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地下换热器变热流传热模拟研究

中国科学技术大学学报 2015年第6期45卷 485-489页

作者：汤昌福张文永朱文伟俞显忠刘桂建安徽省煤田地质局勘查研究院安徽合肥230088 合肥市浅层地热能工程技术研究中心安徽合肥230088 中国科学技术大学地球与空间科学学院安徽合肥230026

基于均一入口流体温度假设和叠加原理建立了地下换热器变热流情形地下传热模拟半解析方法,并进行了验证,研究了热不平衡和热干扰对地下换热器动态特性的影响.研究表明,地下换热器各钻孔换热能力与热干扰大小有关.若地下换热器每年往地... 详细信息

基于均一入口流体温度假设和叠加原理建立了地下换热器变热流情形地下传热模拟半解析方法,并进行了验证,研究了热不平衡和热干扰对地下换热器动态特性的影响.研究表明,地下换热器各钻孔换热能力与热干扰大小有关.若地下换热器每年往地下排放的热量大于从地下吸取的热量,地下换热器出口流体温度呈现逐年上升的趋势.工程实例运行模拟表明,地下换热器连续运行10a,其出口流体温度与第一年相比上升了约0.8℃;地下换热器钻孔受到的热干扰越大,散热能力越差.

关键词：地下换热器变热流叠加原理模拟

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竖直U型埋管地下换热器的传热模型

太阳能学报 2008年第10期29卷 1211-1217页

作者：陈友明王宇航莫志娇郭兴国周娟湖南大学土木工程学院长沙410082

以钻孔壁为界,将所研究的传热区域划分为土壤部分和钻孔内两部分。对于钻孔外土壤部分的传热过程,采用线热源理论建立非稳态模型进行分析讨论;在钻孔内,对一维模型和二维模型进行了对比,从而得出增强地下换热器换热的措施。

关键词：热泵地下换热器传热分析传热模型模型对比

回填土质材料对地下换热器冻胀特性的影响研究

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农业工程学报 2019年第14期35卷 205-211页

作者：王有镗郑斌王春光李成宇毛明明刘旭阳山东理工大学交通与车辆工程学院

以地源热泵技术在寒区设施农业中的应用为背景,开展地下换热器低温冻胀特性研究。通过岩土埋管冻胀试验,基于冻结半径追踪和管体应变测量,开展冻结区发展规律以及埋管变形收缩特性的研究,对比砂土基和黏土基回填料对冻胀的影响,并进一... 详细信息

以地源热泵技术在寒区设施农业中的应用为背景,开展地下换热器低温冻胀特性研究。通过岩土埋管冻胀试验,基于冻结半径追踪和管体应变测量,开展冻结区发展规律以及埋管变形收缩特性的研究,对比砂土基和黏土基回填料对冻胀的影响,并进一步考察换热管容积与流阻变化。结果表明,冻结区在进出水2管中心连线方向发展速度大于其垂直方向,受冻胀影响,U型换热管产生椭圆化变形与收缩,砂土基回填比黏土基回填具有更大的冻结范围,但前者换热管变形和收缩程度却小于后者。换热管在100 h内持续由0降至-10℃后,测得管容积减小率为0.4%,流阻增大率为6.5%,由此可知,埋管冻胀的变形与收缩成为循环流量减小和系统效率下降的原因之一。

关键词：热泵传热冻胀地下换热器回填料埋管变形

岩土地下换热器热泵系统长期运行状况预测分析

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吉林大学学报（工学版） 2012年第4期42卷 877-881页

作者：齐子姝高青于鸣刘研白莉吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 吉林建筑工程学院松辽流域水环境教育部重点实验室长春130118 吉林大学汽车工程学院长春130022 吉林大学材料科学与工程学院长春130022

在岩土地下换热器G函数理论的基础上,建立地源热泵热力系统模拟计算模型,提出了基于模型的系统长期运行状况分析方法。以严寒地区为例研究了近三年冬季供暖过程运行状况,模拟分析了地下换热器进、出口流体温度变化规律、热泵机组能效比... 详细信息

在岩土地下换热器G函数理论的基础上,建立地源热泵热力系统模拟计算模型,提出了基于模型的系统长期运行状况分析方法。以严寒地区为例研究了近三年冬季供暖过程运行状况,模拟分析了地下换热器进、出口流体温度变化规律、热泵机组能效比和系统能耗特性,并与实测结果进行了对比。结果证明了模型及分析方法可行,可为进一步开展更广泛的预测分析提供有效途径。

关键词：热能工程地源热泵地下换热器运行状况

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地下换热器温变模式对其冻胀作用的影响

科学技术与工程 2019年第24期19卷 144-150页

作者：王有镗王春光郑斌赵冲孔喜磊刘辉山东理工大学交通与车辆工程学院

为研究地下换热器的低温运行模式对其冻胀变形影响,通过建立管土结构冻胀实验系统,选择连续降温、恒温、大幅度和小幅度周期性变温4种运行模式,采用冻结半径追踪和管体应变测量方法,研究了岩土温度、冻结区发展、换热管受力以及变形特... 详细信息

为研究地下换热器的低温运行模式对其冻胀变形影响,通过建立管土结构冻胀实验系统,选择连续降温、恒温、大幅度和小幅度周期性变温4种运行模式,采用冻结半径追踪和管体应变测量方法,研究了岩土温度、冻结区发展、换热管受力以及变形特性。结果表明:连续降温模式可产生最大的冻结范围,周期性变温模式的最大冻结范围大于恒温模式;连续降温模式可产生最大的岩土冻胀力,恒温模式次之,周期性变温模式最小;各模式下的换热管均发生椭圆化变形,椭圆化短轴位于进、出水两管中心连线方向,管体变形程度与冻胀力相对应,周期性变温可减轻管体变形;但变温幅度的作用效应有限。可见在实际工程中,应采取措施避免换热管连续降温,在长时间低温运行后,应及时通过升温来减缓管体受力变形的危害。

关键词：地下换热器冻胀温变模式冻结区埋管变形

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联供模式地下换热器温变及其热泵效能分析

吉林大学学报（工学版） 2012年第2期42卷 339-343页

作者：齐子姝高青刘研于鸣吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 吉林建筑工程学院市政与环境工程学院长春130118 吉林大学汽车工程学院长春130022 吉林大学材料科学与工程学院长春130022

在地下换热器G函数理论基础上,建立了地源热泵热力过程计算模型。研究了地下换热器和热泵运行的基本性能,及其单供和联供的主要差异。通过计算孔井壁面温度及地下换热器进、出口流体温度,对热泵能效比、能耗等热力参数进行了对比分析。... 详细信息

在地下换热器G函数理论基础上,建立了地源热泵热力过程计算模型。研究了地下换热器和热泵运行的基本性能,及其单供和联供的主要差异。通过计算孔井壁面温度及地下换热器进、出口流体温度,对热泵能效比、能耗等热力参数进行了对比分析。以严寒地区和夏热冬冷地区为例,结合冷热负荷需求,研究了冷热单供与联供方式对地下换热器温变和热泵效能的影响作用。

关键词：工程热物理地源热泵冷热联供地下换热器能效比

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冷冻墙地下换热器流体散热耦合仿真分析

吉林大学学报（地球科学版） 2012年第S3期42卷 337-342页

作者：房昕赵大军赵研王莉莉吉林大学建设工程学院长春130026

在油页岩原位开采中,为了防止地下水流入开采区和油气产品散失,加热页岩层之前需要在其外围建立地下冷冻墙。而冷冻墙形成的关键是地下换热器中流体的换热。为对比分析单U型和双U型地下换热器的换热效果,应用计算机辅助设计软件SolidWo... 详细信息

在油页岩原位开采中,为了防止地下水流入开采区和油气产品散失,加热页岩层之前需要在其外围建立地下冷冻墙。而冷冻墙形成的关键是地下换热器中流体的换热。为对比分析单U型和双U型地下换热器的换热效果,应用计算机辅助设计软件SolidWorks对二者进行三维建模,通过有限元分析软件Algor采用间接耦合方法对地下换热器内部的流体换热进行仿真分析,得到单U型地下换热器的对流传热膜系数为397.201 W/(m2.℃),双U型的对流传热膜系数是603.914 W/(m2.℃),双U型地下换热器的对流传热膜系数是单U型的1.5倍。对比温度的分布云图可知,双U型地下换热器进出口温度差为0.62℃,单U型地下换热器的进出口温差为0.21℃。双U型地下换热器进出口温差大,换热效果更好。试验台的测试表明,结论与仿真结果吻合,这为进一步的理论研究和探索奠定了基础。

关键词：地下换热器换热器冬季冷源速度仿真温度场流热耦合分析

增强地源热泵竖直埋管地下换热器换热性能的研究

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吉林大学学报（地球科学版） 2004年第4期34卷 648-652页

作者：刘冬生孙友宏庄迎春吉林大学建设工程学院吉林长春130026 浙江大学土木工程学系浙江杭州310027

地下换热器换热性能直接影响到地源热泵系统的初投资和运行成本。地下换热器可分为单U型、双U型和 1+2型三类。采用非稳态法对膨润土、水泥 +砂两类回填材料进行了室内实验 ;在相同的边界条件下 ,采用扶正器和定位器施工可以保证下管 ,... 详细信息

地下换热器换热性能直接影响到地源热泵系统的初投资和运行成本。地下换热器可分为单U型、双U型和 1+2型三类。采用非稳态法对膨润土、水泥 +砂两类回填材料进行了室内实验 ;在相同的边界条件下 ,采用扶正器和定位器施工可以保证下管 ,并能降低钻孔内热阻。因地制宜地选择埋管形式 ,采用稳定。

关键词：竖直埋管地源热泵地下换热器

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地源热泵U型管地下换热器的准三维模型

中国农业大学学报 2004年第5期9卷 51-54页

作者：黄俊惠时晓燕唐志伟中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京工业大学环境与能源工程学院北京100022

为了模拟地源热泵U型管地下换热器的运行工况 ,通过耦合不同方向的低维模型 ,在换热器进水口的边界处引入换热功率函数作为边界条件 ,求和平均管壁各点到区域中心的距离来计算线热源到区域中心的距离 ,从而建立一准三维传热模型 ,并运... 详细信息

为了模拟地源热泵U型管地下换热器的运行工况 ,通过耦合不同方向的低维模型 ,在换热器进水口的边界处引入换热功率函数作为边界条件 ,求和平均管壁各点到区域中心的距离来计算线热源到区域中心的距离 ,从而建立一准三维传热模型 ,并运用有限体积法求解。模拟结果与试验结果的最大相对误差为 3 4 8% ,平均相对误差 1 33% ,精度满足工程要求 ,而且随着运行时间的推移 ,相对误差呈减小趋势。运用该模型模拟得到的U型管管内流体温度分布情况表明 ,钻孔深度为 4 0m时 ,进水支管与出水支管的温升比为 1 34;钻孔深度为 80和 12 0m时该比值分别为 1 90和 2 77,而出水支管的温升几乎相同 :说明增加钻孔深度会加剧U型管 2支管之间的热短路。

关键词：地源热泵地下换热器数值模拟传热模型