垂直U型地埋管內(nèi)制冷劑相變傳熱過程仿真研究.pdf

1、直膨式地源熱泵是一種既綠色環(huán)保又高效節(jié)能的熱泵技術(shù)。與常規(guī)地源熱泵相比，其換熱環(huán)節(jié)少，能源利用率高。在整個系統(tǒng)中，地埋管換熱器是實現(xiàn)制冷劑與土壤間換熱的關(guān)鍵組成部分，其傳熱性能對系統(tǒng)長期、高效、經(jīng)濟(jì)地運行有重要影響。為此，本文主要對地埋管內(nèi)外傳熱進(jìn)行了研究。
　　本文介紹了現(xiàn)有的鉆井內(nèi)、外傳熱模型，通過對比分析確定整個地埋管在鉆井內(nèi)采用二維導(dǎo)熱模型、鉆井外采用一維圓柱孔傳熱模型;闡述了地埋管內(nèi)制冷劑的兩相流動和傳熱過程，建立考慮制

2、冷劑壓降變化的相變傳熱模型。
　　本文假設(shè)制冷劑在地埋管中僅發(fā)生相變傳熱。首先，對蒸發(fā)工況和冷凝工況下管內(nèi)制冷劑的溫度、壓力變化進(jìn)行了計算分析，得到:蒸發(fā)工況下，制冷劑在上升管內(nèi)蒸發(fā)速度更快，制冷劑蒸發(fā)溫度下降，系統(tǒng)性能降低;冷凝工況下，制冷劑在下降管內(nèi)的冷凝速度更快，制冷劑冷凝溫度下降，系統(tǒng)性能升高。其次，模擬了管長及土壤溫度對地埋管內(nèi)制冷劑溫度、壓力變化的影響，得到:蒸發(fā)工況下管長增加使得管內(nèi)制冷劑溫度壓力變化幅度減少，冷凝工

3、況正好相反;在本文條件下降低土壤溫度使蒸發(fā)工況下的設(shè)計管長增加，冷凝工況下設(shè)計管長減少。再次，利用fluent軟件對土壤溫度場進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果表明:運行時間越長，換熱器的影響半徑越大，半徑增加的速率降低;蒸發(fā)工況下?lián)Q熱器的影響半徑大于冷凝工況。最后，對土壤分層模型和均質(zhì)模型進(jìn)行了比較，兩種情況下土壤溫度場存在一定差別，說明采用均質(zhì)模型分析所得結(jié)果與實際情況存在偏差。
　　本文的研究對直膨式地源熱泵系統(tǒng)的研究和應(yīng)用具有一定的參考