豎直雙U型地埋管換熱器在滲流作用下的傳熱性能研究.pdf

1、在中國(guó)的華東地區(qū)，夏季的供冷能耗是建筑能耗的重要組成部分并且在建筑總能耗中占有很大的比例，如何在建筑供冷方面做到更節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為了炙手可熱的話題。與傳統(tǒng)中央空調(diào)供冷相比，地源熱泵系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)且地下埋管與土壤間的換熱是影響地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此研究不同因素對(duì)地源熱泵雙U型埋管與土壤間的換熱性能對(duì)減少建筑能耗保護(hù)環(huán)境有著十分重要的作用。針對(duì)上述情況，本文主要利用FLUENT模擬軟件研究在華東地區(qū)地下土壤有無(wú)

2、地下水滲流、滲流速度變化、埋管流體進(jìn)口流速變化對(duì)雙U型地埋管土壤溫度場(chǎng)和換熱量的影響。
　　本文建立了準(zhǔn)三維雙U型埋管與土壤耦合蓄熱的數(shù)學(xué)模型，認(rèn)為地下水滲流僅沿一個(gè)方向以固定速度流動(dòng)，進(jìn)行模擬研究的主要內(nèi)容如下:1）利用CATIA和ICEMCFD軟件建立地埋管鉆井的三維數(shù)學(xué)模型和地下土壤的多孔介質(zhì)模型。2）利用FLUENT軟件對(duì)模型網(wǎng)格進(jìn)行劃分和設(shè)置相應(yīng)的邊界條件。3）模擬在無(wú)地下水滲流和有地下水滲流且滲流速度為7×10-7m/

3、s、1×10-6m/s、5×10-6m/s下，流體入口速度分別為0.4m/s、0.9m/s、1.4m/s時(shí)各自的流體出口溫度散點(diǎn)分布圖，得出地下土壤溫度場(chǎng)的分布云圖，通過(guò)各自的進(jìn)出口溫差對(duì)比表明各個(gè)工況下?lián)Q熱量的大小。4）對(duì)以上分別進(jìn)行短期運(yùn)行1天和長(zhǎng)期運(yùn)行15天的模擬。
　　結(jié)果表明:1）在所選取的雙U型埋管和周圍土壤模型參數(shù)中（不論埋管周圍土壤有無(wú)地下水滲流存在和地下水滲流速度為多少）僅改變埋管流體入口速度這一工況（從0.4m

4、/s到1.4m/s），埋管流體出口溫度都隨流體進(jìn)口速度的增大而變大;對(duì)于某一固定速度而言，流體的出口溫度開始最低且開始溫度變化很快隨后慢慢變化很小。2）以長(zhǎng)期運(yùn)行15天雙U型地埋管流體入口流速為0.4m/s為例，當(dāng)埋管周圍土壤無(wú)地下水滲流和有地下水滲流且滲流速度分別7×10-7m/s、1×10-6m/s、5×10-6m/s時(shí)，埋管流體進(jìn)出口溫差相應(yīng)依次為4.19K、5.12K、7.23K、9.76K，所以上述四種滲流條件下雙U型埋管與周