低温地板辐射采暖盘管泄漏数值模拟研究.pdf

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1、106低温建筑技术2010年第9期(总第147期)低温地板辐射采暖盘管泄漏数值模拟研究姜文英(大庆油田矿区服务事业部万方工程技术设计院，黑龙江大庆163411】【摘要】由于受到腐蚀、磨损等自然或人为损坏，容易导致地板辐射盘管泄漏。文中通过分析低温地板辐射采暖盘管传热特点，建立低温地板辐射盘管泄漏的二维数学模型，利用CFD软件模拟盘管泄漏前后地板和地板表面温度变化规律。研究结果表明：泄漏后，盘管泄漏口附近温度迅速升高，随着时间推移，高温区域向周围扩大；地板表面温度分布曲线呈抛物线形状，且其温度高于泄漏前约1．3'

2、E，此温差可以为A~'I-成像仪判断出泄漏位置提供有利条件。【关键词】辐射采暖；盘管；泄漏；数值模拟【中图分类号】TU832．16【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)09—0106—02地板辐射采暖系统作为当今较为流行的一种采过程，可以将它当作复合换热过程。暖方式，已经得到了大规模应用。(4)弯道传热机理较为复杂，鉴于其占整个管在低温地板辐射采暖传热方面，国内外许多学者道长度分数较小，将弯管等同于直管道来计算。进行了相关研究。凌继红、张于峰等分析了低温热水(5)认为各层材料物性均匀，而且材

3、料紧密接地板辐射供暖系统的传热特点和铺设方式，建立了传触，不考虑接触热阻。热模型，并编制了计算软件⋯。全炳杰、罗高乔分析了(6)左右墙体、下地板面绝热。低温热水地板辐射供暖系统的热工性能，确定了构造对双回型敷设方式进行简化后如图1所示。层内温度分布、地板表面温度分布、单位面积散热量等设计指标与管间距、水温、表面材料之间的定量关系。刘灵芝、杨华等对传统的散热器供暖和地板辐射供暖的室内工况进行数值模拟，定量分析了供暖方式的特点和对室内热环境的影响。泄漏方面的相关文献大多是处理大坝等稳态渗流问题，许玉景将ANSYS软

4、件的温度场分析功能应用于渗流场研究中】，但未能解决温度场和渗流场耦合问题。柴军瑞图1泄粥模型参考图建立了温度场和渗流场的耦合关系，但很少针对地如图1，a'bg是软木层，b'c～gh是水泥砂浆层，板辐射采暖盘管的泄漏问题的研究。c'h～dz是碎石混凝土层，df～em是聚苯乙烯层，文中对低温地板辐射采暖泄漏进行模拟，找出低e171,～on是楼板层。设左边界的长度为oa，右边界的长温地板辐射系统泄漏的温度分布规律，为利用红外成度为厂n，下底边界的长度为017,，上底边界的长度为像仪探测地板辐射采暖盘管泄漏位置提供理论

5、依据。aT，管道半径为，第一个管道的圆心为(a。，6。)，其1模型建立边界为一个等热流面，泄漏管道的圆心为(a，b)，泄1．1物理模型的建立漏角度为，管道之间的间距为S。低温地板辐射采暖泄漏传热过程，首先通过填充1．2数学模型的建立层同管壁和泄漏口的导热和对流换热，然后各层之问连续性方程为：的导热换热，最后通过地面的辐射和对流换热过程将热量散向室内空间，这是一个三维传热过程。为了简+：0(1)ay化问题，需要作出如下假设：动量方程为：(1)仅考虑泄漏沿着某个单一方向泄漏，将这宣(2+a(puv)一+个三维传热过

6、程简化为二维传热过程。Ot8x8，(2)由于墙体和下地面层有较好的保温措施，=()+()一十S(2)Ox可以将其看作绝热面。(3)上地面是有限空问自然对流和辐射的换热(+O(pwu)一+a(pwv)．af’。v姜文英：低温地板辐射采暖盘管泄漏数值模拟研究107：旦ax()+(考)一考+S(3)能量守恒方程：(+一O(pvr)一+o(pwr)一(4)女3lt●02+ataxdydz0．AfOT,=+(等。r)+÷(等)+5其中，c是比热容，T=(，y，)为地板中温度，(a)地板温度场分布云图A为流体的传热系数，s

7、为粘性耗散项。2数值模拟及结果分析在低温地板辐射采暖中，找平层为水泥砂浆，填充层为碎石混泥土，保温层为聚苯乙烯。选用管间距为200mm、管径为30mm、管道中水流速度为0．5m／s，地板层材料为软木板。对地板辐射盘管无泄漏的温度场进行模拟，结果见图2。由图2可以看出，地板表面曲线变化趋势几乎一(b)地板表面温度分布曲线致，呈现对称分布，但由于左右边界的散热量大，导致图3泄漏表面温度分布曲线曲线在边界处温度低。表1泄漏前后地板面温度分布℃传热过程地板面最低温度地板面最高温度温度差3结语(a)地板温度场分布云图(1

8、)泄漏前地板表面曲线变化趋势几乎一致，呈现对称分布，但由于左右边界的散热量大，导致曲线在边界处温度低。2．92c加22．92c+02(2)泄漏后，盘管泄漏口附近温度迅速升高，随2．92c+O22．92c+02着时间推移，高温区域向周围扩大。2．92c+022．92c+02(3)地板表面温度分布曲线呈抛物线形状，且2．92c+O2簧2．92c+O2其温度高于泄漏前约1．3~C，此温差可以