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1、賈永英等：地源熱泵u型埋管非穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值模擬139DOI：10．13905／j．cnki．a(chǎn)wjz．2015．09．052地源熱泵U型埋管非穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值模擬賈永英，周正，支艷，王志國(1．東北石油大學(xué)土木建筑工程學(xué)院。黑龍江大慶163318；2．中國石油天然氣管道局北戴河培訓(xùn)中心，河北秦皇島066100)【摘要】針對嚴(yán)寒地區(qū)氣候特點(diǎn)和冬季凍土特點(diǎn)，建立了嚴(yán)寒地區(qū)地源熱泵垂直u型埋管換熱器周圍非穩(wěn)態(tài)溫度場的物理模型和數(shù)學(xué)模型。利用ANSYS和FLUENT軟件建立U型換熱器三維數(shù)值模型并進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算換熱器
2、內(nèi)的溫度分布并分析u型管進(jìn)口水溫、回填材料、u型管埋深對換熱器換熱性能的影響。將模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了該模型的正確性。研究結(jié)果為地源熱泵的的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供有益的參考?！娟P(guān)鍵詞】地源熱泵；U型管；數(shù)值模擬；換熱性能【中圖分類號】TU832．02【文獻(xiàn)標(biāo)識碼lB【文章編號l1001—6864【2015)09—0139—03NUMERICALSⅡULATIoNoNUNSTEADYHEATTRANSFERoFU-TUBEGRoUNDSoURCEHEATPUMPJIAYong．ying，ZHOUZhe
3、ng，ZHIYah，WANGZhi-guo’(1．SchoolofCivilEngi．，NortheastPetroleumUniversity，HeilongjiangDaqing163318，China；2．BeidaiheTrainingCenterofChinaPetroleumPipelineBureau，HebeiQinhuangdao066100，China)Abstract：Thispaperestablishedaphysicalandmathematicalmodelofvertical
4、U—tubeheatex-changerbasedontheclimateandpermafrostcharacteristicsincoldregion．ANSYSandFLUENTsoft-warewereusedtoconstruct3DnumericalmodelofU—tubeheatexchangerandcalTyoutnumericalsimu—lation，itsimulatedthedistributionoftemperatureinheatexchangerandanalysedth
5、einfluenceofU-tubeinletwatertemperature，backfillmaterials，U—tubeburieddepthonheattransferperformance．Thecorrectnessofthemodelwasverifiedbymeansofcomparingthesimulationresultswithmeasureddata．Theresultswillprovidebeneficialreferencefortheoptimizationofthede
6、signandoperationofgroundsourceheatpump(GSHP)．Keywords：ground—sourceheatpump；U—tube；numericalsimulation；heattransferperformance垂直u型埋管的地源熱泵系統(tǒng)，由于其換熱效率現(xiàn)，間歇運(yùn)行工況優(yōu)于連續(xù)運(yùn)行工況，而且可以更有高、占地面積小、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，成為目前在我效的改變埋管周圍土壤溫度變化趨勢，降低溫升率，國應(yīng)用最為普遍的一種地源熱泵換熱形式。由于地提高機(jī)組運(yùn)行性能。在工程上國內(nèi)外研
7、究者主要采埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的核心部分，為弄清影響用線熱源和柱熱源模型對地源熱泵垂直U型埋管換u型埋管換熱器換熱性能的影響因素，國內(nèi)外研究者熱器進(jìn)行研究，這些模型只能研究某一水平面，不能對地源熱泵系統(tǒng)的地埋管換熱器進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)和反映整個(gè)區(qū)域的換熱情況。本文建立換熱器傳熱過數(shù)值模擬研究。1986年，V．C．Mei提出了三維瞬程的三維模型，并利用模型和軟件，詳細(xì)的模擬了進(jìn)態(tài)邊界元的傳熱模型。Abu-Nada等人提出了三維圓口溫度、回填材料、埋深等因素對u型埋管換熱器換柱源的理論模型，同時(shí)發(fā)現(xiàn)u型管出口溫
8、度隨著埋深熱性能的影響規(guī)律。的增加而升高，并且還與埋管的位置有關(guān)。Rasim1模型的建立Karabaeak等人在土耳其對一套地源熱泵系統(tǒng)的供冷1．1物理模型性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，發(fā)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)供冷時(shí)的COP由于U型管周圍實(shí)際的土壤溫度場較為復(fù)雜，與為3．1～4．8，而熱泵的COP為2．1～3．1。楊偉波等土壤的類型、土壤含水量、埋管的幾何形狀及布置方人，對南京地區(qū)的地源熱泵夏季運(yùn)行性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)式、熱泵運(yùn)行時(shí)間、冷
