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.     

添加隔热板对竖直U型地埋管换热器换热能力的影响

本文就如何减轻竖直U型地埋管换热器2个支管间的热短路损失、提高地源热泵系统的单位井深换热量进行了研究。在对竖直U型地埋管钻孔内准三维传热模型进行研究的基础上,运用数值模拟的方法对竖直U型地埋管换热器有、无隔热板2种情况下的换热能力进行了分析。     

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%。     

回填材料热物性对地埋管换热器换热性能影响综述

本文针对回填材料对地埋管换热器换热性能影响研究进行综述,主要包括回填材料种类及其热物性对地埋管换热器的影响,重点分析了理想回填材料应该具备的热物性,为回填材料热物性优化研究提供支持.最后分析并指出现有研究的不足,并对未来研究方向进行展望.     

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.     

不同回填材料下地埋管换热器性能的实验研究

实验研究了原土(粉细砂)和中粗砂回填条件下双U形地埋管换热器的传热性能,获得了换热量随管内流体平均温度的实测变化曲线。结果表明,换热量与流体平均温度之间呈线性变化规律,在地埋换热器工作温度范围内,中粗砂回填时的换热量比粉细砂回填时高约10%(取热工况)和6%(排热工况)。建议在选择回填材料时,应在考虑其对地埋管换热器传热特性影响的基础上,进一步考虑其经济性。     

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。     

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。     

地埋管钻孔回填材料与工艺

回填是地埋管换热器施工过程中的重要环节,是在钻孔完毕、下完U型管后,向钻孔中注入回填材料。它介于地埋管换热器的埋管与钻孔壁之间,用来增强埋管与周围岩土的换热,同时也起到密封钻孔的作用,防止地面水通过钻孔向地下渗透,以保护地下水不受地表污染物的污染,并防止地下各个含水层之间的交叉污染。     

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。     

地埋管换热器换热性能影响因素的研究

分析了地埋管换热器的传热模型及适用条件,讨论了影响地埋管换热器换热性能的因素,包括土壤热物性、回填材料、地下水流动、土壤冻结、埋管之间的热干扰以及管内循环流速,总结了目前国内外研究的不足,并指出了下一步的研究方向.     

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。     

竖直埋管地热换热器钻孔内的热阻

提出了确定地源热泵系统竖直埋管地热换热器钻孔内热阻的准三维模型。在考虑钻孔深度方向管内流体温度分布和U型管两支管相互热影响的条件下，导出了更为精确的计算钻孔内热阻的解析式，可供工程设计计算使用。分析了新模型与原有二维模型计算钻孔内热阻的偏差及其影响因素。并结合具体的实例进行了对比计算。     

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。     

竖直地埋管价值系数的计算方法及其应用

本文提出了一种用于竖直地埋管换热器的价值系数计算方法。针对某实际地源热泵工程,使用地埋管换热器价值系数计算方法对U型地埋管换热器设计方案进行了价值系数计算,并讨论了钻孔费用对设计方案价值系数和地埋管换热器U型管选型的影响。分析和计算表明,地埋管换热器的方案价值系数同钻孔设计深度和孔数有较大的联系。工程上人为设定钻孔深度和数目会影响到地埋管换热器的技术经济价值。在深的钻孔和好的传热条件下,采用双U管或大管径会改善地埋管换热器设计方案的经济性。     

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。     

地源热泵地埋管换热器传热研究(1):综述

综述了地源热泵地埋管换热器传热问题分析解、数值解的研究情况,分析了埋管之问的热干扰、管井回填材料、土壤含水量以及埋管内循环流体流量对地源热泵运行特性的影响,总结了当前研究的不足,指出了下一步研究的方向.     

地源热泵系统地下换热器设计讨论

讨论了地源热泵地下埋管换热器设计中的岩土的热物性参数确定、垂直竖井的回填料、岩土冻结对埋管换热器传热的影响、埋管形式、埋管深度、地下埋管系统环路方式、埋管材料、埋管间距、埋管内工作流体以及地下岩土热平衡等问题。     

地源热泵系统地下埋管换热器设计(1)

分析讨论了地下埋管换热器设计中岩土热物性参数的确定,垂直竖井的回填材料、岩土冻结对埋管换热器的影响,埋管形式及埋管深度的选择。