不同土壤中地下水滲流速度對單U型垂直埋管換熱器性能影響的模擬研究.pdf

1、在我國現(xiàn)階段，人口與建筑密度巨大，資源消耗和所需劇增，能源供應越來越緊張，因此，各行各業(yè)已經(jīng)開始關(guān)注建筑節(jié)能。而地源熱泵是一種既節(jié)能，又環(huán)保，還滿足可持續(xù)發(fā)展要求的系統(tǒng)。它為解決困擾我國發(fā)展中遇到的環(huán)境污染與能源危機的兩大問題帶來了契機，因此地源熱泵技術(shù)的發(fā)展前景在中國將十分明朗以及廣闊。
　　地源熱泵的應用研究中涉及多種參數(shù)條件，這些條件中有淺層地質(zhì)條件這一項。地源熱泵運行過程中，巖土物性擔任著決定性的角色，其中包含著地下水滲流

2、這一動態(tài)因素，這一因素在地源熱泵的理論研究和實際應用中均顯現(xiàn)出較大的作用影響，當前研究者認為地下水滲流因素是準確設(shè)計地源熱泵系統(tǒng)的中心因素之一。
　　本文首先對地源熱泵的工作原理、組成與分類以及系統(tǒng)特點和國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了詳細的闡述說明，接著給出了傳熱基礎(chǔ)與地埋管換熱器的傳熱理論。隨后視土壤為飽和多孔介質(zhì)，論述了埋管換熱器傳熱過程中考慮地下水滲流的數(shù)學模型與滲流模型。使用GAMBIT前處理器建立管內(nèi)流體、垂直U型管、與周圍土壤的熱滲

3、耦合物理模型，然后使用FLUENT軟件進行數(shù)值模擬計算及后處理。
　　本文首先研究夏季工況中無滲流情況下，埋于五種不同土壤類型（分別為致密砂土、輕質(zhì)砂土、粉質(zhì)粘土、卵石（黃岡巖等）、砂巖）中時，U型埋管換熱器周圍土壤的溫度分布情況與埋管進出口溫差。其次對五種土壤類型，不同滲流速度(100m/y，200m/y，300m/y，400m/y，500m/y，600m/y，700m/y，800m/y，900m/y，1000m/y)條件下，U

4、型埋管換熱器周圍土壤溫度場分布情況以及進出口溫差的變化進行模擬并數(shù)據(jù)分析。
　　模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在有滲流情況下，埋管周圍土壤溫度場將沿著滲流方向發(fā)生一定程度的偏移，且U型埋管換熱器的換熱效果明顯好于無滲流情況。通過對比每種類型土壤下的模擬結(jié)果，給出各自的最佳滲流速度，致密砂土、輕質(zhì)砂土、粉質(zhì)粘土、卵石（黃岡巖等）、砂巖的最佳滲流速度分別為500m/y、600m/y、800m/y、300m/y和300m/y。在最佳滲流速度下的U型埋管