地源热泵地下埋管换热性能测试装置

介绍一种地源热泵地下埋管换热性能测试装置及测试方法,并对该装置的用途进行了分析讨论。     

地下换热管冻胀变形实验研究

针对地下换热管0℃以下低温运行工况,开展土壤冻胀挤压换热管变形的实验研究.本实验以U型换热管为例,基于变温运行模式,应用冻结锋面追踪和应变测试手段,研究冻结区发展和管截面变形特性,以及换热管初始变形对其冻胀变形的影响.研究表明,土壤冻结区不均衡发展,发展速度逐渐降低;受其影响,管截面呈现椭圆化变形,变形程度随冻结区发展而不断增大,且增大速度逐渐降低;初始变形可使换热管在冻胀过程中变形程度增加.     

地下换热器结构热形变实验与数值模拟研究

针对地下换热器结构热形变开展数值模拟分析和实验研究,利用有限元法对竖直式换热管进行热应变和热形变数值计算,并结合实验验证数值方法的有效性.提出地下换热器结构的热形变、热应变计算方法,通过材料本构方程描述和几何模型建立,并着重研究具有初始弯曲形态换热管的热形变规律,以及对回填材料接触面的热挤压作用,得到了回填材料接触面特征边位移变化规律以及横断面上的塑性应变分布,为进一步探究回填材料接触面的热隙现象和分析换热衰减失效性奠定基础.     

U形管地下换热系统的传热数值模拟

土壤源热泵是地源热泵中最常见的应用形式,是高效节能、绿色环保的供暖和制冷方式。其换热器大都采用竖直U形地埋管。据此,我建立了竖直U形地埋管与土壤的三维传热模型,模拟了U形管内流体的传热、U形管与土壤的传热和土壤的温度场。本文所建的模型考虑了U形管的实际形状,采用GAMBIT为建模软件,FLUENT为计算软件。管内流动状况与实际物理、几何条件完全符合,这与以前研究者将U形管两只管腿等效为柱热源的数学模型相比有质的改进。通过分析这些模拟数据可以得出对土壤源热泵工程设计有指导作用的结果。     

强化热端换热对涡流管性能影响

涡流管内部能量分离导致的外层高温流体与内层低温流体的热量交换,影响了制冷效果.为此,基于对流传热原理,设计了一种强制冷却的涡流管结构,在涡流管的热端外加冷却水腔,通入循环水对涡流管外壁进行冷却.通过实验和数值模拟的方式,研究不同结构参数和操作参数下,冷却热端外壁面对涡流管制冷性能的影响.结果表明:与传统涡流管相比,强制冷却能够削弱外层热气对回流冷气的影响,提高涡流管的制冷性能.阿基米德螺线型喷嘴较直线型喷嘴的提升更明显,最大单位制冷量达到12.53 kJ/kg.在压比为2、3和4的条件下,强制冷却涡流管的制冷性能均有提升.强制冷却涡流管的单位制冷量随热端管长径比的增加而升高,等熵效率最高可以达到34.1％.     

回旋管氧化铍输出窗的热及形变分析

输出窗是回旋管非常重要的部件之一,它的好坏对回旋管的功率容量、可靠性以及使用寿命等性能有直接的影响.在输出窗输出TE01模式的情况下,以氧化铍为输出窗窗片的材料,先进行理论分析,然后在ANSYS软件里建立了输出窗的有限元模型,进行了稳态热及形变分析.仿真结果表明,氧化铍的导热性能非常好,适合作大功率微波器件的输出窗片.     

废热锅炉换热管开裂原因分析及处理方法

硝铵厂合成氨系统以焦炉煤气为原料生产合成氨,二段转化炉废热锅炉是净化车间转化系统关键设备之一.该设备通过回收利用二段转化炉出口900℃的高温气体的热能产生2.5 MPa蒸汽供生产使用,用以调节转化气的温度,满足生产要求.因此,该设备的安全、稳定运行对整个合成氨系统的正常生产具有重要意义.     

西安中深层同轴套管换热井取热能力及热影响半径

深井换热技术是目前公认最环保的地热能开发利用技术,以同轴套管换热井最常见,取热能力和影响半径是这一技术推广过程中存在争议且急需解决的问题。以西安草滩2500m深同轴套管换热井为研究对象,基于实测地层温度和围岩热物性参数,通过原位测试及数值模拟技术,分析换热井的取热能力,探讨换热过程中围岩地层温度变化特征及范围。结果表明:目标换热井30年可持续取热功率可达350kW,平均延米140W/m;围岩地温衰减程度和范围随着取热功率增大而增大;换热井不同深度影响半径不同,深部地层整体大于浅部,350kW取热功率下取热30年最大地温影响半径可达110m。     

热水解污泥在扭曲管中流动换热的数值模拟

采用数值模拟方法研究了热水解污泥在扭曲换热管中的流动换热特性,分析了扭曲管的强化传热机理.获得了扭曲管不同纵横比和扭曲比条件下的温度场与速度场分布,阐述了不同雷诺数对流动传热的影响.该结果与传统光滑圆管的流动换热特性进行了比较,研究结果表明,扭曲管产生的旋流和二次流可以有效地提高换热效率,但是也增加了流动阻力.另外,综合换热因子随着扭曲比的增大而减小,随着纵横比先增大后减小,在纵横比为1.96时达到最大.与传统光滑圆管相比,发现在低雷诺数(小于5 000)情况下扭曲换热管具有更高的换热效率.     

换热管固有频率计算方法

采用有限元分析软件ANSYS计算某管壳式换热器的换热管的固有频率,将其计算结果与采用相关标准(GB 151-1999和TEMA)和经验公式(Macdaff-Felga法)计算得到的固有频率结果进行分析比较.结果表明,采用有限元法计算得到的固有频率与采用GB 151-1999标准以及Macdaff-Felga法的计算结果保持一致,采用TEMA标准计算的固有频率结果小于采用其他几种方法计算的结果.另外,有限元法的计算结果显示,折流板的一阶频率在管子的一阶频率和二阶频率之间.     

换热器换热管失效分析

采用金相、SEM等手段分析了甲醇换热器的失效原因。结果表明：换热器的失效是由于腐蚀介质及铁胀时产生的残余拉应力的共同作用，碳含量偏高出现的晶间腐蚀产生裂纹并扩展，从而产生开裂。     

波纹换热管强度研究

对φ32/φ25波纹管进行了三维有限元法分析,研究了波形周向、经向与径向等三向应力变化规律.结果表明,波纹管的最大应力为周向应力,是相应坯直管的1.99倍.最大周向应力与最大周向应力均出现在波谷过渡处附近,且在管的 厚度方向有应力梯度存在.计算结果与实验值吻合较好.     

呼图壁地下储气库地表形变模式与机理研究

为探究地下储气库区域地表形变时空分布特征及影响因素,利用Sentinel-1A升轨合成孔径雷达影像,基于小基线集雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术提取了2017年3月-2019年5月呼图壁地下储气库的时序地表形变信息.结果 表明,在时间上,每年4月至10月注气阶段储气库地表靠近卫星约10～30 mm;同时,在夏季...     

内插中心斜杆换热管的换热性能

在热传递技术的被动改进中,在管中使用插入物是当今一种非常普遍并且具有很大实际作用的改进技术。内插中心斜杆换热管可以使管内实现类似于优化流场的多纵向涡旋流,使换热管在流动阻力增幅不大的情况下换热性能得到有效提升。利用数值模拟方法对内插中心斜杆的换热管进行研究,探求斜杆数目、节距、直径等参数的变化对换热、阻力特性的影响。结果发现:内插中心斜杆换热管的换热性能远优于光管的综合换热性能;内插中心斜杆换热管的努塞尔数随着斜杆数量的增多而在一定范围提高,压降随着斜杆数量的增多而增大,斜杆数量为3时,内插中心斜杆换热管的综合换热性能较好;努塞尔数和压降随着节距的增大而减小,斜杆节距为20 mm时,内插中心斜杆换热管的综合换热性能较好;努塞尔数和压降随着斜杆直径的增大而增加,斜杆直径为2.0 mm时,内插中心斜杆换热管的综合换热性能较好。     

列管式废热锅炉换热管烟气传热特性数值模拟及分析

采用气固两相流对废热锅炉的换热管传热特性进行数值计算,分析了管径、流速对传热的影响。其中连续相采用Realizable k-ε模型求解,颗粒相采用DPM模型求解,并且考虑了颗粒的辐射特性及其与离散相间的双向耦合;采用DO模型计算辐射方程。     

换热器管板与换热管焊接常见质量问题的防止

在化工生产设备中,换热器占很大比例,约占设备投资的20%～40%;换热为化工最基本的单元操作,换热器完好与否对化工生产影响巨大.管壳式换热器因其结构坚固、适应性大、制造工艺成熟等优点成为主要化工换热设备.换热器由于处于受压、介质有腐蚀性、流动磨蚀,尤其是固定管板换热器,还有温差应力,管板与换热管连接处极易泄漏,导致换热器失效.     

冷凝器换热管泄漏事件分析

某电厂突发冷凝器钛管泄漏事件,通过覆膜查漏、涡流检测、内窥镜检查等一系列手段找到漏点。数年前国内另一电厂已发生类似事件,分析为流体弹性不稳定引起的管束振动,长期振动造成疲劳,甚至钛管间相互发生碰磨,最终导致断裂。为减少该类事件的发生,电厂已采取了一系列的防范措施。     

中间热交换器换热管热应力分析

由于中间热交换器尺寸大,且工作温度高等特点,将导致其内部换热管上下端温差大,因此换热管的热应力是换热管应力的主要组成。在中间热交换器中换热管的热补偿方式非常重要,该文针对不同换热管热补偿结构,进行热应力计算和分析,得到不同的热补偿方式对换热管应力的影响趋势,并根据标准对换热管应力进行评价,为后续开展的管接头结构设计与中间热交换器管束结构设计的匹配提供输入。     

无尽的地下热

冷水多还是热水多?在炎热的夏季,人们都喜欢涌向水边去。山间的清泉、越野的河流,湖畔、海滨,对苦于暑威的人都发出美妙的诱惑力。当冬季初降,最容易引起人们对严寒来临的预感的,也往往是那首先出现在水面上的薄脆的浮冰。因此,自然而然的,大家都以为,水,大自然提供的水,通常总是冷的。不错,地球上也有沸腾的温泉;可是,那又有多少呢?它们东一处、西一处,相距很远,只是在有活火山的地区或是发生过地震的地区才出现。这些寥寥可数的温泉,比起遍布地球面积三分之二并渗透地下的毫无热气的水来,真是微不     

单井循环地下换热系统CFD模拟研究

为了探索循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井的系统特性,本文利用已验证的数值模型,通过改变初始地温和热源井抽水流量分析各系统的影响情况,并研究了这3种单井循环地下换热系统含水层压力场变化和抽水流量对填砾抽灌同井含水层温度等值线运移的影响.结果表明,提高初始地温能够显著提高热源井的抽水温度和累计取热量,填砾抽灌同井所受影响最大;增大抽水流量使得3种热源井的抽水温度降低,换热量显著增加;当抽水流量从0.34m~3/h增大到0.96m~3/h,3种热源井的累计取热量分别增加2 725.2、3 569.8和3 606.9kJ;当抽水流量为0.96m~3/h时,抽灌同井和填砾抽灌同井的累计取热量分别为循环单井的1.5倍和1.7倍.循环单井的压力场分布呈现"漏斗形",抽灌同井和填砾抽灌同井的压力场,均被含水层中心线处的压力等值线分为上下两个半"椭圆形".