U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热的数值分析

针对地源热泵U型换热器埋管、周围回填材料及土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对其温度分布进行了数值模拟分析．分析结果表明：U型埋管换热器管壁内对流换热热阻和管壁导热热阻对U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热过程的影响较小,但相互热干扰造成进、出水管壁自身各角度的温度存在明显差异．各处土壤温度达到准稳定阶段所需要的时间随其与U型埋管的距离增加而增加．     

寒区土壤源热泵带相变温度场数值模拟

根据传热学、渗流理论提出了寒区带相变问题土壤源热泵的数学模型及其控制方程,利用有限单元法对大庆油田某土壤源热泵冬季供暖工况下的传热问题进行了数值模拟和分析。通过与不考虑土壤冻结情况的结果对比,表明在热泵运行初期,由于冰水相变潜热的影响,土壤冻结锋面相对移动慢,土壤降低温度幅度小。随着冻结时间的增加,土壤温度分布逐渐稳定。土壤冻结时产生的相变潜热会影响土壤的传热效果。     

地源热泵U型埋管换热器动态传热特性的数值分析

针对垂直U型换热器埋管及其周围回填材料和土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对处于土壤恒温区某一深度的动态传热特性,尤其是热流规律进行了数值模拟研究.分析结果表明,各处瞬时热流随时间推移存在不规则情况阶段、正常情况阶段以及准稳态阶段.各处进入准稳态阶段的时间主要取决于回填材料和土壤的热扩散系数,而准稳态阶段热流变化规律仅与导热系数有关,这对土壤导热系数现场测试具有重要的理论指导意义.     

埋地热油管道周围温度场数值模拟

建立了埋地热油管道周围土壤温度场的物理模型,并用ANSYS软件对管道周围的温度场进行数值模拟.通过和实验结果对比表明,该方法能准确地计算管道周围温度场的分布,同时也能求解出管道周围中任意点在整个运行周期中的温度变化情况.     

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。     

地源热泵地埋管多层岩土温度场的数值分析

将地埋管周围同物性岩土分层,模拟地源热泵地埋管夏季制冷条件下各岩土层非稳态传热过程;与一般传热模型模拟结果对比,分析钻孔外岩土区域温度场热作用特性.利用多层岩土传热模型,研究了距钻孔一定距离处岩土温度场分布随运行时间的变化规律,以及进口流体速度、土壤热物参数对地埋管周围岩土温度场分布的影响.计算结果可为地源热泵地埋管换热器的动态模拟、优化设计提供参考.     

土壤源热泵单U型埋管换热器短期运行换热分析

单U型管是当前土壤源热泵系统广泛使用的地下换热器形式,而地下换热器是地源热泵系统的重要组成部分。考虑U型管的实际形状,借助数学方法和数值分析软件,建立了地下垂直埋管换热器传热模型,并通过编程求解数学模型,得到了系统短期运行不同工况下埋管周围土壤的温度场分布情况。通过分析得出土壤导热系数、土壤比热、钻孔回填材料导热系数以及U型管间距的大小对埋管的换热性能具有直接影响。得出的结果可为合理设计地下埋管换热器提供参考。     

乙二醇质量浓度对垂直U型地埋管的传热影响的数值模拟

目的研究添加不同质量浓度乙二醇溶液对地埋管换热性能的影响．方法利用gambit和fluent软件建立一个简单垂直U型地埋管热泵机组模型,模拟在不同工况下不同乙二醇的热物性参数对应的机组性能．结果夏季制冷工况下,添加乙二醇与未添加相比冷凝器的出口温度升高,乙二醇质量浓度每升高10％,温度升高1‰左右．冬季制热工况下,添加乙二醇与未添加相比蒸发器的出口温度降低,乙二醇质量浓度每升高10％,温度降低1％左右．结论通过数值模拟,得出在夏季制冷工况下,乙二醇质量浓度变化对地埋管换热的影响不太大．冬季制热时,随着乙二醇质量浓度的升高制热量降低．并得到在制冷和制热的工况下不同质量浓度的乙二醇对应的热泵机组的出口温度随时间的变化规律及模拟出在质量浓度对应的制热量的修正系数．     

U型垂直埋管非稳态换热的数值模拟与研究

采用有限容积法,使用计算流体力学软件对有效换热长度为120m的单U型地埋管进行三维建模和非稳态数值模拟。在考虑U型地埋管管壁热阻的情况下,分析了单U型地埋管不同土壤初始温度及不同进口流速对地埋管持续运行及间歇运行三个月的换热性能和热响应的影响。模拟分析结果表明:相同的土壤初始温度下,随着流速增大单位井深换热量和出口温度均增大;流速对出口温度的影响比土壤初始温度对出口温度的影响大;间歇运行期间平均单位井深换热量比连续运行大0.7W/m。     

土壤源热泵在西安地区应用的数值模拟研究

针对西安地区的地质状况及气候特点,建立了管内流体、地埋管挟热器及周围土壤耦合传热模型,模拟了U型管内流体流动和传热、U型管与回填材料及土壤的传热.建立了连续模型和间歇模型,通过模拟分析得出结论:在西安地区应用土壤源热泵系统,热泵系统连续运行时间不能超过一定的时间(夏季为18h,冬季为7h),超出此时间后,由于换热器周围土壤中热量(或冷量)累积,使得换热环境恶化,换热器与周边土壤的换热量不断下降,导致热泵机组在不利工况下运行,长此以往,当U型管出口流体温度上升(下降到)到机组的保护温度时,压缩机将停止运行.与连续运行工况相比,在西安地区采用间歇运行工况时,地下换热器周围土壤可以得到一定程度的恢复,且间歇时间越长,恢复的程度越好.     

太阳能土壤源热泵蓄热过程中的数值模拟

建立了太阳能土壤源热泵系统蓄热过程的数学模型,在求解模型时考虑了换热器管壁和土壤的接触热阻,定义了一个综合换热系数;在蓄热量的计算上,把换热器沿深度方向上离散成M份,算出每段的蓄热量相价后得出总换热量。文中采用了有限单元法对地下垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟,分析了换热器周围土壤温度变化的规律。     

垂直U型管换热器周围土壤温度场的数值模拟

目的 分析地下U型埋管周围土壤的温度分布情况,了解埋管周围土壤温度随时间的变化规律.方法 在夏季制冷工况下,对地埋管换热器中的单U型管建立了非稳态数学模型,应用数学软件MATLAB中的PDETOOL进行求解,对地埋管周围土壤的温度分布状况进行了模拟.结果 随着热泵的不断运行,埋管周围的温度越来越高,热作用半径越来越大,热泵运行10 h后,热作用半径为0.5m,埋管周围土壤温度最高达26℃.热泵运行2190 h(90 d)后,热作用半径为10 m,埋管周围土壤温度最高达45℃.结论 通过数值模拟,得出了埋管周围土壤温度随着时间的变化规律,热泵不能连续运行,要间歇运行.     

太阳能——土壤源热泵系统埋管周围土壤温度场的模拟

根据某地区的气候条件，在总结前人研究的基础上考虑太阳能辐射对土壤温度分布的影响，应用PHOENICS软件对太阳能——土壤源热泵系统地下垂直埋管周围土壤的非稳态场进行了模拟。其结论可为张家口地区太阳能——土壤源热泵系统地埋管的设计提供依据．     

埋地管道周围土壤水热耦合温度场的数值模拟

冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻害破坏, 研究埋地管道发生冻害及其科学有效的防止方法,首先应预测埋地管道周围冻土冻融过程中温度场的变化及温度场与水分场的变化关系。用有限单元法对埋地管道周围温度场进行了数值模拟, 计算中考虑了土壤中水分迁移和相变对温度的影响, 给出了不同时刻埋地管道周围温度分布。对计算结果分析表明, 水分迁移和相变对土壤的传热有一定影响.     

地源热泵U型管地下换热器的数值模拟

通过改进现有二维传热模型建立准三维传热模型,模拟U型竖直埋管地下换热器的运行工况.模型引入换热功率函数作为边界条件,对单个线热源到区域中心距离提出新的计算方法,运用有限体积法求解.通过与实验结果比较,模型结果可以满足工程精度的要求,并且给出U型管内流体温度分布情况以及钻孔深度对U管两支管之间的热短路的影响.     

混凝土储热桩双U型埋管间歇储热温度场的FLUENT模拟

本文通过利用gambit和FLUENT数值模拟软件,用数值求解的方式对双U型混凝土储热桩地下温度场及热流量进行相关研究,同时对太阳能混凝土储热桩系统可行性进行分析研究.     

U型埋管传热数值模拟及恒热流模型分析

对于地源热泵来讲,全面了解地下埋管周围的土壤温度场分布与变化状况十分重要。利用Matlab中的PDE工具箱建立了考虑实际钻孔半径、回填材料和U型管材料的竖直U形埋管与土壤的二维非稳态传热模型来模拟热泵运行72h内对周围土壤温度场的影响,并与常用的恒热流传热模型计算的结果进行对比分析。结果显示以2~3m为半径进行埋管可以有效避免地热井间的干扰问题;线源模型与柱源模型相比较,线源模型计算的孔壁温度能够更好更快地趋近于数值模拟结果。线源模型在工程实践中应用价值更高。     

车轴感应淬火温度场的数值模拟研究

应用感应加热理论,引入复矢量磁位建立了感应加热淬火电磁场、温度场的有限元分析模型。运用通用有限元分析软件ANSYS对感应加热淬火温度场进行了数值模拟。结果表明,数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致。     

土壤源热泵垂直钻孔群间热干扰数值模拟分析

通过建立物理、数学模型,利用Matlab中的PDE工具箱求解埋管周围的温度场分布状况,分别得出单个埋管在不同的时间段连续运行工况下的土壤温度场。再应用叠加原理得出钻孔管群的温度场,分析埋管的间距为3m、4m和5m时钻孔群间的热干扰及不同的孔间距、运行时间等因素造成埋管出口水温度的变化。随着运行时间的增加,钻孔中心温度逐渐升高,钻孔热作用半径逐渐增大,但是钻孔间距较大时,钻孔中心温度的变化很缓慢,说明钻孔热作用半径基本在3m以内。综合实际工程情况,钻孔间距取4.5m。     

中间包温度场数值模拟

利用Fluent软件对马钢四钢轧的原中间包和改进后中间包的温度场进行数值模拟与比较.模拟结果表明,中间包的最大温差达12.08 ℃;对原中间包进行改进后,中间包内的温度场最大温差为7.32℃,明显优于原中间包.