基于镜像法的制冷热泵地埋管钻孔温度场求解

地埋管热泵系统通常具有较高的制冷效率(COP大于4),了解地埋管与土壤的换热机理对提高制冷效率有重要意义。地埋管钻孔是一个含有两种介质、圆形边界的复合区域,利用电磁场理论中的镜像法,结合温度场求解中的虚拟热源法,突破了传统虚拟热源法只能求解半无限大平面、单一介质温度场的局限,将镜像法和保角变换的思路由电磁场推广到温度场,得出含有两种介质、圆形边界的复合区域温度场模型求解方法,从而得到竖直地埋管换热器钻孔内二维导热模型的温度场分布,验证结果与G.Hellstrom使用微积分法得到的解析解一致。     

移动热源热传导的非准稳态分析(Ⅱ)

本文采用热源法,分析了移动点热源引起的热传导问题,导出了常功率移动点热源在无限大区域中的非准稳态温度响应的分析解;利用Duhamel定理,将常功率热源下的解推广到变功率热源情形,扩展了解的应用范围。     

考虑循环水–能源桩换热的单U型埋管能源桩变热流传热模型

基于有限长度线热源模型和叠加原理,提出了一种变热流条件下有限长度线热源模型的近似解答;在此基础上,将单U型换热器划分为多个节段,采用热响应的分段叠加思路,最终建立了考虑循环水与能源桩换热的单桩变热源传热模型。通过与Comsol三维数值模型和无限长线热源模型出水口温度的比较以及与试验中出水口温度和土体温度的比较,验证了该模型的准确性。同时通过该传热模型进行了U形管能源桩不同桩长、不同质量流率、不同桩土导热系数的换热分析。此模型可以帮助我们获得随时间变化的热流密度和更为精确的出水口温度,便于能源桩换热量的快速评估。     

二区域U型埋管传热模型及其实验验证

以钻孔壁为界将垂直U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,从而构建了二区域U型埋管传热解析解模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,基于元体能量平衡法建立了考虑埋管流体温度沿程变化及U型两支管间热干扰的钻孔内U型埋管传热模型.实验验证表明,该模型预测出的埋管出口温度值与实测值的变化趋势一致,预测相对误差在6%以内.所建二区域U型埋管传热模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.     

热电发电机驱动热电制冷机联合系统最优性能

用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.     

埋管换热器热阻分析

地源热泵系统中的竖直埋管换热器是地源热泵系统的一个关键部分,从U管内至岩土间的传热热阻影响热泵系统的性能.文中介绍在静态负荷下,利用垂直U型埋管换热器换热的一维模型和二维模型,从传热热阻的角度进行了埋管管径、钻孔直径与管内对流热阻、钻孔热阻间的分析,结果显示,对钻孔热阻与管径的优化选择可降低热阻,同时对提高埋管换热器的...     

低温工况下翅片管换热器的设计计算

采用分段模型将气化压力高于介质临界压力的翅片管换热器内低温介质的气化过程分为液相、气相两个传热区。同时考虑气化过程中翅片管表面结霜情况,对低温介质在翅片管换热器内的吸热气化过程进行传热分析,给出了适合各分区传热特性的计算关联式,为工程设计提供参考。     

变形双重介质分形油藏非达西流动分析

考虑与实际生产相符的介质的双重特性和分形特征,并考虑介质的变形,引入双重分形介质渗透率模数,建立应力敏感地层双重分形介质系统的流动方程.采用Douglas-Jones预估-校正法获得无限大地层定产量生产时变形双重分形介质模型的数值解和无限大地层定压生产时分形介质双孔模型的数值解,作出了典型的压力曲线图版.     

围绕变壁温水平圆柱热源接触熔化的理论分析

研究围绕变壁温热源的接触熔化,建立表面温度随角度变化的水平圆柱热源接触熔化模型.对紧密接触熔化区的液体传热与运动状态进行分析,运用Nusselt液膜理论建立熔化控制方程,并采用理论求解,得到稳定熔化时的熔化速度解析解,所得结果包含了文献关于定壁温热源熔化的分析结果.通过分析不同温度分布下发生接触熔化的熔化速度、液膜厚度和压力分布情况,得到温度分布对熔化影响的规律.     

平板在任意周期表面热扰动作用下的非Fourier热传导的求解与分析

分析了平板前表面遭受任意周期热扰动这类非Fourier传热情形下的温度响应. 采用双曲型热传导方程描述平板表面温度急速变化时的热传导问题. 为求解此类方程, 首先 利用分离变量法和Duhamel积分原理, 得到了平板前表面遭受突变热流和简谐热流两种情况下的解析解.然后, 在此基础上应用Fourier级数展开法和叠加原理, 获得了平板前表面热流任意周期变化时非Fourier热传导下温度场的解析表达式. 利用得到的解析表达式进行数值模拟, 分析了不同热松弛时间、 不同时刻和不同位置对温度响应的影响, 讨论了非Fourier热传导模型所给出的温度响应与Fourier热传导模型的差别. 这种方法能够处理许多在生产实际中具有周期边界条件的非Fourier热传导问题. 关键词： 非Fourier 热传导 周期变化 温度响应 平板     

方形通道内非牛顿流体的强化传热

对非牛顿流体在小尺寸方形通道内的低雷诺数受迫对流传热进行了实验研究。实验用介质为１５００ｗｐｐｍＣａｒｂｏｐｏｌ－９３４中性水溶液。通道顶壁受到等热流加热。结果表明，流体粘弹性与传热的相互作用取决于雷诺数的大小。当表观雷诺数Ｒｅ＞１１．５时，非牛顿流体开始强化对流传热。Ｒｅ数越高，传热强化的程度越大。流体的阻力系数则几乎不受粘弹性的影响。     

相变乳状液在蛇形管中的流动和传热特性

用正十四烷、复合表面活化剂和水制成O/W型相变乳状液作为相变蓄冷及传热介质,对其作为非牛顿流体和固液两相流的流动和传热特点进行了分析,通过测试得出不同浓度乳状液在蛇形管道中的对流换热Nυ数和摩擦系数,并给出了换热和阻力的无量纲关联式。指出了对这类特殊相变蓄冷材料作进一步研究的方向。     

高温相变储能换热器中传热模型的研究

1前言利用相变材料在发生相变时有很高的潜热释放或吸收的特点，将相变材料作为储热介质用于相变储能换热器中，可以大大地提高热储存的容量。本文研究的这种壳管式相变储能换热器壳内布置换热管，管壳之间填充高温储热材料，管内通以空气作为热交换流体提取储存在相变材料中的热量。定义输出功率为单位时间内热交换流体所提取到的热量，那么输出功率就成为评价这类换热器换热性能的指标。2理论模型的建立下面几点，概括了求解本文相变储能装置中传热问题的特点：a．相变储能换热器的壳侧填充的AI-Si合金属高温相变储能材料，实验始末其温…     

地源热泵地下换热系统的实验研究

地源热泵地下换热系统对于地源热泵系统的稳定运行和地源热泵系统的投入成本起着关键的作用.为了对地下换热系统换热效果和周围土壤的温度场进行实验研究,我们在北京工业大学高科技能源楼建立了一套包含60套不同结构地下换热系统的实验台.利用温度及流量测试装置获得运行过程中温度变化并计算换热量,探求不同结构地下换热系统的换热情况.本实验台还可以收集系统运行过程中地下换热系统的传热温度扩散半径,实验系统不仅为地源热泵的设计提供了数据,而且为地源热泵的深入研究提供了平台.本文给出的部分实验结果证明,根据当地地质情况、负荷需求及系统运行模式配置能源井是至关重要的.     

二维平板通道中流动与传热的格子-Boltzmann模拟

格子-Boltzmann数值模拟方法(LBM),在最近十几年来得到迅速发展。本文发展了LBM的流动与传热模型,并对二维平板通道中的流动与传热进行了模拟,采用密度分布函数得到速度场,用单独的内能分布函数得到温度场,并与传统FVM方法所得到的多个特征量结果进行了比较,模拟结果与FVM解均吻合很好。鉴于LBM边界条件处理简单和易于实施等特点,该方法可望成为求解流动与传热的一种有效数值模拟手段。     

螺旋折流板换热器层流流动与换热的数值模拟

应用多孔介质和分布阻力模型对一螺旋折流板管壳式换热器的壳侧层流流动与换热进行了三维数值模拟,并与该换热器的实验研究结果进行了对比分析,符合程度良好.证明了该方法能有效地模拟螺旋折流板换热器的流动和换热特性.     

翅片管束式管壳式换热器三维数值模拟研究

本文提出了运用多孔介质模型、分布阻力模型和k-ε湍流模型对壳侧为翅片管束的壳管式换热器壳侧速度场与温度场进行三维数值模拟的方法,并对一相应类型换热器壳侧的流动与换热进行了数值模拟,得出了壳侧流场参数的图示以及壳侧进出口压降,温差,换热量随壳侧Re变化的特性曲线。     

水平内微肋管局部凝结换热性能实验与数值求解

以Ｒ１１为工质，蒸汽凝结压力为１４７－２６５ｋＰａ，质量流率４ｔｙ１５３ｋｇ／ｍ２ｓ，本文对二维内微肋管和三维内微肋管水平管内凝结分层流区局部换热系数进行了系统的实验。与光管比较，二维内微肋管和三维内微肋管局部凝结换热系数分别提高了１４７－７８３％和２６１－９９７％。本文首次从理论分析入手建立了二维内微肋管水平管内凝结分层流区局部换热系数分析模型并进行了数值求解。计算结果与本文实验相当吻合。     

交叉三角形波纹板流道在过渡流状态下的传热与阻力特性

交叉三角形波纹板流道中流动常处于过渡态。本文研究了交叉波纹板中的周期性完全发展流动及热传递。利用周期性降低几何流道的复杂性以及简化模拟对象。为了模拟这个拓扑结构中的过渡流,利用了已经验证的低雷诺数k-ε,湍流模型来说明流动中的湍流流动。得到了三维复杂计算区的温度、速度以及湍流场。计算了在恒壁温和恒热流密度两种边界条件下的摩擦系数和平均Nusselt数及其与雷诺数的关系。湍流中心从上层壁面的波纹处移向下层壁面的波纹处并逐步增强。     

微细管内超临界二氧化碳冷却换热研究

本文对超临界二氧化碳在微细管内冷却对流换热进行数值模拟研究,分析不同流动方向和管径大小对超临界二氧化碳对流换热的影响,考察管内局部流体温度、管壁温度以及无量纲温度分布的变化。湍流模型采用低雷诺数YS模型。研究表明,在LPV范围比较大的截面,超临界二氧化碳局部换热系数达到最大值,同时管内传热受流动方向和管径的影响均较大。