双U型管地埋换热器冬夏季运行数值模拟分析

发布时间：2020-10-02 06:39

　　随着经济的发展以及生产力水平的不断提高,人们在享受物质生活水平不断提高的同时,能够利用的能源的量的不足也越来越明显地显现出来,能源的可持续发展在这个时候就显得极其重要。在现阶段,具有节能环保,清洁的能源,收到我们的青睐,所以具有清洁,可持续的地源热泵空调系统逐渐被重视起来,地热换热器对地源热泵系统至关重要,并影响整个地源热泵系统的运行,因而地热换热器便是本文研究的的重要课题。本文的研究的目的和意义是通过数值模拟得到的数据和结论为地源热泵实际设计提供参考,乃至为能源的可持续发展做出一定的贡献。本文以地下竖直双U型地埋管换热器为研究对象,结合工程实例和相关文献,进行冬夏两季连续和间歇运行的对比分析,主要进行如下工作:首先,在对土壤源热泵换热模式进行介绍的基础上,对竖直双U地埋管换热过程进行分析,结合地埋管换热器换热的模型对土壤热物性的影响进行研究;其次,利用GAMBIT和FLUENT等软件,建立竖直双U型地埋管换热器换热模型;最后,运用CFD软件对冬夏两季连续工况和间歇工况下运行90天进行数值模拟计算,得出地埋管及其周围土壤的温度场的分布情况及竖直双U型管换热器的作用半径随着时间的推移而增加并且增速变缓,并通过单位井深换热量随着时间的变化,得出了地源热泵系统在各个时刻的换热量的值和变化的规律,还得到了地热管运行不同时期的水沿程温度呈线性变化以及系统运行不同时间后地热管进出口温差的变化情况,并且提出了几个对具体工程设计有意义的建议。在实际的工程设计之中,可以把对应情的况下的热泵系统运行的作用半径乘以2作为保证热泵系统连续运行的最佳竖井间距;由于管腿之间的热干扰,并没有使水温在靠近出口沿程位置发生变化,可以不用在出口段加保温层;热泵系统在运行过程中,只有地热管周围的顶部和底部的土壤温度有大幅度变化,因此,在设计地源热泵系统时,需要注意地热管道底部和顶部周围的土壤等。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU83
【部分图文】：

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1— 室外埋管换热器；2—冷凝器；3—节流机构； 4—蒸发器；2— 5—压缩机；6—室内风机盘管系统；7—循环水泵；8—换向阀图 1.1 地源热泵系统的工作原理示意垂直埋管换热器的工作性能很稳定，除此之外，它的工作效率也比较高换热器占地少，实际的应用之中主要选用这种形式。

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图 2.3 水平螺旋式竖直埋管换热器的形式主要有竖直双 U 型，竖直单 U 型，竖直螺旋型和竖直套管型等，见图 2.4，图 2.5，图 2.6，图 2.7。在本章中，我将介绍当前使用的型地下换热器的类型以及立式 U 形地热交换器与土壤之间的换热原理。图 2.4 单 U 型双 U 型竖直埋管换热器立面图

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图 2.3 水平螺旋式竖直埋管换热器的形式主要有竖直双 U 型，竖直单 U 型，竖直螺套管型等，见图 2.4，图 2.5，图 2.6，图 2.7。在本章中，我将介绍当型地下换热器的类型以及立式 U 形地热交换器与土壤之间的换

【参考文献】