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A Numerical Model of a U-Tube Vertical Ground Heat Exchanger Used as an Evaporator

Journal of Energy and Power Engineering 2013年第2期7卷 237-249页

作者： Benoit Beauchamp Louis Lamarche Stanislaw Kajl ecole de techonologie superieure Mechanical Engineering Montreal H3C 1K3 QC Canada

The paper presents a general distributed model of a vertical U-tube direct expansion heat exchanger coupled with the ground. This model is developed for studying the dynamic thermal behavior of a buried heat exchanger which is an integral part of a so-called direct expansion heat pump. The transient conservative equations of mass, momentum and energy considering single and two-phase flow of refrigerant are derived and presented. The diffusive heat exchange with the ground is treated using an analytical approach to treat short-time scale response of vertical boreholes based on an imposed temperature. The thermal interference between the two pipes of the heat exchanger is also considered. The mathematical equations of the model are numerically presented using a control volume formulation and the solution of the system of equations is obtained by successive iterations. The dynamic behavior of the evaporator is simulated and the numerical results are analyzed regarding spatial parameters distribution and thermal interference influence.

关键词：埋管换热器数值模型垂直钻孔蒸发器 U型管能量守恒方程热交换器分布式模型

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