单井回灌地源热泵系统地下传热的数值分析

建立了单井回灌地源热泵系统地下换热器传热传质数学模型,通过数值计算对数学模型进行求解。通过与工程实验结果进行比较,表明本文所建数学模型及其数值计算方法,较准确地描述了井壁无渗透的裸管形式及井壁处有循环水渗透的单井回灌地源热泵系统地下换热的传热传质特征,由此得到的计算结果能够满足工程设计精度的要求。     

中深层地热能供暖地埋管换热器传热分析

介绍了中深层地热能套管式换热器的结构和工作原理,建立了换热管内循环流体及钻孔周围岩土介质的能量控制方程.以某地源热泵工程项目为例,分析了钻井深度、循环液流量及大地热流对地埋管换热器名义取热量的影响,以及循环液进出口温度的变化、地埋管换热器的热影响半径、钻孔壁的温度分布,揭示了项目运行时取热量、循环液及地下岩土相关参数的...     

沙土孔隙内水分形态及分布

通过CCD结合显微镜实验观察研究了沙土孔隙内水分分布形态。通过研究分析认为,除了传统上认为沙土中水分有吸附水、结合水和容积水等形态之外,相对粗糙的骨架表面还存在表面毛细水。低含湿率时,孔隙内水分形态有吸附水、结合水、表面毛细水和液桥（容积水）;高含湿率时,孔隙中的水分并不是按孔隙均匀分布,而是出现大团水体中夹杂气团。对于气团中的孔隙,水分形态仍然有吸附水、结合水、表面毛细水和液桥。     

竖直埋管地热换热器的设计和参数分析

本文通过对某住宅小区地源热泵系统地热换热器的方案设计的工程实例,介绍了采用《地热之星》软件设计地热换热器的方法;讨论分析了回填材料导热系数、岩土导热系数、钻孔间距以及循环液的类型四种主要因素对地热换热器设计尺寸的影响,并指出提高回填材料导热系数、适当增大钻孔间距以及选择凝固点较低的循环液有利于减小钻孔长度,从而节省地热换热器的初投资。     

单井回灌地源热泵地下换热器流动模型及分析

单井回灌地源热泵系统是一项建筑节能的新技术,其地下换热器涉及复杂的地下水渗流及换热问题.要分析单井回灌地源热泵系统的地下传热过程,首先得解决系统运行过程中地下水流动问题.本文通过对单井系统地下流场的分析在简化假设的基础上建立了数学模型,通过数值计算表明承压含水层完整井系统抽水段与回灌段长度基本相等,井筒壁上降深及径向渗流速度沿井深方向基本程线性变化,系统回灌率受径向渗透系数影响较大.     

桩埋螺旋管式地热换热器的传热模型

针对现有桩埋管地热换热器构造形式的不足,提出了桩埋螺旋管式地热换热器。在分析竖直钻孔埋管地热换热器传热模型的基础上,提出了适合桩埋螺旋管式地热换热器的实心圆柱面热源模型,并用格林函数法求得了该模型的两个一维解析解表达式。计算分析表明:新的实心圆柱面模型不仅适用于桩埋螺旋管换热器的传热分析,在应用于竖直钻孔埋管地热换热器的短时间传热分析时,也优于传统的线热源模型和空心圆柱面模型。     

地源热泵系统中防冻液的传热能力分析

计算和分析了在相同条件下不同防冻液用于地源热泵时的传热能力，为热泵制造商及设计人员在制造及选用热泵时提供了参考。     

土壤冻结对地热换热器传热的影响

研究了土壤冻结对地源热泵系统中的地热换热器与其周围土壤的热交换过程的影响。探讨了土壤水分含量、斯蒂芬数、土壤初始温度（即地温）等对周围土壤温度分布、冻结锋面发展等的影响,并与不考虑土壤冻结情况作了对比分析。当考虑土壤中水分冻结时,由于冻结时放出大量的潜热,且冰的导热系数大,因此计算出地下埋管周围的土壤平均温度高,传热热阻小,设计的地热换热器规模可以变小,亦即可以减小钻孔的深度或钻孔的数量,从而可以减小地源热泵系统的初投资。另外也扩大了地下回路中防冻液的选择范围。当土壤含湿量大、土壤初始温度高时,对于系统的设计与运行是有利的。     

地热换热器间歇运行工况分析

地源热泵应用推广的关键和难点是地热换热器的设计和运行模拟,大多数工程应用均采用简单而又实用的线热源模型。本文利用线热源解模拟出地热换热器周围土壤的温度响应,对于随时间变化的负荷或间歇负荷可以近似用一系列的矩形脉冲热(或冷)负荷来代替。因此,采用了迭加原理来分析计算随时间变化的间歇负荷引起的温度响应。通过模拟计算发现,在计算流体的最大温升值时,可以把间歇工作的周期性脉冲热流简化为一个持续作用的平均热负荷和一个脉冲负荷的和。这为地热换热器的设计计算提供了一种简单实用的方法。通过编程模拟还证明,对于地热换热器来说,冷热负荷平衡的工况是最理想的工况,长期运行不会引起地层中热量(冷量)积累而使地热换热器性能退化。     

地下水渗流条件下地埋管换热器的传热模型

提出了有限长线热源渗流传热模型,根据获得的解析解分析了地埋管换热器周围介质的温度响应。比较了有限长线热源和无限长线热源两种渗流模型,分析了地下水渗流速度及地埋管相关参数对热扩散的影响。研究表明,地下水渗流可改善地埋管换热器的换热性能,提高换热量,从而可降低系统的初投资。