基于水循环热平衡的地埋管强化换热性能研究

作     者：张杰 马培发 王鹏涛 ZHANG Jie;MA Peifa;WANG Pengtao

作者机构：西南石油大学机电工程学院四川成都610500 中石化绿源地热能(陕西)开发有限公司陕西咸阳712000 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2023年第54卷第9期

页      面：3698-3707页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：四川省重点研发计划项目(2023YFS0355) 成都市重点研发计划项目(2022-YF05-00792-SN) 

主　　题：地源热泵 地下换热器 螺旋管 强化换热 

摘      要：为提升浅层地热能地下换热器的换热效率,设计螺旋管式、蛇形管式和直管式3种水循环热平衡地埋管强化换热结构,并以螺旋式水循环强化结构为例研究水循环系统参数(螺旋管内径、螺旋半径、螺旋节距和水循环流速)、运行模式、负荷以及土壤性质对系统换热性能的影响。研究结果表明:相较于初始地埋管换热器,螺旋管式、蛇形管式和直管式水循环热平衡地埋管换热器的制冷性能分别提升28.3%、25.3%和10.7%,制热性能分别提升27.3%、21.8%和10.9%,且运行稳定性更好;水循环系统螺旋管内径对系统换热影响较小,系统换热量随螺旋半径增大而增大,随节距增大而减小;间歇运行能有效提高水循环热平衡地埋管的强化换热效果;高负荷情况下所设计强化结构的换热效果更好,具有较好的经济性;土壤性质对系统的换热性能影响较大,土壤导热系数越大的系统强化换热效果越好。