垂直地埋管传热相干性数值模拟研究.pdf

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1、62FLUIDMACHINERYVo1．40，No．9，2012文章编号：1005—0329(2012)09—0062～05垂直地埋管传热相干性数值模拟研究袁瑷，王瑾，柳建华，李振(上海理工大学，上海200093)摘要：通过分析地埋管换热器的传热特性，建立了地源热泵地埋管换热器数学物理模型，利用FLUENT软件对其换热器的传热相干性进行了数值模拟，在此基础上，通过对夏季制冷工况的模拟与实测，得到不同埋管间距周围的土壤温度沿径向的变化规律及地埋管传热相干性的影响规律。关键词：地源热泵；地埋管间距；数值模拟；传热相干性中图分类号：TQ051．5文献标

2、识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．09．014NumericalSimulationonCoherentEfectsofVerticalBuriedTubeHeatExchangerYUANYuan，WANGJin，LIUJian-hua，LIZhen(UniversityofShanghaiforScience&Technology，shanghai200093，China)Abstract：Withtheestablishmentofmathematicalandphysicalmodelandnum

3、ericalsimulationofverticaltubebyFLUENT，characteristicsofburiedtubeheatexchangerofgroundsourceheatpump(GSHP)wasanalyzed．Basedonthisinformation，corn-binedwiththesimulationandmeasurementofsummercoolingcondition，thelawofdiferentburiedtubeheatspaceontheradialvariationofsoiltempera

4、tureandcoherentefectsofburiedtubesheattransferweregot．Keywords：GSHP；buriedtubeheatspace；numericalsimulation；coherenceeffects1前言本文选用垂直U型地埋管换热器为分析对象进行传热数值模拟研究，并用实测数据进行验地源热泵利用浅层可再生地热能作为热源，证。具有节能、运行安全高效、无污染物排放，使用广泛等优点，已成为21世纪最引人关注的技术之2地埋管换热器传热模型及数值模拟一，并被列入可再生能源的应用范畴⋯。采用土壤无限大蓄热体作为

5、热泵热源，使地源热泵的运目前对地源热泵的研究集中在地埋管换热器行工况稳定高效，因此地源热泵技术的广泛运用的换热机理、强化换热及热泵系统与地埋管换热具有良好的前景J。垂直地埋管换热器较水平器匹配等方面，大多是建立稳定传热模型对地源埋管换热器节省土地资源、温度稳定，更适合我国热泵地埋管换热系统进行研究，把土壤源视为无人多地少的国情，成为目前地源热泵技术研究的限大热源的角度进行分析。吴玉庭等采用CFD重点引。垂直地埋管换热器是地源热泵系统软件对冬夏不同工况下，不同因素对u型地埋管与土壤、地下水或地表水进行热交换的装置，是地换热器传热量的影响进行了数值模

6、拟研究¨；吕源热泵系统的核心部件，其性能好坏直接影响地丽霞通过建立垂直u型地埋管换热器周围土壤源热泵系统的性能优劣。应用数值模拟方法，建非稳态传热模型，模拟并对比分析了地埋管周围立地埋换热器与土壤间的传热数学模型模拟传热土壤温度场的分布情况¨钊；纪世昌等对垂直U型过程，并以实验方法进行验证，具有普适性。地埋管换热器管群间的热干扰情况进行了研收稿日期：2012—02—27修稿日期：2012-08—09基金项目：上海市教育委员会重点学科资助项目(J5o502)；2010年上海市研究生创新基金项目(JWCXSL1102)2012年第40卷第9期流体机械

7、63究¨’J。而与地源热泵地埋管换热器相关的土壤传热，无内热源情况一f：不司压缩管内湍流流动，其源全年的温度变化对地源热泵的换热性能的研究控制微分方程包括连续性方程、能量方程、动量方较少，本文对U型地埋管换热器钻孔周围土壤在程、湍流耗散方程以及湍动能方程、管内对流换热夏季运行工况下的传热机理及变化趋势模拟分的控制方程、回填土和土壤中的传热控制方程，依析，应用数值模拟的方法，建立地埋管换热器与土次为：壤问的传热数学物理模型，模拟任意时刻、任意半+(P)=0(1)径和深度处不同埋管间距土壤的传热过程，分析地埋管换热器传热相干性影响情况，得出了不同m一

8、挈a+(、puh)埋管间距与热泵运行供冷天数变化的关系，并以实测数据进行验证。：[(+)Vh]一g，(2)UP2．1数学物理模型地埋管换