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。     

竖直埋地换热器内两相流动数值模拟

为了给直接膨胀式土壤源热泵U型铜管埋地换热器的优化设计提供理论依据,通过分析各因素对两相流动换热的影响,建立修正的两相流混合物模型,对直接膨胀式土壤源热泵地下换热系统供热工况下的三维流场和热交换过程进行了数值模拟.结果表明该模型符合工程精度要求,U型管与土壤的换热主要是在进口支管内完成,进一步增加U型管埋深并不会显著提高其换热性能.     

地埋管换热器的数值模拟及传热分析

建立了竖直U型地埋管换热器与土壤耦合换热的三维数值模型,模型考虑了U型管的实际形状,管内流动状况与实际物理、几何条件完全符合,这与以前研究者将U型管两只管腿等效为柱热源的数学模型相比有质的改进,并把数值解与解析解进行了对比,得出在实际工程设计中,采用所建立的三维模型是可行的。同时,模拟了U型管轴向、周向、径向和沿U型管管长方向的温度变化趋势。为垂直U型地埋管的设计计算提供必要的参考。     

地源热泵地埋管换热器传热性能分析及经济计算

为分析地源热泵不同种地埋管换热器换热效果差异,充分利用可再生能源,结合合肥市滨湖新区某项目的土壤热物性参数,使用Fluent软件对单U型管和双U型管地埋管换热器建立模型进行传热性能的模拟分析,得到了随着时间变化下不同换热器型式的土壤温度分布图和出口水温,并分析土壤温度、出水温度和换热量三者的相互关系。最终结果表明,该条件下双U型管地埋管综合传热性能是单U型管的1.33倍,而经济计算结果显示,在打井数量较多时,双U型管地埋管换热器的经济性优于单U型管。     

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。     

U型地埋管换热器换热性能分析

为了探索U型地埋管换热器的换热规律,文章采用数值仿真模拟对二维U型地埋管换热器换热性能进行了分析,并模拟钻孔内、外换热过程。结果表明:钻孔内部瞬态换热模拟刚开始的少许时间内,温度变化仅发生在U型管附近,随着时间的增加,温度变化覆盖整个钻孔区域,U型管内水的温度与回填材料温度接近一致,系统趋于稳定;钻孔外部瞬态换热模拟之初,温度变化主要发生在钻孔内部,随着时间的推移,钻孔壁外温度逐渐降低,钻孔壁以内的温度逐渐增加,钻孔壁内、外温度接近一致,系统趋于稳定。     

地下水流动对埋地换热器影响的模拟研究

通过求解含水层中地下水流动的二维能量方程,分析了地下水流动对U型埋地换热器与周围土壤换热的影响,并与非含水层情况进行了比较。模拟结果表明,地下水流动显著影响埋地换热器周围的土壤温度场。与粘土层相比,埋地换热器在含水层内土壤温度变化较小,到达稳态时间较短。埋地换热器周围热作用半径,沿上游方向较小且很快达到稳态,而沿下游方向上的热作用半径基本与运行时间成正比关系。地下水流速越大,埋地换热器周围介质的平均温度越低,这有利于夏季排热工况。     

基于对流传热分析的PV/T优化设计与实验

以工艺难度较低的U型管水冷器为研究对象,以PV/T的太阳热能输入与U型管的吸热能力平衡为目标,对冷却水在层流、过渡流和湍流3种流动状态下的热传递系数进行分析,对U型管内的水流速度、管径的大小以及管道长度进行优化设计。计算结果表明:冷却水在低流速的层流状态不足以完全吸收太阳入射热功率;如果速度提高到过渡流和湍流态,可以选用标准的25 mm管径,最佳流速介于0.05~0.3 m/s之间,每平方米管长8 m即可满足吸热要求。     

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.     

结构参数对矩块式换热器传热性能的模拟研究

矩型块状式错流换热器是针对高压工况设计的一种高效换热设备,为了充分利用热源的热量,提高换热效率,本文将热流体管道设计成蛇型管.通过数值模拟分析了在相同运行工况下,不同的金属固体填充物的导热系数、 流体通道管径、 冷热流体通道间距等结构参数对换热性能的影响.模拟结果显示:换热器的传热系数及传热效率随固体填充材料导热系数的...     

竖直U型埋管换热器换热特性研究

本文建立了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,通过对U型埋管两支管内循环流体的能量平衡方程的分析与推导,求得了该传热问题的解析解,得到了计算U型管换热器中流体温度沿深度变化的解析式。进一步研究了回填材料、管内流量、管脚间距、管材导热系数等因素对地埋管换热器换热性能的影响,并引入了钻孔换热效率来评价地下换热器的换热性能。     

竖直U型埋管换热器支管间热量回流分析

计对竖直U型埋管地熱换热器管间热量回流,建立了地热换热器传熱的二维和三维数学模型.利用三维传熱模型,分析讨论了U型管管内流体温度沿着深度方向上的变化,进行了大量的不同设计方案计算比较,做出了理论上的分析.结果表明竖直单U型管地热换热器支管间的热量回流与两支管的间距、回灌材料的导热系数等因素有关.为减小U型管地热换热器两个管间的热量回流,应使两个支管间的距离尽量大,当U型管的管间距于一定时,合理选择回灌材料的导热系数对于减小U型管地热换热器两支管间的热量回流也有一定作用.提出了减少竖直U型埋管地热换热器管间热回流的措施.     

成都市某商业建筑地源热泵地下换热器动态模拟

对成都市某商业建筑地源热泵地下换热器进行动态模拟,解决地下冷热不平衡的问题。采用Design Builder(DB)软件对建筑冷、热逐时负荷进行计算。设计提出两种冷热源方案:空调热泵+热水锅炉、空调热泵+热回收热水机。采用动态数值模拟方法对U形地埋管换热器进行计算。结果表明:方案一地下换热器的累积吸放热量严重不平衡,方案二基本平衡。在冷热源方案二中,对750孔的地下换热器进行连续30年的动态模拟分析,地下温度可以保证系统正常运行。     

基于ANSYS有限元对垂直地下埋管周围温度场的模拟研究

采用ANSYS有限元APDL语言进行编程,根据线热源模型,对竖直双U型管地下换热器周围温度场进行模拟,通过模拟分析得到了土壤热物性、管外温度、土壤类型以及回填料等因素对土壤温度场的影响.同时,也说明土壤本身具有很强的恢复能力,对实际工程地埋管换热器的设计有参考价值.     

国际文摘

Building and Environmen(t英国)http://www.sciencedirect.com/science/journal/03601323/58Volume 58,Pages 1-288(December 2012)(1)Sensitivity of night cooling performance to room/system design:Surrogate models based on CFDKim Goethals,Ivo Couckuyt,Tom Dhaene,Arnold Janssens(P23-36)《室内/系统夜间制冷性能灵敏度:基于CFD的替代模型》摘要:夜间制冷,特别是办公室的夜间制冷技术,日益受人关注。然而,夜间对流传热的特殊情况是建筑设计人员面临的最大问题。他们所采用的多区域建筑能耗模拟项目,事实上需要大量的数据输入,这些数据源自高成本试验和CFD模拟实验。此外,针对如何使设计达到最佳     

U形地埋管换热器的三维数值模拟及传热分析

利用非稳态流动能量守恒方程得到了U形管内流体温度沿管轴向的变化关系,建立了U形地埋管换热器与土壤耦合换热的三维数值模型.把数值解分别与解析解和TRNSYS中的DST模型进行了对比,得出利用数值模型可以提高瞬时传热模拟结果精确度的结论.分析了在给定外界负荷的情况下U形管进出水温度、释热量和外界负荷之间的相互关系.     

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。     

基于Fluent数值模拟对PVDF换热器性能的分析

建立了聚偏氟乙烯(PVDF)管壳式换热器的物理模型,利用Fluent流场模拟软件对换热器壳程流体的流动状态进行了数值模拟,分析了叉排和顺排管束下、不同管间距情况下对换热的影响以及壳程压降的变化,得到了换热效率最佳且经济合理的PVDF管壳式换热器的结构设计参数。     

土壤源热泵夏季供冷模拟模型的建立与验证

本文以变热流条件下的圆柱源理论为基础,并引入“形状因子”的概念,通过地下埋管换热器的出口水温关联热泵机组和埋管换热器的运行特性,建立起耦合地下埋管换热器和热泵机组运行特性的R134a垂直单U型管土壤源热泵系统模拟模型。对土壤源热泵系统夏季供冷时的间歇工况进行模拟和实验验证。结果表明：模拟值与实验值吻合度较高。此模型对土壤源热泵系统的设计以及能量分析具有指导意义。     

具有横通道的双洞公路隧道火灾数值模拟研究

隧道内发生火灾时空气流动状况非常复杂,是一种带有剧烈放热化学反应的流动现象,它包含着流动、传热、传质和化学反应以及它们之间的相互作用,实际燃烧过程是三维非稳态湍流过程.文章采用三维数值模拟方法,用连续方程、动量方程、能量方程及气体组分方程描述其气流流动状态,并采用湍流粘性系数模型中应用最广泛和最成功的受浮力影响的湍流模型方程.通过对某实际隧道的不同火灾工况进行模拟计算,以及速度场、温度场的分析,从中可以较全面地了解隧道火灾特性和烟气发展规律,从而提出控制火灾烟气的优化通风方案,为确定人员逃生方式及时间提供理论依据.