低溫地板輻射采暖盤(pán)管泄漏數(shù)值模擬研究.pdf

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1、106低溫建筑技術(shù)2010年第9期(總第147期)低溫地板輻射采暖盤(pán)管泄漏數(shù)值模擬研究姜文英(大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部萬(wàn)方工程技術(shù)設(shè)計(jì)院，黑龍江大慶163411】【摘要】由于受到腐蝕、磨損等自然或人為損壞，容易導(dǎo)致地板輻射盤(pán)管泄漏。文中通過(guò)分析低溫地板輻射采暖盤(pán)管傳熱特點(diǎn)，建立低溫地板輻射盤(pán)管泄漏的二維數(shù)學(xué)模型，利用CFD軟件模擬盤(pán)管泄漏前后地板和地板表面溫度變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：泄漏后，盤(pán)管泄漏口附近溫度迅速升高，隨著時(shí)間推移，高溫區(qū)域向周圍擴(kuò)大；地板表面溫度分布曲線呈拋物線形狀，且其溫度高于泄漏前約1．3'

2、E，此溫差可以為A~'I-成像儀判斷出泄漏位置提供有利條件?！娟P(guān)鍵詞】輻射采暖；盤(pán)管；泄漏；數(shù)值模擬【中圖分類號(hào)】TU832．16【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—6864(2010)09—0106—02地板輻射采暖系統(tǒng)作為當(dāng)今較為流行的一種采過(guò)程，可以將它當(dāng)作復(fù)合換熱過(guò)程。暖方式，已經(jīng)得到了大規(guī)模應(yīng)用。(4)彎道傳熱機(jī)理較為復(fù)雜，鑒于其占整個(gè)管在低溫地板輻射采暖傳熱方面，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者道長(zhǎng)度分?jǐn)?shù)較小，將彎管等同于直管道來(lái)計(jì)算。進(jìn)行了相關(guān)研究。凌繼紅、張于峰等分析了低溫?zé)崴?5)認(rèn)為各層材料物性均勻，而且材

3、料緊密接地板輻射供暖系統(tǒng)的傳熱特點(diǎn)和鋪設(shè)方式，建立了傳觸，不考慮接觸熱阻。熱模型，并編制了計(jì)算軟件?。全炳杰、羅高喬分析了(6)左右墻體、下地板面絕熱。低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)的熱工性能，確定了構(gòu)造對(duì)雙回型敷設(shè)方式進(jìn)行簡(jiǎn)化后如圖1所示。層內(nèi)溫度分布、地板表面溫度分布、單位面積散熱量等設(shè)計(jì)指標(biāo)與管間距、水溫、表面材料之間的定量關(guān)系。劉靈芝、楊華等對(duì)傳統(tǒng)的散熱器供暖和地板輻射供暖的室內(nèi)工況進(jìn)行數(shù)值模擬，定量分析了供暖方式的特點(diǎn)和對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的影響。泄漏方面的相關(guān)文獻(xiàn)大多是處理大壩等穩(wěn)態(tài)滲流問(wèn)題，許玉景將ANSYS軟

4、件的溫度場(chǎng)分析功能應(yīng)用于滲流場(chǎng)研究中】，但未能解決溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)耦合問(wèn)題。柴軍瑞圖1泄粥模型參考圖建立了溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)的耦合關(guān)系，但很少針對(duì)地如圖1，a'bg是軟木層，b'c～gh是水泥砂漿層，板輻射采暖盤(pán)管的泄漏問(wèn)題的研究。c'h～dz是碎石混凝土層，df～em是聚苯乙烯層，文中對(duì)低溫地板輻射采暖泄漏進(jìn)行模擬，找出低e171,～on是樓板層。設(shè)左邊界的長(zhǎng)度為oa，右邊界的長(zhǎng)溫地板輻射系統(tǒng)泄漏的溫度分布規(guī)律，為利用紅外成度為廠n，下底邊界的長(zhǎng)度為017,，上底邊界的長(zhǎng)度為像儀探測(cè)地板輻射采暖盤(pán)管泄漏位置提供理論

5、依據(jù)。aT，管道半徑為，第一個(gè)管道的圓心為(a。，6。)，其1模型建立邊界為一個(gè)等熱流面，泄漏管道的圓心為(a，b)，泄1．1物理模型的建立漏角度為，管道之間的間距為S。低溫地板輻射采暖泄漏傳熱過(guò)程，首先通過(guò)填充1．2數(shù)學(xué)模型的建立層同管壁和泄漏口的導(dǎo)熱和對(duì)流換熱，然后各層之問(wèn)連續(xù)性方程為：的導(dǎo)熱換熱，最后通過(guò)地面的輻射和對(duì)流換熱過(guò)程將熱量散向室內(nèi)空間，這是一個(gè)三維傳熱過(guò)程。為了簡(jiǎn)+：0(1)ay化問(wèn)題，需要作出如下假設(shè)：動(dòng)量方程為：(1)僅考慮泄漏沿著某個(gè)單一方向泄漏，將這宣(2+a(puv)一+個(gè)三維傳熱過(guò)

6、程簡(jiǎn)化為二維傳熱過(guò)程。Ot8x8，(2)由于墻體和下地面層有較好的保溫措施，=()+()一十S(2)Ox可以將其看作絕熱面。(3)上地面是有限空問(wèn)自然對(duì)流和輻射的換熱(+O(pwu)一+a(pwv)．a(chǎn)f’。v姜文英：低溫地板輻射采暖盤(pán)管泄漏數(shù)值模擬研究107：旦ax()+(考)一考+S(3)能量守恒方程：(+一O(pvr)一+o(pwr)一(4)女3lt●02+ataxdydz0．AfOT,=+(等。r)+÷(等)+5其中，c是比熱容，T=(，y，)為地板中溫度，(a)地板溫度場(chǎng)分布云圖A為流體的傳熱系數(shù)，s

7、為粘性耗散項(xiàng)。2數(shù)值模擬及結(jié)果分析在低溫地板輻射采暖中，找平層為水泥砂漿，填充層為碎石混泥土，保溫層為聚苯乙烯。選用管間距為200mm、管徑為30mm、管道中水流速度為0．5m／s，地板層材料為軟木板。對(duì)地板輻射盤(pán)管無(wú)泄漏的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，地板表面曲線變化趨勢(shì)幾乎一(b)地板表面溫度分布曲線致，呈現(xiàn)對(duì)稱分布，但由于左右邊界的散熱量大，導(dǎo)致圖3泄漏表面溫度分布曲線曲線在邊界處溫度低。表1泄漏前后地板面溫度分布℃?zhèn)鳠徇^(guò)程地板面最低溫度地板面最高溫度溫度差3結(jié)語(yǔ)(a)地板溫度場(chǎng)分布云圖(1

8、)泄漏前地板表面曲線變化趨勢(shì)幾乎一致，呈現(xiàn)對(duì)稱分布，但由于左右邊界的散熱量大，導(dǎo)致曲線在邊界處溫度低。2．92c加22．92c+02(2)泄漏后，盤(pán)管泄漏口附近溫度迅速升高，隨2．92c+O22．92c+02著時(shí)間推移，高溫區(qū)域向周圍擴(kuò)大。2．92c+022．92c+02(3)地板表面溫度分布曲線呈拋物線形狀，且2．92c+O2簧2．92c+O2其溫度高于泄漏前約1．3~C，此溫差可以