基于虚拟热源法的热力管道散热量研究

《基于虚拟热源法的热力管道散热量研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于虚拟热源法的热力管道散热量研究张利华李祥山东建筑大学热能工程学院摘要：热力管道在输送供热介质时，管道的散热量会直接影响供热介质的能量品质，造成热源的浪费。基于虚拟热源法，得出了热力管道稳态吋的散热量与管道直径、保温条件、土壤导热系数及埋深有关，在管道施工阶段散热量只是埋深的单一函数关系。利用有限元原理对构建的模型进行了数值计算。结果表明：埋深对管道散热量有显著的影响，计算机数值方法计算的散热量比解析解计算的散热量大约4.5%o关键词：虚拟热源法;温度场;管道散热量;数值计算;作者简介：张利华（1993-），男，山东济宁人，硕士在读，从事可再

2、生能源建筑应用技术工作。收稿日期:2017-06-09StudyonheatdissipationofthermalpipelinewithassumptiveheatsourcemethodZHANGLi-huaLIXiangShandongJianzhuUniversityDepartmentofThermalEngineering;Abstract：Theheatdissipationofthepipelinewilldirectlyaffecttheenergyqualityoftheheatingmedium,resultingina

3、wasteofheat,whenheatpipeinthedeliveryofheatingmedium・Itisconcludedthattheheatdissipationoftheheatpipeisrelatedtothediametersofthepipe,theinsulationcondition,thethermalconductivityandthedepthofthesoilwithassumptiveheatsourcemethod.Theheatisonlyasinglcfunctionrelationshipwhent

4、hedissipationinthepipelineconstruetionstage.Thefiniteelementmodelisusedtocalculatethemodel.Itisshowedthatthedepthofheathasasignificanteffectontheheatdissipationofthepipeline,andthecalculatedheatdissipationofthermmericalmethodisabout4.5%thanthatcalculatedbytheanalyticalsoluti

5、on.Keyword：assumptiveheatsourcemethod;temperaturefield;pipeheatdissipation;numericalcalculation;Received：2017-06-09引言供热介质的能量在输送过程中的散失占很大部分，特别是在直埋式热力管道，管道保温外表面直接与土壤接触进行热传导，比其他热量传递方式大。在我国集中供热事业的前期阶段，一般要求供热系统的供回水温度为95/70C。目前，提倡“低温供热、高温供冷”以提高能源利用效率，减少能量损失，可以把供热系统的供回水温度适当降低为75/50

6、°C。尽管热力管道输送介质的参数降低，但管道外壁与土壤的热传导是依然存在的。忽略管道的散热损失会使输送的介质能量品质降低，影响末端的采暧效果;若把管道的散热量当成富裕量计入热源，则会增加热源的容量，这并不合理。因此，在实际工程设计时需要考虑管道的散热量。文中基于虚拟热源法，以直埋式热力管道为研究对象，将求解区域半无限人介质扩展为整个无限大介质，计算管道散热量的公式，得出影响散热量的因素，并与数值计算的结果做比较。1热力管道散热问题热力管道埋管示意图如图1所示。直埋式热力管道的直径为d,埋深为H,土壤导热系数为X。假设采暖期运行一段时间后，管道与

7、土壤的传热达到稳定条件,此时管道外表面温度为5地面温度为t°,求解管道的散热量6。图1热力管道埋管示意图下载原图管道的导热系数远远大于土壤的导热系数，沿管长方向的热阻小于管道径向热阻，因此可以忽略温度分布沿管长方向的变化，土壤中的温度分布t（x,y）是横坐标x和纵坐标y的函数。求解管道散热量°必须计算管道周围土壤任一点的温度t（x,y）即土壤的温度场。热力管道散热问题简化为求解由二维拉普拉斯方程和2个等温边界条件描述的温度分布问题。2管道散热量的解析解如果某一温度场可以看作是几个点热源、线热源、面热源这样的热源或热汇形成的温度场的叠加，可以利用

8、虚拟热源法求解问题的解析解。图1显示，在整个无限大介质中，设想在（0,y0）处有一个强度为①的线热源（稳态条件下即为管道散热量），在（0,-y0）处有