竖直U形地埋管换热器热短路现象及换热性能研究

针对影响地埋管换热器热短路现象及换热性能的主要因素(回填材料导热系数和热泵运行方式),建立了U形地埋管换热器的三维非稳态数值模型,通过热响应实验验证了该模型。采用FLUENT软件进行模拟分析,得到不同导热系数土壤条件下地埋管换热器的热短路损失系数和每延米换热量随回填材料导热系数的变化规律,推荐采用导热系数比周围土壤稍大的回填材料。对比了地源热泵连续与间歇两种运行方式,得出当回填材料导热系数小于或等于周围土壤导热系数时,间歇运行对热短路现象基本无影响;当回填材料导热系数大于周围土壤导热系数时,间歇运行可使热短路损失系数降低51.6%~74.5%,每延米换热量提高32.6%~34.0%。     

浅埋式毛细管换热器适宜性研究

介绍了一种新型换热器——浅埋毛细管换热器的换热性能,并采用数值模拟的方法,用UDF编写边界条件,在1周内采用不同的间歇时间运行,研究对毛细管换热器换热性能的影响.选取一典型建筑,使用华电源软件,计算典型1周内该建筑所需冷(热)负荷.然后研究满足该建筑负荷需要所用的毛细管席面积,分析浅埋毛细管换热器应用于该建筑的适宜性.     

竖直单U型地埋管传热模拟分析

针对地源热泵系统中的竖直单U型换热器的传热问题,利用FLUENT软件对其传热特性进行了稳态数值模拟。计算了管内流速,回填物导热系数,支管间距等因素对竖直单U型地埋管换热器换热性能的影响。通过数值模拟发现,管内流速过小时,地埋管换热器会出现严重的热短路现象。对比分析得出管内最佳流速为0.6 m/s～0.8 m/s;进回水支管间距越大,地埋管换热器换热性能越好;回填物的导热系数是影响地埋管换热器换热性能的一个重要因素,其最佳值与管内流速和管间距有关。综合考虑上述3个因素对地埋管换热器换热性能的影响,得出了支管间距为86 mm,管内流速为0.6 m/s～0.8 m/s,回填物导热系数为土壤导热系数的1～2倍时,竖直单U型地埋管的换热性能最好的结论。     

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。     

基于不平衡系数对热短路抑制措施的研究

本文通过热响应实验,验证了FLUENT所建立三维非稳态地埋管系统的数值模型。在所建模型上,通过热短路不平衡系数定量分析了不同回填材料和流速对地埋管热短路现象的影响。根据热短路现象的强弱,针对3种代表性工况对隔板式地埋管换热器进行了模拟研究。研究结果表明:隔热板作为热短路现象的抑制措施对不同工况下的系统换热量的影响有较大差异。     

毛细管网抹灰安装供冷能力分析

针对采用抹灰安装的毛细管网辐射末端系统,分析了供冷工况下管内流体与管壁之间、管壁与抹灰层之间、毛细管网与室内空气之间换热过程的特点及影响毛细管网供冷能力的因素,计算了每个换热过程的换热量和相关参数,给出了毛细管网供冷能力的相关曲线图,归纳了提高毛细管网供冷能力的措施。     

运行模式对毛细管换热器换热性能影响研究

利用地源热泵系统实现地铁隧道中热量的转移,不仅缓解了隧道热堆积问题,还有效利用了可再生能源.以地源热泵系统毛细管前端换热器为研究对象,利用基于TRNSYS软件所建立的传热模型,通过实测数据验证了其正确性,研究了运行模式对毛细管换热性能的影响情况,模拟计算了毛细管与周围岩体及隧道空气之间的传热过程,分别分析了连续运行以及...     

U形毛细管席冷却顶板换热性能数值模拟与分析

通过建立毛细管席的三维流-固耦合换热模型,应用CFD软件进行数值计算,分析各因素对供冷能力的影响和毛细管内水温变化规律,为毛细管席产品优化和设计参数的确定提供参考。     

基于热响应测试的分层土壤地埋管换热器数值模拟研究

结合热响应测试数据,建立了三维分层土壤地埋管换热器非稳态模型,并进行了验证。通过分析比较单层、分层土壤地埋管换热器模型,结果显示分层土壤地埋管模型误差较小;通过分层土壤地埋管模型分析了100 m、80 m、60 m深度埋管的换热性能,结果显示增加埋深时,单位延米换热量随着埋深的增加而减小,验证了热短路现象存在性。     

毛细管网敷设方式对换热性能的影响研究

在阐述毛细管网传统敷设方式及其换热性能分析的基础上,为了强化换热,提出了一种新的敷设方式,使毛细管网与天花板呈一定夹角敷设。以某一毛细管网平面空调房间为对象,利用Airpak模拟软件建立模型,对毛细管网不同敷设角度、不同敷设形状下的供冷性能进行了模拟研究。结果表明,随着毛细管网与楼板之间的夹角增大,供冷能力基本呈增强趋势,但二者并不是完全的线性关系,还要考虑敷设形状的影响。     

Experimental analysis of convective heat transfer on tubes using twisted tape inserts,louvered strip inserts and surface treated tube

This paper analyses and compares the effects on outlet water temperature, heat transfer rate and its thermal efficiency of three different types of tubes such as twisted tape inserted tube, louvered strip inserted tube and a surface treated (laser peened) tube are dealt with different operating parameters, viz., solar insolation, water temperature at the inlet and ambient temperature. Non-concentrate collector (flat plate) is used. A plain or normal tube (non-surface treated) was also tested for comparison. Polystyrene and acrylic glasses were used for reduced heat loss. It is observed that the heat transfer rate and its thermal efficiency tend to increase with the increased ambient temperature and solar insolation with the louvered strip inserts had given the best thermal performance in comparison with the other types.     

湿法施工毛细管末端冬季换热性能实验研究

针对采用湿式施工法的毛细管辐射末端,在冬季工况下对其换热特性进行了实验研究,并对不同敷设面层厚度及不同管间距的毛细管辐射末端的换热性能进行了对比实验分析.研究结果表明,与传统地板辐射供暖方式相比,地面湿式毛细管末端具有较低供水温度,并有良好的冬季换热性能和系统节能性.建议在实际工程应用中,根据室内散热量与人体热舒适性的...     

水膜作用下导热塑料盘管换热性能实验研究

水膜作用下换热盘管的换热性能主要受盘管总传热系数Ktotal的影响。本文将通过理论分析和实验研究比较盘管材料导热系数λ对Ktotal的影响以及管内流体强迫对流Re数、管外喷淋密度Г对三种管材的换热盘管Ktotal的影响,以此分析导热塑料盘管在水膜作用下的换热性能。     

太阳能玻璃真空集热管热性能评价方法

为准确地评价玻璃真空管内的传热性能,减小其它未知参数的影响,本文提出了单根真空集热管的热性能评价方法。首先分析了集热管效率与集热器效率的差别;其次从传热效率和火用效率的角度对U型管式真空管进行了热性能分析;最后通过试验研究了单根玻璃真空管与集热器的热性能。结果表明:采用单根玻璃真空管进行热性能评价能更好地反映真空管的传热性能,与采用相同集热管的集热器相比,其集热效率提高了8%。     

Heat transfer enhancement of the AISI stainless steel 304 elliptical annular fin coated with the carbon nanotube

In this work, experimental heat transfer enhancement investigation on the AISI stainless steel 304 (AISI SS 304) elliptical annular fin with nano-coating of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and without nano-coating was carried out. The parameters, such as temperature distribution, thermal conductivity, convective heat transfer coefficient, shaped tube efficiency and fin effectiveness, are compared for different heat inputs. The result shows that the thermal conductivity of the stainless steel (AISI SS 304) was increased by 21.1% with MWCNTs coating. The surface temperature of the fin decreases with coating as thermal conductivity increases. Also, the convective heat transfer coefficient of the coated fin increased by 7%. The fin-shaped tube efficiency was increased by 6.2% and the fin effectiveness was increased by 21.8%. The uncertainty of the performance parameters was also determined, the values were±5%.     

Evaluating the low exergy of chilled water in a radiant cooling system

In this paper, in order to make guidelines for designing a low-energy radiant cooling system with an air-handling unit (AHU) for dehumidification, we investigated the impact of various air-conditioning parameters on the exergies of chilled water supplied to radiant panels and a cooling coil. The cooling load, thermal comfort index PMV, relative humidity, area of radiant panels, sensible heat factor (SHF), temperature and air-flow rate of supply air of the AHU, and presence/absence of total heat exchanger were considered. We used computational fluid dynamics (CFD) code in order to analyze the indoor air-flow and thermal environments, and added models for the calculation of thermal transfer to radiant panels and a cooling coil. Furthermore, a feedback control algorithm was introduced to calculate the surface radiant panel temperature, targeting the average PMV of the task area in an office room. As a result, the impact of various air-conditioning parameters on the exergies of chilled water were demonstrated quantitatively. As an example, by reducing the cooling load rate from 100% to 57% and 27%, the exergy of chilled water decreased by 47% and 67%, respectively.     

能源锚杆地源热泵冬季工况传热模拟与分析

为得到冬季传热工况下能源锚杆地源热泵系统设计的基础数据,即单位埋管长度换热量受各因素的影响情况,基于有限元分析软件ADINA,建立PE管-锚杆-土壤U型埋管三维非稳态温度场的传热模型,模拟冬季工况下能源锚杆热泵系统运行状况。通过给定条件下埋管周围温度场分布态势图,分析土壤热物性参数、供水温度、埋管流体速度及钻孔填充材料等参数对热泵系统传热效率的影响,得出最佳供水温度、进水速度及热作用半径,以期为相关能源锚杆热泵冬季工况下制热效率的提高和施工设计提供指导。     

三维内肋管紊流换热和阻力特性的试验研究

以空气为工质,利用正交实验设计研究了雷诺数在25 000~110 000范围内的9种大管径三维内肋管的紊流换热和流动特性,优选出最佳管型,并得出努谢尔特数与范宁摩擦系数关于雷诺数和三维管肋参数的实验关联式。结果表明,三维内肋管的综合特性优于相同管径的光管,换热系数最高可达光管的3.15倍,热力性能系数最高可达光管的1.45倍,表明了大管径三维内肋管在管式换热器中运用的可行性;此外,各主要参数中,肋高对流动换热特性的影响最大,肋间距次之,肋宽最小,为强化管参数提供了优化方向。     

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。     

太阳能平板集热器关键参数对其热性能的影响

为了提升太阳能在建筑能源供给体系中的比重,形式多样的太阳能集热设备及其系统在建筑领域得到了广泛应用。基于机理分析法,建立了具有单层玻璃盖板的管板式太阳能平板集热器的稳态传热模型。并且针对集热管间距、集热管内径、工质入口温度和工质质量流量等关键参数对集热器集热效率的影响特性进行了数值模拟与分析。结果表明,建立的该稳态传热模型是可行的;此外,在其余参数值保持不变的情况下,减小集热管间距或增加集热管内径均可使集热器瞬时效率增大;增大工质入口温度会导致集热器瞬时效率下降;而增大工质质量流量会提升集热器瞬时效率。这些结论对于太阳能平板集热器在太阳能建筑一体化的实际应用中,具有一定的参考作用。