影響巖土熱物性參數(shù)測(cè)試的分析及地埋管換熱器傳熱模型的研究.pdf

1、地埋管換熱器作為地源熱泵系統(tǒng)的核心部件之一,其設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及整個(gè)系統(tǒng)的初投資。巖土熱物性直接影響到埋管換熱器地下的換熱情況,是地埋管換熱器設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。目前,恒熱流法巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)是獲得巖土熱物性參數(shù)的通用方法。
　　然而,巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)工程應(yīng)用中,載流體流經(jīng)地上測(cè)試設(shè)備時(shí),不可避免的與環(huán)境空氣發(fā)生熱交換,進(jìn)而對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。本文建立了單U型地埋管換熱器數(shù)值分析模型,分析了不同情況下地上換熱對(duì)巖

2、土熱響應(yīng)試驗(yàn)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:在相同條件下,埋管深度越小,地上換熱引起巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的誤差就越大;測(cè)試環(huán)境空氣溫度的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)相應(yīng)的波動(dòng);在實(shí)際工程應(yīng)用中,應(yīng)抑制載流體與地上環(huán)境之間的一切形式的換熱,來(lái)提高巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)的精度。
　　CFD數(shù)值方法能夠精確模擬埋管換熱器地下瞬態(tài)溫度場(chǎng),但是其對(duì)計(jì)算條件要求高、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、工作量大。在面對(duì)林林總總的地源熱泵問(wèn)題時(shí),CFD數(shù)值方法具有一定的局限性。

3、r>　　此外,傳統(tǒng)的單U型地埋管換熱器三熱阻模型,假定整個(gè)鉆孔壁為溫度均勻的壁面。某些條件下,三熱阻模型會(huì)得到兩埋管間負(fù)熱阻的計(jì)算結(jié)果,即由冷水管向熱水管傳熱,這一不符合物理事實(shí)的結(jié)果。
　　鑒于此,本文在單U型地埋管換熱器二維四熱阻穩(wěn)態(tài)傳熱模型的基礎(chǔ)上,建立了單U型地埋管換熱器三維四熱阻瞬態(tài)傳熱分析模型,利用工程方程求解器(Engineering Equation Solver)對(duì)模型求解,得到埋管換熱器地下瞬態(tài)溫度場(chǎng)。該模型具