對流增速管強化井下?lián)Q熱器的傳熱研究.pdf

1、地?zé)峋聯(lián)Q熱器系統(tǒng)近年來在地?zé)崮艿馁Y源利用方面逐漸得到普及。它只取熱不取水，兼具地埋管地源熱泵系統(tǒng)和抽灌式地下水地源熱泵系統(tǒng)兩種利用方式的優(yōu)點。而放入地?zé)峋械膶α髟鏊俟苣軌蚱鸬教岣呔聯(lián)Q熱器的出口溫度、熱輸出功率，改善換熱器換熱性能的作用。對流增速管是一種兩端開口的管道，和井下?lián)Q熱器一起置于井中。有國外學(xué)者在文獻中提出對流增速管強化換熱的相關(guān)內(nèi)容，但是缺少有效的實驗數(shù)據(jù)。到目前為止國內(nèi)也尚未發(fā)現(xiàn)有研究對流增速管的相關(guān)文獻，而對流增速管

2、強化換熱的數(shù)值模擬也比較困難。本文通過幾組實驗對比方案研究了對流增速管強化換熱，提高熱輸出功率的作用。同時還對部分填充多孔介質(zhì)的右側(cè)開口的方腔模型進行了數(shù)值模擬研究。
　　 實驗方面，本文仿照實際地?zé)峋聯(lián)Q熱器系統(tǒng)建立了一套地?zé)峋聯(lián)Q熱器系統(tǒng)的模擬實驗臺，從中總結(jié)出對流增速管的作用，并分析了實驗誤差。通過實驗臺中加裝對流增速管前后的實驗得出的數(shù)據(jù)對比，驗證了對流增速管能夠提高取熱功率，改善換熱器換熱性能的作用。同時利用三種不同長

3、度的對流增速管的對比試驗得出，合適長度的增速管對改善換熱的作用很大。此外，通過實驗發(fā)現(xiàn)，換熱器入口與熱水儲層中水的溫差越大，換熱器進出口溫差越大、熱輸出功率越高，管外換熱系數(shù)也越大。但是換熱器循環(huán)流量越大，熱輸出功率不一定更高，換熱性能不一定更好。尋求更大的換熱溫差則要尋找優(yōu)越的地質(zhì)條件，而改變循環(huán)流量也以改變水泵耗功為代價，因此在實際工程中需要對經(jīng)濟性和可行性等綜合考量。
　　 理論方面，本文忽略了地?zé)峋聯(lián)Q熱器系統(tǒng)的換熱器部

4、分，建立了部分填充多孔介質(zhì)的右側(cè)開口的方腔模型。利用已有文獻中對兩個區(qū)域界面邊界條件和腔體開口邊界條件的處理方法，采用格子Boltzmann方法進行數(shù)值計算求解，并用全部充滿多孔介質(zhì)的開口方腔模型驗證了程序的可靠性和精度。通過數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)得出且分析了Ra、Da、()和兩個區(qū)域?qū)挾缺萵與流場、溫度場和方腔左側(cè)Nu的關(guān)系，并給出了方腔左側(cè)壁而Nu的關(guān)聯(lián)式。從理論上研究了熱儲內(nèi)部的一些換熱特點。
　　 最后，根據(jù)目前實驗和理論方面存