地源熱泵雙U形管及管群傳熱的數值模擬.pdf

1、地下換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的重要組成部分，豎直U型管和雙U型管是目前常見的地下換熱器形式。本文以雙U型管為研究對象，數值模擬其在夏季工況下的單位井深換熱量及周圍土壤溫度場的變化。 本文建立了雙U型管的3D真實比例的有限容積數值模型，采用商業(yè)CFD軟件FLUENT模擬在已知雙U型管入口條件的情況下，雙U型管的單位井深換熱量以及土壤溫度場的變化。得出了單位井深換熱量隨時間的變化規(guī)律以及土壤溫度場隨時間和空間的變化。本文還對雙U型管進口

2、參數對于傳熱量的影響進行了分析，給出了設計地下換熱器的推薦流速范圍。通過對土壤溫度場的分析，本文認為可以采用二維柱熱源模型模擬地下換熱器周圍土壤溫度分布。 應用二維柱熱源模型，對U型管地下換熱器管群的傳熱進行了數值模擬。本文引入了傳熱效率的概念，并針對不同鉆孔布置形式下的地下換熱器管群，數值模擬計算出各個地下換熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率，討論了鉆孔布置形式對傳熱效率的影響。對鉆孔間距對地下換熱器穩(wěn)態(tài)傳熱效率的影響作了分析，增大鉆孔間距有

3、利于提高地下換熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率，并且位于管群中間位置的地下換熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率受增大鉆孔間距的影響較大，位于管群邊緣的地下換熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率受增大鉆孔間距的影響較小。本文對U型和L型布置的管群的總傳熱量進行了數值計算，比較了這兩種布置方式總傳熱量的差異。針對鉆孔成一行排列的管群，計算了在鉆孔間距不同的情況下，管群總傳熱量的變化。對于鉆孔成方陣形排列的管群，計算了順排和叉排兩種布置方式的總傳熱量并進行了對比，并對鉆孔間距對順排布置的方