流体机械

2018, v.46;No.552(06) 60-67

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水平螺旋型地埋管换热器换热特性的数值模拟与试验验证
Numerical Simulation and Experimental Validation on Heat Exchange Characteristics of Horizontal Slinky Coil Ground Heat Exchanger

杨卫波;孔磊;尹艳山;

摘要(Abstract):

基于有限差分法建立了水平螺旋型地埋管换热器的传热数学模型,分析了地下水渗流速度、地下水位、土壤孔隙率、土壤类型对其换热量及其周围土壤温度分布的影响,结果表明:随地下水渗流速度增加,埋管换热器周围土壤温度降低速率增加,从而可提高其换热性能;当地下水位在4.2 m以上时,地下水位越浅,带走换热器周围土壤的热量越多,换热器周围土壤温度越低;当地下水位在4.2 m以下时,地下水渗流对换热器换热量影响较小;随孔隙率增加,埋管内水温下降速率增大,埋管换热量增加。此外,土壤类型对土壤温度变化影响较大,热扩散系数高有利于土壤中热量的扩散,比热容高有利于降低土壤温度上升速率和幅度,砂岩由于其比热容和热扩散系数高,最有利于换热器运行,而黏土是最不利于换热。试验验证表明:所建水平螺旋型埋管模型预测出的换热量与对应试验值吻合较好,其最大与平均相对误差分别为9.1%与3.3%。

关键词(KeyWords): 地源热泵;水平螺旋管;地埋管换热器;换热性能;数值模拟;试验验证

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家级星火计划项目(2015GA690240);; 江苏省自然科学基金资助项目(BK20141278);; 江苏省大学生创新训练计划项目(2018年度);; 扬州市科技计划项目(YZ2016248);; 广西建筑新能源与节能重点实验室(桂林理工大学)开放基金项目(桂林能15-J-22-3);; 能源高效清洁利用湖南省高校重点实验室开放基金资助项目(2016NGQ002);; 热流科学与工程教育部重点实验室(西安交通大学)开放基金项目(KLTFSE2016KF05)

作者(Author): 杨卫波;孔磊;尹艳山;

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