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《u型埋管换热器三维数值模拟和供热实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷 第5期重庆建筑大学学报Vol.26Nо.52004年10月JournalofChongqingJianzhuUniversityOct.2004U型埋管换热器三维数值模拟和供热实验研究①任晓红, 孙纯武, 胡彦辉(重庆大学 城市建设与环境工程学院,重庆 400045)摘要:系统地介绍了以有限控制容积的瞬态热平衡原理为基础,采用有限差分法建立的单根垂直U型埋管换热器三维瞬态传热模型,并且与整个冬季供热实验测试结果进行了对比。此外,根据原始地温的测试数据,结合相关文献,总结出重庆地区湿重型土壤的原始
2、地温计算式,为求解传热模型,提供了必要的定解条件。关键词:垂直U型埋管换热器;地源热泵;供热测试;传热模型中图分类号:TU111.1 文献标识码:A 文章编号:1006-7329(2004)05-0090-06AThree-DimensionalNumericalModelandExperimentalResearchforU-TubeGroundHeatExchangerinHeatingOperationRENXiao-hong,SUNChun-wu,HUYan-hui(CollegeofUrba
3、nConstructionandEnvironmentalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400045,P.R.China)Abstract:Intermsofthetheoryofatransientenergybalanceonthefinitecontrolledvolume,inthispaper,atransientthree-dimensionalheattransfermodelforthesimulationofasinglevertica
4、lU-tubegroundheatexchangerbasedonfinite-differencemethodsissystematicallyproposed.Themodelisalsocomparedwithexperimentalresultsduringtheheatingoperationinwinter.What’smore,basedontestdataanddomesticandforeignliterature,theequationstodeterminetheundisturbe
5、dgroundtemperatureforwetandheavysoilinChongqingarepresented.Theseformulaeareessentialconditionstocalculatetheheattransfermodel.Keywords:verticalU-tubegroundheatexchanger;GSHP;heatingtest;heattransfermodel以利用土壤热能作为热泵系统的低位热源的土壤耦合热泵系统,被称为是21世纪的一项以节能和环[1]保为特征
6、的最具有发展前途的空调技术,是国际空调和制冷行业的前沿课题之一。地源热泵在欧美已广泛的应用于居住和商业建筑,而在我国研究和起步都比较晚,应用还处于尝试阶段,主要原因是埋管换热器的初投资较高。因此推广和应用地源热泵的关键技术之一是完善埋管换热器的传热模型,提出准确可靠的设计计算方法。[2]本文是在Rottmayer等(1997)提出的单根垂直U型埋管换热器的二维瞬态传热模型基础上进行了拓展。原模型忽略了土壤沿深度方向的传热及地表面温度波动对地下换热的影响,采用显式差分格式进行数值计算;而本文考虑了土壤沿深度
7、方向的传热和地表面温度的影响,采用全隐差分格式进行数值计算,并且与整个冬季供热实验测试结果进行了对比。1 实验简介实验台于2002年10月在重庆大学建筑环境与设备实验中心建成。该实验台共钻井5口,其中一口井测试地温,其余4口井内设单U型管。钻井深50m,钻孔直径110mm;岩土类型为砂岩,密度2400①收稿日期:2004-01-10作者简介:任晓红(1975-),女,山东人,硕士生,主要从事地源热泵理论及应用的研究。©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.
8、Allrightsreserved.第5期 任晓红,等:U型埋管换热器三维数值模拟和供热实验研究 913-72kg/m,比热921.1J/kg·℃,导热系数2.035W/m·℃,导温系数9.2×10m/s;本次实验的钻井内采用3河砂回灌;U型管管材为铝塑复合管,外径25mm,内径20mm,密度1019.1kg/m,导热系数0.45W/m3·℃;管内流体介质为水(14.5℃),密度999kg/m,比热
