中深層地埋管換熱器取熱過程中,在淺層埋管區(qū)可能存在循環(huán)液向巖土傳熱的逆向傳熱現(xiàn)象,對其開展研究將為提高中深層地埋管地源熱泵工程系統(tǒng)能效提供指導(dǎo)。文章利用數(shù)值傳熱模型分析了取熱時間、循環(huán)液進(jìn)口溫度與流量以及大地?zé)崃鞯葏?shù)對逆向傳熱深度和埋管取熱損耗率的影響,討論了在逆向傳熱區(qū)設(shè)置保溫層對換熱性能的影響。結(jié)果表明:為保持地埋管換熱器達(dá)到最大取熱量,建議進(jìn)口溫度選為10℃,即等于地表環(huán)境溫度;地埋管總?cè)崃侩S著大地?zé)崃饕约把h(huán)液流量的增加而增加,對應(yīng)的逆向傳熱深度和取熱損耗率則逐漸降低;根據(jù)模擬結(jié)果,給出了適用于工程設(shè)計(jì)的逆向傳熱深度擬合計(jì)算公式,經(jīng)驗(yàn)證其具有較高的擬合相關(guān)性。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1套管式換熱器結(jié)構(gòu)圖及數(shù)值傳熱物理模型圖

數(shù)值傳熱物理模型如圖1(b)所示,其中i、j分別為半徑和深度方向節(jié)點(diǎn);Tf1和Tf2分別為進(jìn)水和出水水溫,℃;r為巖土層徑向位置,m;z為鉆孔深度方向的軸向坐標(biāo),m;Ta為地表以上的空氣溫度,℃;ha為地表表面對流傳熱系數(shù),W/(m2·K);Hb為數(shù)值計(jì)算區(qū)域底部邊界深度,m....

圖2地埋管周圍巖土層溫度分布云圖

根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型可以計(jì)算出埋管周圍巖土體在不同時刻、不同位置的溫度響應(yīng)。地埋管未取熱前,巖土體初始溫度分布云圖和系統(tǒng)運(yùn)行兩個供暖季后地埋管周圍巖土溫度分布如圖2所示�？梢钥吹�,距離埋管越近,巖土溫度變化越大,但沿著半徑方向最終趨于平穩(wěn),接近于巖土初始溫度。如圖2(b)所示,在淺層....

圖3流體及巖土溫度沿深度方向變化趨勢圖

取熱時長為兩個供暖季,流體溫度以及不同半徑處巖土溫度在深度方向的變化曲線如圖3所示。通過流體溫度及周邊巖土體在縱向的變化曲線,可以明顯地發(fā)現(xiàn),淺層埋管區(qū)存在由流體向巖土傳熱的現(xiàn)象。以文章選取案例的計(jì)算結(jié)果分析可知,此時逆向傳熱區(qū)域的深度高達(dá)326.5m。2.2中深層地埋管換熱....

圖4逆向傳熱深度隨時間的變化趨勢圖

地埋管持續(xù)取熱時間是影響地埋管換熱器可持續(xù)運(yùn)行及換熱性能的一個重要參數(shù)。利用數(shù)值模型計(jì)算得到了第1、2、5個供暖季內(nèi)逆向傳熱深度隨時間的變化趨勢,結(jié)果如圖4所示。在供暖季的初始階段,逆向傳熱深度隨取熱時間迅速減小,400h以后基本趨于平穩(wěn)達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)。除此之外還可以發(fā)現(xiàn),運(yùn)行....

本文編號：3981904