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1、第40卷第11期當(dāng)代化工Vo1．40N0．]]2011年l1月ContemporaryChemicalIndustryNovembet、，2011地源熱泵埋管換熱器數(shù)值模擬研究李小玲，馬貴陽，趙鵬(1遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣lT程學(xué)院，遼寧撫順113(10l；2中石化管道儲運(yùn)公司京唐輸浦處，江、徐州I221000摘要：針對地源熱泵垂直u型埋地?fù)Q熱器的傳熱特性，建了換熱器及周罔上壤溫度場的數(shù)學(xué)物理模，模擬計算分析了單鉆孔垂直u型埋地?fù)Q熱器短期運(yùn)行況下系統(tǒng)運(yùn)行時間和不同灌漿材料對埋管周土壤溫度場的影響。研究結(jié)論可為
2、合理設(shè)計埋管換熱器提供參考關(guān)鍵詞：地源熱泵；運(yùn)行時間；灌漿材料；溫度場中圖分類號：TQ019文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—0460(2011)11-1198—04NumericalSimulationStudyonHeatExchangerforGround·sourceHeatPumpL1Xiao—ling，MAGui-)ang．ZHA0Peng。(1．CollegeofPetroleumandNaturalGasEngineering，LiaoningShihuaUniversity，LiaoningFu
3、shun113001，China：2．SinopecPipelineStorageandTransportationBranch，JiangsuXushou221000，China)Abstract：TheheattransfermodelofundergroundverticalburiedtubeheatexchangerwasbuiltwithconsideringtheheattransfercharacteristicsofU—tubesgroundheatexchangerofground—sourc
4、eheatpump．Theninfluencesofthesystemoperatingtimeandborehole’Sbackfillmaterialonthesoiltemperaturefieldwereanalyzed．Theresearchresultsmayprovideaguidanceinthedesignofgroundcoupledheatpumpsystems．Keywords：Ground—sourceheatpump；Runningtime；GroutingmaterialTemper
5、aturedistribution地源熱泵系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、溫度變化范圍小c等百=(l等]J+砉(【等jc¨，等優(yōu)點(diǎn)。用土壤作熱泵的熱源，夏季土壤溫度比室式中：^一土壤的導(dǎo)熱系數(shù)，w／(m·K】外氣溫低，冬季比室外氣溫高，這樣更有利于提高P一土壤的密度，kn熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行性能IJ．2]。地源熱泵系統(tǒng)的性能很大C一土壤的比熱，J／(kg·℃、程度上取決于埋管換熱器的性能，而且熱泵系統(tǒng)的邊界條件：負(fù)荷、初投資造價均與埋管換熱器的尺寸相關(guān)聯(lián)。(1)管內(nèi)流體埋管壁交界施加第一類邊界條件采用有限元計算方法，編制程序，對垂直
6、【j型埋管換熱器運(yùn)行丁況進(jìn)行模擬計算。研究分析了單=a(r—)(2)鉆孑L垂直u型埋地?fù)Q熱器短期運(yùn)行況下系統(tǒng)運(yùn)行式中：一管璧與防凍液換熱系數(shù)，w／(m·)一管璧的溫度，。C時間和不同灌漿材料對埋管周圍土壤溫度場的影一管內(nèi)流體的溫度，℃響。(2)計算上壤遠(yuǎn)邊界施加絕熱邊界條件OT：0(3)l傳熱模型_式中：n為邊界外法線方向垂直單u型埋管換熱器，管子埋在地表下的豎(3)邊界上壤溫度保持土壤初始溫度不變直鉆孔中，用回填材料填實(shí)，流體在u型埋管內(nèi)流T=(4j動并與土壤進(jìn)行換熱。式中：兀一土壤初始溫度．℃初始條件：模型的
7、建基于如下假設(shè)：忽略地表面溫度波動對土壤溫度的影響，認(rèn)為土壤初始溫度均勻一致，7_1，_Il=Lo恒定不變，且等于邊界土壤的溫度；忽略埋管和回網(wǎng)格劃分：用i節(jié)點(diǎn)單元塒u管周l韋l舊填L填土接觸熱阻；不考慮管壁熱阻；不考慮水分遷移及土壤進(jìn)行單元劃分。由于地下?lián)Q熱器傳熱過程．溫度沿徑向方向變化較大，因此在水平方向l-．X~tU對熱量傳遞的影響。型管周圍網(wǎng)格進(jìn)行了局部加密j如1所示控制方程：作萋者懸簡介：2李壟01小1拇玲-08f(-]1390821)，專女，青海西寧^人．講師，博七在讀，研究方向同：從事地源揮熱泵滎技
8、術(shù)IT_E[：-mlaJ]}：lin!g,zl1。1]兒15@1(川圳第40卷第ll期李小玲，等：地源熱泵埋管換熱器數(shù)值模擬研究ll99加，這些點(diǎn)的溫度逐漸趨于穩(wěn)定，溫度緩慢增加。而離土壤換熱器較遠(yuǎn)的點(diǎn)，如X=0．5m、x：2．5m，系統(tǒng)運(yùn)行初期土壤溫度基本不變，隨著運(yùn)行時間的增加，土壤溫度穩(wěn)步上升，上升的幅度越來越大。為了更好的說明問題，在此定義為土壤溫度隨系統(tǒng)運(yùn)行時間
