地源熱泵系統(tǒng)套管式地埋管換熱器傳熱研究.pdf

1、地源熱泵系統(tǒng)具有低能耗，低污染的特點(diǎn)，完全符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，并已得到廣泛的應(yīng)用。增強(qiáng)地埋管系統(tǒng)換熱性能一直是研究工作的重點(diǎn)。
　　本文對新型套管式地埋管換熱器的傳熱過程進(jìn)行了研究，建立了套管式地埋管換熱器與周圍土壤的模型，采用FLUENT軟件進(jìn)行模擬計(jì)算分析。以“單位延米換熱量”作為地埋管換熱器換熱性能的評價指標(biāo)，分析了土壤與回填材料的導(dǎo)熱性能、地埋管進(jìn)水溫度與流速大小、地埋管長度、管內(nèi)流體流動方式、管材導(dǎo)熱系數(shù)以及外管徑大

2、小對套管式地埋管換熱性能的影響，結(jié)果表明:
　　土壤導(dǎo)熱系數(shù)較高的區(qū)域適宜使用地源熱泵系統(tǒng)，但是土壤類型不可人為的改變，因此采用導(dǎo)熱性能較好的回填材料可以很好的提高套管式地埋管換熱器的換熱性能，在回填材料導(dǎo)熱系數(shù)高于3W/(m·K)后，換熱效果的增強(qiáng)已不明顯;
　　采用較大的循環(huán)流速，可以提高套管式地埋管換熱器的換熱性能，但同時會造成水泵功耗的增加。進(jìn)口溫度的提高可以適當(dāng)增強(qiáng)套管式地埋管換熱器的換熱性能，但若進(jìn)口溫度過高會導(dǎo)

3、致機(jī)組效率降低;
　　套管式地埋管換熱器外進(jìn)內(nèi)出循環(huán)方式下熱短路損失會略高于內(nèi)進(jìn)外出式，因此前者換熱性能稍優(yōu)于后者;
　　在滿足單井的換熱量要求前提下，套管式地埋管管長不宜超過80m，隨著管長的增加熱短路損失會逐漸加重，使換熱效果減弱;
　　管材導(dǎo)熱系數(shù)的增加可以增強(qiáng)套管式地埋管換熱性能，但是同時會使熱短路損失增大，管材導(dǎo)熱系數(shù)超過1.5W/(m·K)后，換熱效果的增強(qiáng)已不明顯;
　　套管式地埋管的外管應(yīng)采用較大

4、管徑，同時采取較大的循環(huán)流速，但外管管徑在超過110mm后，換熱效果的增強(qiáng)已不明顯。
　　通過增大外管管徑、增大循環(huán)流體流速、減小內(nèi)管導(dǎo)熱系數(shù)和減小地埋管長度，可以在一定程度上削弱套管式地埋管換熱器的熱短路損失。
　　在蘇州吳中區(qū)的現(xiàn)場搭建了試驗(yàn)臺，對外管管徑為56mm的新型套管式地埋管換熱器換熱性能進(jìn)行現(xiàn)場測試，并將試驗(yàn)實(shí)測單位延米換熱量與模擬計(jì)算所得值進(jìn)行對比，在一定程度上驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，所得數(shù)據(jù)對套管式地埋管換熱器