U型管地热换热器中介质轴向温度的数学模型

  本文关键词：U型管地热换热器中介质轴向温度的数学模型，，由笔耕文化传播整理发布。

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第 l 7卷 20. 0￣年

第 l期 3月

山东建筑工程学院学报 i ND0 G I】恤^ Ns m OF A

文章编号：03—59 ( 2 o—oo 10 9 o￣o ) l o7—0 5

U型管地热换热器中介质轴向温度的数学模型 曾和义方肇洪。, ([东建筑工程学院空词工程系， 1 J l山东济南 20 1;山东建筑工程学院地源热泵研究所， 5 04 2山东挤南 2 o 1) 5 o4

摘要：于能量平衡原理，基经过分析与推导，出了流体在 U型埋管换热嚣流动过程中无量蛔温度得 沿无量纲深度变化的关系式。根据埋管换熟器的八口温度，更为精确地求出流体的出口温度，能

为进一步分析影响地熟挟熟嚣性能的因素提供了条件。 关键词：菲热泵；热换热嚣；地地温度；学模型数中圈分类号： K 2 T I. 4文献标识码： A

0引言 垂直埋管在地源热泵系统的地源换热器中得到了广泛的应用…。这种地热换热器中的传热是管内流体 (或防冻液 )水与周围固体岩土之间的换热，与传统的两种流体问换热的换热器有很大的不同，因此在应用闭式回路地源热泵系统时，对地热换热器传热模型的研究就成为首要的课题。一个地热换热器通常都是由一组若干个 U型埋管组成，每一对 U型管埋放在一个钻孔中，再加上回填材料，与周围土壤构成一个整体，图 1示。对于这一类地热换热器如所的工程实际问题，涉及的温度差值都不大，所因此工程上可以忽略流体和岩土的物性随温度的变化，为地热换热器的传热间题具有线性的性质因此，于多个钻孔组成的换热器的传热认对问题可以由单个钻孔的传热迭加而得到。而单个钻孔 (型管 ) 的传热过程可以看作是二维 (向和深度方向 )非稳态传热过程。鉴于问题的复杂性，且由于问题所涉及的时问尺度径的而很长，通常为数月至数年，因此在工程实际应用的模型中，都把所涉及的空间区域分为两部分： 是钻孔以外的岩土部分，须作为非稳态的传热过程考虑，必由于 U型埋管的深度都远远大于钻孔的直径，因而 U型埋管通常被看成是一个线热源或线热汇 (

包括无限长线热源和有’限长线热源模型 )进而对 u型埋管在钻孔外的传热进行分析；,二是钻孔内部，括回填材包料、管壁和管内传热介质，与钻孔外的传热过程相比较，由于其几何尺度和热容量都要小得多， 而且温度变化较为缓慢，因此通常可以按稳态传热过程考虑其热阻。本文讨论的重点就是钻孔内部的传热过程。 一

1钻孔内传热过程分析 对于工程上常见的埋管换热器，钻孔内通常埋有两根管子 ( 12,热介质在其中的流图、 )传动方向相反，一进一出构成闭式循环回路。由于钻孔的深度远大于其直径，而且两支管中流体的平均温度沿深度方向的变化很小 .因此对于岩土和钻孔的回填材料中的轴向导热可以忽略 收稿臼期：0 1—1 20 2—1 7

基金项目：山东省自然科学基金青年基金资助项目( 9 F 2 Y 9 0j作者简介：曾和义 (95,, 16一)男四川广汉人，山东建筑工程学院空谓工程系，士研究生，硕高级工程师 .究方向：搞研地【热泵的地热换热器

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