同覆盖层下土体升温过程不同,聚乙烯板下土体温度升温最慢,且低于其他材料的;土层性质相同,温度变化速率较一致,渗透性高有利于渗流与传热;减弱覆盖层渗流流动,改变渗流场,进而影响温度场分布;渗流为热能载体,扰动初始热对流状态,温度场将重新分布;温度影响渗流黏滞系数等,改变渗流场;三者耦合决定了土体温度场。     

地埋管地源热泵系统余冷利用分析

为了给基于地板辐射供冷利用地埋管地源热泵系统余冷提供初步的计算依据,建立了地板辐射供冷传热模型,通过数值求解,给出了理论计算结果,分析了供水温度、室内设计温度、管间距、埋管深度等因素对热流密度的影响。结果表明:基于地板辐射方式利用地埋管换热器地下余冷,能够改善夏季室内舒适度,提升系统能效比,同时在一定程度上减弱地下冷热负荷的不平衡程度。蓄冷量及供冷能力大小,与蓄冷体体积、比热容、供冷初始温度、供冷结束温度及冷耗散有关。地埋管区域的换热性能,受地下水渗流、热扩散率以及地热换热器的构造形式影响较大。     

地下水补给区季节温度变化对地埋管换热性能的影响

建立了地下水补给区季节温度变化条件下地埋管换热器的三维模型.以夏季工况为例,进行了传热过程数值模拟,并定量分析了含水层渗流速度、含水层厚度、补给区距离等因素的影响.结果表明,距离地下水补给区越近,地埋管周围含水层温度的年周期变化幅度越大,换热性能更倾向于受季节水温变化与渗流速度变化的二者耦合影响,且表现出不同程度的季节效应.随含水层厚度增加,地埋管单位井深换热量总体上呈线性增大趋势.     

含内热源管内填充多孔介质的强迫对流传热解析解

基于非局部热平衡假设,研究了管内填充多孔介质的强迫对流传热问题.在附于多孔介质圆柱的外表面施加恒定热流,采用Darcy动量方程描述多孔介质内流体的流动.为考虑工程实际中可能的物理或化学发热源,将多孔介质液相和固相内热源引入传热模型中,获得了液相和固相温度分布的解析解,同时推导了表征传热性能的Nusselt数显式表达式.计算结果表明:计算解析解与文献[10]推导的解析解吻合良好,固相内热源强度愈高,液相和固相温差愈大,Nusselt数愈小,传热性能愈差.此外,还解释了管壁处液相和固相温度梯度出现分岔的原因.     

混沌对流强化传热的场协同分析

基于采用周期性计算模型得到的混沌对流流道内的流体流动与传热数值计算结果,应用场协同原理,对混沌对流内强化传热进行分析.分析了混沌流道截面上流场与温度场的协同关系,讨论了流道内不同雷诺数下Nusselt数与平均流速与温度梯度矢量积和平均协同角的对应变化趋势,并与普通直流道内层流下的流动与传热场协同情况进行了对比.结果表明,混沌流道改变了流体在流道内速度场的分布,流场的变化影响了温度场的分布,使得两场的协同效果得到明显的改善,从而强化传热.在整个流道内,混沌对流的Nusselt数与速度和温度梯度两矢量的点积具有相同变化关系,混沌对流强化传热的根本机理是改善了两场的协同关系.     

热湿气候地区墙体内部冷凝分析

根据Motakef和E1-Masri的研究,将墙体分为“干-湿-干”3个区域。以多孔介质传热传质学为基础,将水蒸气冷凝看成是湿源、热源、蒸汽汇,建立起墙体湿区域内、热湿耦合传递方程。通过分析解得到了墙体内冷凝率和液态含湿量的分布曲线以及达到临界含湿量所需的时间。分析结果表明墙体内的冷凝率跟湿区域两侧的温差成正比,最大冷凝率出现在低温侧的湿区域边界处。     

喷涂多孔表面沸腾传热实验研究

对喷涂多孔表面沸腾传热进行了实验研究,喷涂多孔表面有三种厚度,采用蒸馏水、乙醇和R—113作实验工质,实验在当地大气压下进行．实验结果表明：喷涂多孔表面上产生沸腾的起始过热度低,传热系数比光滑表面高2—5倍．喷涂多孔表面沸腾临界热流也比光表面高,可以在比较宽的热流范围内强化沸腾换热．实验还表明：喷涂多孔表面也具有沸腾滞后现象,但是,滞后过热度较小．喷涂技术不仅具有设备简单、操作方便、费用低等优点,还具有能够适应不同基体表面形状的特殊优点．因此,喷涂表面是热管技术和蒸发器强化沸腾传热的一种有效方法．     

含偏心热源同轴多层圆柱稳态温度场分析

针对含偏心热源同轴圆柱多层介质结构的稳态传热问题,本文根据多极理论传热模型给出多层结构中含待定系数无穷级数的温度场通式,并利用边界条件与源条件,得到层与层之间的递推关系进而求解温度场的表达式,具有形式简单可应用到任意多层介质的特点。将该方法应用于土壤源热泵系统的U型地埋管传热过程,验证了其可靠性,从而为同轴圆柱多层介质结构传热分析提供了一种新的有效工具。     

多孔介质反应器内传热特性模拟

根据多孔介质流动、传热理论,采用了多孔介质内流动、能量传递的相关数学模型,并采用P1近似法处理多孔介质的辐射吸收过程,最后运用CFD软件,计算得出了孔隙率、材料材质、流速等因素对多孔介质区温度场、对流换热系数、努赛尔数的影响.     

大空间单列水平线热源自然对流速度,温度场及换热的解析模型

单列线热源是房间热源的基本组成元素,基于对单一线热源浮力尾流的讨论,提出了表征单列线热源浮力尾流性质的特征速度,特征温度,建立了预测单列线热源速度场,温度场及自然对流换热的解析模型。     

孔隙率对Al2O3高孔隙率多孔介质EHC的影响

新型多孔介质燃烧技术主要采用泡沫陶瓷 ( Ceramic Foams)、波纹状陶瓷 ( Fabric LamellaStructure)等高孔隙率多孔介质。基于气、固相局部热平衡假设的有效导热系数 EHC( EffectiveHeat Conductivity)描述了气流与固体骨架中导热、弥散和热辐射多种传热方式的综合效果 ,是一个重要的传热特性 ,对其研究非常不足。通过实验与数值模拟确定不同孔隙率 Al2 O3 陶瓷的 EHC:基于测定的温度分布 ,给定 EHC的初值 ,采用有限体积法进行流场数值模拟 ;比较测量与计算的温度均方根差 ,通过对 EHC搜索寻优 ,间接确定泡沫陶瓷的有效导热系数。结果表明 Al2 O3 陶瓷的EHC随温度增加而增加 ,对速度不敏感 ;孔隙率高的陶瓷其 EHC较大。给出试样 EHC与温度和空管速度的拟合式 ;将颗粒床 EHC的 Z&B模型外推到 Al2 O3 高孔隙率陶瓷 ,并给出 EHC预示结果