基于准三维模型的垂直U型埋管换热特性影响因素的分析.pdfVIP

56 FLUID MACHINERY Vo1 ． 40，No．4，2012 文章编号： 1005—0329(2012)04—0056—07 基于准三维模型的垂直 U型埋管换热特性 影响因素的分析 ． 杨卫波 ，施明恒 ，陈振乾 (1．扬州大学，江苏扬州 225127；2．东南大学，江苏南京 210096) 摘 要： 为了探讨各因素对地源热泵地下埋管换热特性的影响，建立了同时考虑流体温度沿程变化与U型两支管热干 扰的垂直 U型埋管准三维传热解析解模型。基于模型求解 ，分析了回填物与管材导热性、管脚间距 、循环流体流量及钻 孔深度等对埋管换热特性的影响。结果表明：回填物与管材的导热性 、管脚间距及循环流体流量的加大均可以强化地下 换热器的换热效果。但回填物导热性不可无限制增大，其大小要考虑对增大管脚热干扰的影响及其与管脚间距的相互 关联性，应对两者进行优化设计。同时，流体流量的加大会增加单位埋管换热量，但其增加幅度越来越小，应以流动阻力 增加作为限制条件 ，采用变流量调节来进行优化。此外 ，单个钻孔不宜太深，以免降低单位埋管换热能力。试验验证表 明，所建模型具有一定的预测精度，其最大预测相对误差在3％以内，可为地埋管换热器传热特性分析及其优化设计提 供参考。 关键词： 地源热泵；垂直U型埋管换热特性 ；准三维模型；影响因素；试验验证 中图分类号：TU83 文献标示码： A doi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．40．014 AnalysisonInfluenceFactorsofHeatExchangeCharacteristicsofVerticalU ——bend GroundHeatExchnagerBasedonQnasi—·threeDimensionalModel YANG Wei—bo ，SHIMing—heng ，CHEN Zhen—qian (1．YangzhouUniversity，Yangzhou225127，China；2．SoutheastUniversity，Nnajing210096，China) Abstract： Inordertoinvestigatetheinfluencesofvariousfactorsonheatexchangecharacteristicsofgroundheatexchangers (GHE)，aquasi-threedimensionalheattransfernaalyticalmodelwasdevelopedfortheverticalU-bendGHE．Thevariationof fluidtemperaturealongtheU-tubenadthethermalinterferencebetweentwoadjacentlegsofU—tubewereconsideredinthismod- e1．Basedonthesolutionofthemodel，theinfluencesofvariousfactors，whichincludethethemr al conductivityofgroutand pipe，spacingbetweenthetwolegsofU—tube，flowrateofcirculatedfluidnadboreholedepht，ontheheatexchangechraacteris— ticsofGHE werediscussed．Theresultsindictatethattheincreaseinthethermal conductivityofgroutnadpipe，spacingbetween thetwolegsnadfluidflowratecana王limproveheatexchangeeffectivenes