垂直埋管换热器布置形式对地下换热特性的影响分析.pdf

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1、56FLUIDMACHINERYVo1．40，No．9，2012文章编号：1005一o329(2012)09—0056—06垂直埋管换热器布置形式对地下换热特性的影响分析周晋，汪庆军。张国强(湖南大学，湖南长沙410082)摘要：基于地源热泵地埋管换热器钻孑L内准三维传热模型和钻孑L外有限长线热源模型，采用温度叠加原理，编写地下换热系统计算程序，通过引入管群横截面水力半径的概念，研究了管群不同布置形式对地埋管换热器换热效果的影响。研究结果表明：在匀强交变脉冲热流作用下，当向地下吸热放热平衡时，管群的布置形式对地埋管换热器换热影响不显著；当吸热放热不平衡时

2、，管群的布置形式对地埋管换热器换热影响较大，水力半径小的布置换热效果较好；并推出即使地埋管换热器向地下土壤吸热放热不平衡，只要不平衡率不高，通过设计合理的管群布置形式，单独的地源热泵空调系统依然可以长期正常运行。关键词：地埋管换热器；传热模型；交变脉冲热流；管群布置形式；水力半径中图分类号：TE965文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．09．013HeatTransferAnalysisofVerticalUndergroundHearExchangerunderDiferentLayoutFormsofPi

3、pe·groupsZHOUJin，WANGQing—jun，ZHANGGUO—qiang(HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Basedonthequasi-3-dimensionalheattransfermodelinsidetheboreholeandthefinitelineheatsourcetheoryout—sidetheboreholeofgroundheatexchangers，byusingsuperpositionprincipleoftemperatures，writingh

4、eattransferpmgramofgroundheatexchangers．Byintroducingconceptofhydraulicradiusofpipe-groupsCROSSsection，heattransferperformanceofgroundheatexchangersWas~nalyzedunderdifferentlayoutformsofpipe—groups．Theresultsshowthatthelayoutformofpipe。groupshaslittleinfluenceonheattrans~rperform

5、anceofgrou~idheatexchangerwhengroundsoilendothermicandexothermicbalance；Butthelayoutformofpipe-groupshasgreaterinfluenceonheattransferperformanceofgroundheatexchangerwhengroundsoilendothermicandexothermicimbalance．Andthesimulationresultsindicatethatifgroundsoilendothermicandexo‘t

6、hermicimbalance，thROughtherationaldesignofthepipe—groups，theindependentgroundsourceheatpumpsystemcallstillbelong—termnormaloperation．Keywords：groundheatexchanger；heattransfermodel；alternatingpulseheatflux；pipe—groupslayout；hydraulicradius1前言并进行可靠的计算是非常重要的。自20世纪50年代，欧美等国的研究机构就开展了对

7、地下埋管地下埋管换热器是地下耦合地源热泵系统的换热过程的研究，以用于地源热泵模拟中预测地关键设备，合理确定地下埋管换热器的传热模型埋管在土壤中的瞬态传热过程，现有地下埋管传收稿日期：2012—03—20修穰日期：2012—04一l6基金项目：国家“十一五”科技支撑计划课题资助(2006BAJ04AI3)2012年第40卷第9期流体机械57热计算方法总体上可以分为两大类：即以热流概通过拉晋拉斯变换，求得能量半衡方程式念为基础的半经验解析解模型与以数值计算为基(1)的无量纲形式的解为：础的数值解模型⋯。在国内，已有很多专家和学者进行地下埋管换热器的传热模型的

8、研究，及地埋管换热效果影响因素和规律的探索。如文献孙)[2]中利用准三维模型对竖