水平spiral型地埋管换热器传热特性的数值模拟及实验验证

基于COMSOL软件建立了水平spiral型地埋管传热三维数值模型,研究了线圈直径、运行模式、土壤类型、地下水渗流以及长期运行工况对其传热特性的影响。结果表明:线圈直径的增大可以提高地埋管总换热量,但会导致单位管长换热量的降低及土壤热影响范围的增大;在以24 h为周期的间歇运行模式下,开启时间越长,地埋管日平均换热量下降幅度越大,水平方向热影响范围越大;从换热性能的角度,岩土最大,黏土最小;但从土壤热影响范围的角度,黏土最小,沙土最大;地下水渗流速度的增加有利于强化地埋管的换热性能,且相对水平方向,竖直方向上的地下水渗流强化换热性能效果更为明显;全年运行工况下,间歇运行比连续运行更有利于土壤温度的恢复,从而可提高水平spiral型地埋管的换热性能,且两种模式在全年运行结束后均不会存在冷热堆积现象。实验验证表明:换热量与土壤过余温度的实验与模拟值吻合较好,其实时误差分别在12.3%、10.4%以内,平均相对误差分别为5.4%、8.1%。     

三种垂直埋管土壤热交换器冬季供暖的实验对比研究

本文提供了测量垂直埋管土壤热交换器换热量相对精确数据的实验过程,并对高密度聚乙烯单U型管、高密度聚乙烯 不锈钢单U型管、高密度聚乙烯双U型管三种管型布置进行了实验对比研究。对在北京南部自主建立的地源热泵实验系统的垂直土壤热交换器的换热量、土壤热交换器的进出口水温、三种管型布置供水温度的下降速率进行了实验和分析,相信本文结果对于地源热泵理论研究及工程设计具有一定的参考价值。     

埋管冷凝CO2制冷系统实验研究

为研究采用地埋管为冷凝器的CO2制冷系统性能,对系统进行实验研究,监测系统运行时各项参数以及地下土壤温度变化并记录.结果 显示:常温带附近测点处(10 ～80 m)的土壤温度可以长期维持在15 ℃附近,因此更有利于CO2的冷凝温度压力处于亚临界状态.浅层土壤温度由于处于变温带附近测点处(2 ～4 m)容易受到环境温度的...     

U型管地下换热系统非稳态传热数值模拟

地下换热器是地源热泵系统重要的组成部分,单U型管是当前广泛使用的地下换热器形式。本文建立了单U型管地下换热器的真实尺寸三维数值模型,通过模拟结果同试验实测数据的对比,验证了模型的正确性。本文随后对单U型管地下换热器在冬季工况下连续运行和间歇运行的换热率进行了数值计算,得出了换热率随时间变化的规律。本文还对连续运行工况下U型管作用半径随时间变化的规律进行了研究。本文得出的结果可以用来指导地源热泵工程的设计。     

地源热泵U形换热器数值模拟

以地源热泵系统U形地埋管换热器为研究对象,主要研究其温度场对周围土壤温度的影响,并通过An-sys软件对地埋管换热器的温度场进行了模拟.结果表明,中心距为2.5 m的地埋管换热器对土壤温度有一定影响.若中心距过小,则会影响U形管的换热;反之,土壤面积将得不到充分利用.     

流化床埋管磨损的实验研究

本文对流化床内埋管的布置与磨损的关系进行了实验研究和理论分析，得到了管束的节距和布置高度对磨损特性的影响规律，并据此提出了埋管的防磨原则。实验表明，只有满足一定的条件，最大的埋管磨损速率才可能出现在底排管上，顺列管束才可能比错列管束磨损轻。     

内螺旋肋管流动与传热特性的实验研究

对六种内螺旋肋管进行了流动与传热的实验研究,实验管内径为16．25-16．69 mm,内螺旋肋高为0．28-0．44 mm,螺旋肋牙数为40-45,螺旋角为43°-45°．研究表明,内螺旋肋管可以有效地强化传热,本文所研究的管型的传热强化倍率为1．67-2．99．比较了两种评价内螺旋肋管性能的方法．用Webb模型及Ravigururajan模型对内螺旋肋管进行了性能预测并与实验值进行了比较．两个模型的预测值与本试验结果有较大偏差,相对而言,传热模型稍优．     

非均匀布风对流化床埋管换热特性的影响

非均匀布风对流化床埋管换热特性有一定的影响,埋管的对流换热系数不仅是埋管所处换热区流化速度的函数,而且与相邻的流动区流化速度有一定关系。本文通过试验研究了埋管换热系数同换热区以及流动区流化速度之间的关系：换热系数变化的趋势及数值的大小与鼓泡床有明显不同,较大的流动区流化速度（６．０ｕｍｆ～２４．０ｕｍｆ）直接影响换热区埋管的换热系数,换热系数同流化速度之间较为平缓的关系便于利用埋管进行非均匀布风流化床中浓相床区温度的调整与控制。     

地埋管换热特性实验研究

使用恒温循环媒介,利用热平衡原理,建立了单U型管模拟实验装置,对埋管与岩土间的热传递进行了实验。实验表明,在距埋管较近的范围内,岩土层有较快的温度相应速率,而在较远的范围内,岩土层的温度相应速率较慢。通过埋管换热器传热性能实验,利用线热源模型得到了实验岩土的热导率。     

螺旋肋片换热器强化传热数值分析及实验

为了研究螺旋肋片换热器的综合性能,建立了单周期三维模型,通过模拟得到了螺旋肋片换热器壳程内流场和温度场,并分析了换热器综合性能的影响因素.在相同的工艺条件下,完成了螺旋肋片和折流杆两种换热器的综合性能对比实验.结果表明,前者比后者具有较高的传热系数和较低的压降,数值结果与实验数据吻合较好.螺旋肋片换热器结构较简单,综合性能优于同类换热器,具有良好的工程应用前景.     

喷淋吸收过程模型及实验研究

开式循环吸收式热泵是用于HAT循环烟气水回收的新型技术手段.本文以喷淋吸收器为对象,对应用氰化钙溶液的吸收过程进行了研究.首先通过理论建模预测了吸收过程的温度及浓度分布,并且就温度及浓度等参数的影响进行了分析;其次对喷淋吸收过程进行了实验研究并与冷却水喷淋减湿进行对照,结果表明要达到相同的吸收效果,冷却水流量要多于溶液流量5倍以上.     

过热蒸汽型复合换热器传热与振动特性分析

本文以山西某热电厂用过热蒸汽型换热器为研究对象,通过理论分析和数值模拟得到新型复合流程换热设备的传热和振动特性.分析结果表明复合式换热设备能适应热源为过热蒸汽时的换热工况,具有热能利用率高、无二次蒸汽损失的传热特征.在该类换热设备设计中应注意主换热器中过热段的强化传热以及副换热器中壳程流速的选择,以确保其正常的传热和振动特性.基于振动特性分析,给出了预防换热管束振动的可行建议和措施.     

螺旋折流片强化壳侧传热的四管模型数值模拟

针对螺旋折流片管壳式换热器的正方形布管方式,建立了相间套螺旋折流片的四管数学物理模型,利用FLUENT软件对该模型的流动与传热情况进行了数值模拟;并与光滑通道中及单管螺旋折流片模型的流动和传热结果进行了对比.结果显示旋向相反的相邻螺旋折流片所诱导的两股旋流通过相互作用可提高通道内流体流速,并有效地形成对相邻传热管外的斜向冲刷,这对于减薄边界层,促进近壁流体与主流区流体的动量和质量交换进而强化传热有明显的作用,算例显示其传热系数可比相同尺寸的光管通道中的情形提高约44%～57%.     

地热换热器的传热分析

本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究:提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,考虑流体工质在深度方向上的温度分布,给出钻孔内热阻的解析表达式;求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解;导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型,并已应用于工程设计和模拟。     

正六边形板式换热器传热和流动特性研究

本文研究了一种具有球面肋的正六边形板式换热器,分别对其两流体和三流体换热的情况进行数值模拟,讨论了其在顺流和逆流状态下的性能.与60°的人字形板式换热器进行比较,正六边形板式换热器在单位压降下的综合传热性能较优.本文还拟合了传热准则方程式和摩擦系数方程式.结果表明,该种新型板式换热器结构紧凑,布置灵活,具有好的综合传热...     

螺旋折流片换热器壳侧传热与流动的数值模拟

提出了一种强化管壳式换热器壳侧传热的螺旋折流片式换热器新方案,该方案在部分管子上套上螺旋折流片,不仅强化传热,而且对相邻管子形成支撑;利用FLUENT流体计算软件对同心套管螺旋折流片式换热段的壳侧流场、温度场进行了数值模拟,并讨论了螺旋角对其强化传热和阻力性能的影响。结果显示螺旋折流片诱导的涡旋流动对于减薄边界层,促进近壁流体与主流区流体的动量和质量交换进而强化传热有明显的作用,传热系数可比光管提高约40％-100％,但其流动阻力也将增大。     

热声换热器的工作机制及换热特性研究

基于弱非线性热声理论,对热声换热器的换热特性进行了理论研究.获得了平行平板通道内二阶周期平均热流的解析解,并指出存在临界声导率比的模|Ya|_(cr)~I,使得二阶周期平均热流为零.当实际声导率比的模大于|Ya|_(cr)~I时,振荡流体从外热源吸热,为吸热器;当实际声导率比的模小于|Ya|_(cr)~I时,振荡流体向外放热,为放热器.获得了平行平板通道内二阶周期平均温度的解析解.计算分析了工作流体的物性参数、流动参数以及声导率比对二阶周期平均温度分布的影响,为进一步考察换热系数提供了依据。     

换热器集箱管组流动和换热分析

本文通过实验研究和理论分析，提出准确计算换热器集箱管组中流量分配的离散模型．应用离散模型对某台锅炉再热器的爆管原因进行分析，指出蒸汽侧流量偏差太大是造成超温爆管的主要原因之一．