對(duì)流增速管強(qiáng)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(lái)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(diǎn)。而放入地?zé)峋械膶?duì)流增速管能夠起到提高井下?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(duì)流增速管是一種兩端開(kāi)口的管道，和井下?lián)Q熱器一起置于井中。有國(guó)外學(xué)者在文獻(xiàn)中提出對(duì)流增速管強(qiáng)化換熱的相關(guān)內(nèi)容，但是缺少有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。到目前為止國(guó)內(nèi)也尚未發(fā)現(xiàn)有研究對(duì)流增速管的相關(guān)文獻(xiàn)，而對(duì)流增速管

2、強(qiáng)化換熱的數(shù)值模擬也比較困難。本文通過(guò)幾組實(shí)驗(yàn)對(duì)比方案研究了對(duì)流增速管強(qiáng)化換熱，提高熱輸出功率的作用。同時(shí)還對(duì)部分填充多孔介質(zhì)的右側(cè)開(kāi)口的方腔模型進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。
　　 實(shí)驗(yàn)方面，本文仿照實(shí)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(shí)驗(yàn)臺(tái)，從中總結(jié)出對(duì)流增速管的作用，并分析了實(shí)驗(yàn)誤差。通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)中加裝對(duì)流增速管前后的實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了對(duì)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(shí)利用三種不同長(zhǎng)

3、度的對(duì)流增速管的對(duì)比試驗(yàn)得出，合適長(zhǎng)度的增速管對(duì)改善換熱的作用很大。此外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，換熱器入口與熱水儲(chǔ)層中水的溫差越大，換熱器進(jìn)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(jià)，因此在實(shí)際工程中需要對(duì)經(jīng)濟(jì)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(kāi)口的方腔模型。利用已有文獻(xiàn)中對(duì)兩個(gè)區(qū)域界面邊界條件和腔體開(kāi)口邊界條件的處理方法，采用格子Boltzmann方法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算求解，并用全部充滿多孔介質(zhì)的開(kāi)口方腔模型驗(yàn)證了程序的可靠性和精度。通過(guò)數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)得出且分析了Ra、Da、()和兩個(gè)區(qū)域?qū)挾缺萵與流場(chǎng)、溫度場(chǎng)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(chǔ)內(nèi)部的一些換熱特點(diǎn)。
　　 最后，根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)和理論方面存