地源熱泵雙U形管及管群傳熱的數(shù)值模擬.pdf

1、地下?lián)Q熱器是地源熱泵系統(tǒng)的重要組成部分，豎直U型管和雙U型管是目前常見的地下?lián)Q熱器形式。本文以雙U型管為研究對象，數(shù)值模擬其在夏季工況下的單位井深換熱量及周圍土壤溫度場的變化。 本文建立了雙U型管的3D真實比例的有限容積數(shù)值模型，采用商業(yè)CFD軟件FLUENT模擬在已知雙U型管入口條件的情況下，雙U型管的單位井深換熱量以及土壤溫度場的變化。得出了單位井深換熱量隨時間的變化規(guī)律以及土壤溫度場隨時間和空間的變化。本文還對雙U型管進口

2、參數(shù)對于傳熱量的影響進行了分析，給出了設計地下?lián)Q熱器的推薦流速范圍。通過對土壤溫度場的分析，本文認為可以采用二維柱熱源模型模擬地下?lián)Q熱器周圍土壤溫度分布。 應用二維柱熱源模型，對U型管地下?lián)Q熱器管群的傳熱進行了數(shù)值模擬。本文引入了傳熱效率的概念，并針對不同鉆孔布置形式下的地下?lián)Q熱器管群，數(shù)值模擬計算出各個地下?lián)Q熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率，討論了鉆孔布置形式對傳熱效率的影響。對鉆孔間距對地下?lián)Q熱器穩(wěn)態(tài)傳熱效率的影響作了分析，增大鉆孔間距有

3、利于提高地下?lián)Q熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率，并且位于管群中間位置的地下?lián)Q熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率受增大鉆孔間距的影響較大，位于管群邊緣的地下?lián)Q熱器的穩(wěn)態(tài)傳熱效率受增大鉆孔間距的影響較小。本文對U型和L型布置的管群的總傳熱量進行了數(shù)值計算，比較了這兩種布置方式總傳熱量的差異。針對鉆孔成一行排列的管群，計算了在鉆孔間距不同的情況下，管群總傳熱量的變化。對于鉆孔成方陣形排列的管群，計算了順排和叉排兩種布置方式的總傳熱量并進行了對比，并對鉆孔間距對順排布置的方