三套管相变蓄能换热器蓄释能性能实验研究

介绍了三套管相变蓄能换热器结构,建立了实验台,对其蓄释能性能进行了研究。对实验结果进行回归拟合,拟合结果与实验值的相对误差在可接受范围。三套管相变蓄能换热器可实现有效的换热,蓄释能性能优良。     

基于层换热理论的竖直地埋管换热器设计方法

建立了地源热泵竖直地埋管换热器的三维传热温度场数学模型,模拟计算了不同季节不同工况下地埋管换热器内的水温分布。提出了层换热理论,竖直地埋管换热器及其周围岩土可以分为三个换热层——饱和换热层、换热层、未换热层。通过实测验证了该层换热理论。介绍了地埋管换热器埋深的确定、出水管的保温及流量的确定等。     

三套管蓄能型热泵集成系统及其与冰蓄冷系统的比较

本文通过三套管蓄能换热器(其内管为制冷剂,中间为相变蓄能材料,外管为水)将夏季蓄冷与冬季蓄热有机结合在一起,克服了太阳能的间歇性和不稳定性.组成了三套管蓄能型多热源热泵集成系统.而后,阐述了该系统的结构及特征,对比分析了冰蓄冷系统与高温相变蓄冷系统的能耗情况.结果表明,当窒外温度为15～30℃时,高温蓄冷系统的COP较冰蓄冷系统高40%～78%.制冷量有所提高,耗功有所降低,具有显著的节能潜力.     

组合式相变材料换热器储热速率的实验研究

搭建了一套储热换热器性能测试和数据采集系统,研究了温度和流量对包括HR-35、月桂酸和HR-50三种相变材料的组合相变材料换热器的储热特性的影响.结果表明,与单一相变材料的储热换热器相比,组合式相变材料储热换热器的储热速率增大,在给定相变材料组合方式和传热流体进口温度条件下,传热流体流量存在最佳值.     

新型相变材料回填的地埋管传热特性研究

本研究制备了新型癸酸-月桂酸/膨胀石墨复合相变材料并通过数值模拟研究了不同复合相变材料回填含量及不同运行模式下的地埋管换热器传热特性.复合相变材料中膨胀石墨与脂肪酸的最佳比例确定为10:100.本文提出了相变材料回填的地埋管传热模型并进行验证,研究了不同回填材料及运行模式下地埋管换热量,钻孔内液相比等参数的动态变化规律.数值模拟结果表明,U型地埋管系统的换热量随回填中相变材料含量的提高而提高,但温度恢复性能逐渐减弱.在相同的相变材料回填含量下,换热量随系统启停时间比的升高而升高,但平均能效比及恢复性能随启停比升高而降低.此外,高相变回填含量的换热系统不适宜在高启停比下长期运行.     

地源热泵及地下蓄能系统的实验研究

采用系统能量平衡结合热传导方程建立二维温度场模型求解地下蓄能系统埋管换热器的全年动态传热特性。介绍了计算地下温度场的分布情况、单位埋管深度换热量、平均传热系数、进出地下埋管的水温和埋管换热器面积的方法。     

翅片厚度对平行流蒸发器换热性能的影响

平行流蒸发器是双排扁管布置的换热器,空气侧采用间断型扩展表面的波纹型百叶窗翅片,制冷剂侧采用小水力直径的非圆截面微通道多孔铝制扁管,本文选用适合于该微尺度强化换热结构的传热和压降关联式,对某一四流层布置的平行流蒸发器建立数学模型。并通过模拟计算不同翅片厚度对换热器换热性能的影响,发现在其他条件不变的情况下,制冷剂质量流量、换热量、制冷剂流动阻力和空气侧通风阻力都随翅片厚度的增加而增加,并且换热量,制冷剂流阻和通风阻力的增量百分比与制冷剂流量的增量很相近。     

三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统运行特性的实验研究

本文针对三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统建立了实验台,通过实验验证了这一新型系统在蓄冷模式下的运行特性。在蓄冷模式下,压缩机的蒸发压力和冷凝压力变化平缓,压缩比在3～3.6之间;系统换热效果良好,运行稳定。另外,实验还验证了三套管蓄能换热器作为蓄能装置的蓄能能力。在实验测得了冷凝热量和压缩机耗功的基础上,通过计算得到了蓄冷量,这一参数值与随后进行的取冷实验的取冷量之间可以满足能量守恒定律。在整个实验过程中,压缩机的COP在2.02～2.79之间,证明了三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统在蓄冷模式下可以安全、可靠地运行。     

相变回填材料配比对地埋管换热器蓄能传热特性影响研究

在所搭建的相变蓄能型地埋管换热器的数值模型和仿真模型实验台的基础上,考虑扬州地区地下土壤温度条件与相变材料经济性,夏季工况选用混合酸,冬季工况选用油酸。这两种相变材料分别以2∶8、4∶6、6∶4和8∶2的配比作为回填材料共同回填至钻孔内时,对比探究了相变回填材料配比在夏季和冬季工况下一天内运行10h以及夜间停机恢复14h对地埋管换热器蓄能传热特性影响。研究结果表明:混合酸和油酸两种相变材料的物性参数不同,当两者共同回填至钻孔内时,回填材料的综合热物性会发生变化;随着当季起作用的相变回填材料配比含量的增加,能够显著提升钻孔换热量,提升蓄热能力,缓解钻孔外土壤温度的冷热堆积问题,减小热影响范围;选择适合实际工程的配比需要参考实际建筑冷热负荷进行计算。     

回填材料对土壤热泵U型埋管换热器性能的影响

本文以能量守恒和质量守恒为基础建立了土壤耦合热泵U型埋管换热器三维非稳态模型,重点研究了回填材料导热率对U型埋管换热器换热性能的影响。结果表明:强化换热型回填材料可以大幅度提高钻井换热器的换热能力,钻井的换热能力随着回填材料导热率的增加而不断提高,但回填材料导热率并非越高越好,而是应该稍高于钻井周围岩土层的导热率。     

能量桩混凝土配合比试验及温度场模拟研究

对能量桩混凝土的材料配合比及桩周土温度场进行了试验和模拟研究,得出普通C30混凝土中掺入3%钢纤维同时用铁矿砂置换河砂,大大提高能量桩的换热效率;通过ABAQUS对桩周温度场进行模拟得出能量桩换热效率随桩周土体导热系数的增大而增强,当桩间距较小时两桩间热量传递会产生热干扰现象,随着桩间距的增加热干扰现象逐渐减弱,减弱的幅度随土体导热系数的提高而增加;相同桩间距下,热干扰现象在黏土层中较为严重,砂土次之,碎石土中热干扰影响较小。     

中重度结霜下空气源热泵蓄热除霜实验研究

提出采用相变蓄热器(作为除霜工况时的主要低温热源)提高空气源热泵除霜能力.在中度、重度结霜工况下,对室外机换热器表面温度、相变材料温度、压缩机吸排气压力、室内机换热器表面温度随除霜时间的变化进行实验研究,以此评价采用相变蓄热器后空气源热泵的除霜能力.     

Numerical simulation of phase change heat transfer of a solar flat-plate collector with energy storage

The technical feasibility of an innovative solar collector is studied in this paper. A phase change material (paraffin) is used in the solar collector to store solar energy. This type of system combines both collection and storage of thermal energy into a single unit. The major advantages of the phase change stores are their large heat storage capacity and isothermal behavior during the melting and solidifying processes. A negative aspect of paraffin is its low thermal conductivity which increases the melting and solidifying time for paraffin energy storage. In this paper, new aluminum foams infiltrated with paraffin are presented. It presents a two dimensional model describing the melting and solidifying processes of paraffin while accounting for both phase change heat transfer and natural convection. Apparent heat capacity method was used to simulate the melting and solidifying processes of paraffin. The simulation results show that the motion of the hot liquid paraffin plays an important role in increasing the heat transfer between paraffin and top surface of solar collector. The shape profile of the pure paraffin solid-liquid interface is determined by the synergistic relationship between its temperature and velocity field. Though aluminum foams impregnated with paraffin will limit motion of the hot liquid paraffin, the heat transfer ability is greatly improved. The distributions of the temperature in the paraffin with aluminum foams are more homogeneous compared with that of the paraffin without aluminum foams. Thus, use of aluminum foams infused with paraffin improves heat transfer and enhances paraffin’s melting and solidifying rates.     

泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验.根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响.结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化...     

太阳能辅助地源热泵供热运行特性研究

介绍了太阳能辅助地源热泵,对其各装置性能进行了研究。分析了地下埋管换热器进出口水温及有、无蓄热水箱对太阳能辅助地源热泵性能的影响。太阳能辅助地源热泵制热性能系数随地下埋管换热器进口水温的升高呈下降趋势,随其出口水温的升高呈上升趋势。随地下埋管换热器出口水温升高,蒸发器传热量增大。当太阳能辅助地源热泵中无蓄热水箱时太阳能集热器的瞬时集热效率高于有蓄热水箱时的瞬时集热效率。就总体效果而言,有蓄热水箱要优于无蓄热水箱,这样可使地源热泵运行更加稳定。     

基于材料热阻的辐射空调末端换热性能分析

毛细管换热器表面敷设的装饰层材料对辐射顶板表面温度和热流密度有较大的影响,本文提出材料热阻的概念,通过模拟得出材料热阻值,再进行拟合得出装饰层导热系数和材料热阻的函数曲线图,通过实验验证模拟的准确性。结果表明基于材料热阻的工程预估具有较为精确的实际应用价值。     

严寒地区跨季节空气-U形地埋管土壤蓄热特性模拟与实验验证

为了解决严寒地区长期使用地埋管地源热泵所引起的土壤温度逐年降低问题,提出利用现有设备实现跨季节空气-土壤蓄热思想,建立了室外空气换热器和竖直U形地埋管换热器的非稳态传热模型。分别对3种运行模式在4种埋深情况下的土壤蓄热特性进行了模拟分析。结果显示,蓄热能效比为8.1～17.0;经综合比较可知,采用50m埋深、第2种模式蓄热更加经济高效。通过实验验证了所建模型的正确性。     

Detailed numerical simulation of coupled heat transfer by conduction,natural convection and radiation through double honeycomb walls

The aim of the present work is to study numerically 2-D steady state coupled heat transfer by conduction, free convection and infra-red radiation through two honeycomb walls separated by a vertical air layer. Airflow in both holes and separating air layer is laminar. The limiting vertical sides of the double honeycomb wall are assumed to be isothermal but at different temperatures while the upper and lower horizontal surfaces of the structure are insulated. The FVM method and the SIMPLE algorithm are used to solve numerically the equations of conservation of mass, momentum and energy in both air filled cavities and solid partitions. It is found that the global heat flux across the entire wall varies almost linearly with the difference between the outside and the inside temperatures. Based on this linear thermal behaviour, appropriate overall heat exchange coefficients are derived. These coefficients can be used easily in practice to predict the global heat transfer across the studied honeycomb walls without solving the detailed and complex equations that govern the different heat transfer mechanisms. Effect of the thermal conductivity of the construction material on the overall heat transfer through double honeycomb walls is studied.     

基于桩土相互作用的嵌岩能源桩传热计算

针对螺旋地埋管嵌岩能源桩传热,提出一种新的计算模型,可考虑基岩温度、大气-地面对流换热、桩顶处绝热处理、流体速度和流体热量损耗对其传热影响。首先求解土体温度自由场;接着考虑桩体运行时系统传热相互作用的影响,得到桩体温度场;然后将土体温度场问题转化为一系列未知系数求解;最后通过边界条件得到土体附加温度场。分析表明:在桩顶和桩底两倍桩径范围内,土的附加温度变化幅度最大;桩土传热系数对能源桩传热性能影响最大,减小桩土传热系数可显著提高能源桩传热性能;流体导热系数及流速对桩的传热效果影响不可忽略;土的导热系数及大气-地面对流传热系数对其传热性能影响很小。