地源热泵空调系统热平衡及土壤温度分布实验研究

本文利用地源热泵空调系统的全年运行实验结果,研究了地埋管换热器与周围土壤的热量交换以及土壤的温度变化。实验结果与理论计算表明,由于采用热回收技术,该系统可减少33．7％的热量排放。连续运行一年后,土壤的平均温升为0．7℃,解决了夏热冬冷地区地源热泵空调系统的土壤热平衡问题。     

地下跨季节复合储热系统热扩散机理研究

本文将地埋管储热和水箱储热相耦合,组合成了新型地下跨季节复合储热系统,结合实验研究和数值计算的方法开展了热扩散机理与储/释热特性的研究。结果表明,储热阶段,地埋管储热起到"热屏"作用,抑制了水箱储热模式的热量向外围扩散;释热阶段,水箱储热有效回收了地埋管储热释放到土壤中的热量,增大了释热量。并结合热储存率和利用率定量分析了热量扩散程度,复合储热模式的热储存率和利用率均高于传统水箱储热模式和地埋管储热模式,热量得到了更高效的储存和再利用,其中复合储热模式效率为67.29%,水箱储热模式和地埋管储热模式分别为36.6%和26.79%。在一个周期结束后,复合储热体温度分布更加均匀,且储热体整体温位水平较高。     

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.     

土壤源热泵在合肥地区的应用研究

介绍了土壤源热泵的工作原理,探讨了土壤源热泵空调应用于中央空调系统的设计方法,以及其主要部件地埋换热器的埋管方式、结构、管材、运行等特点。实验研究了合肥地区夏季不同运行模式下地埋换热器的换热性能以及换热器周围温度场的变化情况,最后利用有限元分析软件ANSYS对地埋换热器运行一个夏季后周围土壤温度场进行了模拟。     

基于负荷自适应分配的地埋管换热器传热分析

本文采用自适应负荷法分析地埋管换热器长期运行时各埋管换热量、进口水温及土壤温度分布情况,并与目前广泛应用的均分负荷法进行对比。自适应负荷法计算结果表明各埋管换热量并不相同,呈中心区域低周边区域高的分布趋势,长期运行后土壤温度分布仍较为均匀,中心区域土壤冷热量累积较周边区域并不十分明显;均分负荷法采用各埋管换热量相同的假设与实际不符,导致其计算的各埋管进口水温明显不同的结果与实际不符。采用均分负荷法计算结果显示埋管中心区域冷热量累积严重,这与自适应负荷法得到的结果存在显著差异。分析认为,自适应负荷法计算结果更可信。     

地源热泵地埋管换热量的研究

地源热泵地埋管换热器的换热量,不仅直接关系到这一能源方式的可行与否,还对系统形式,运行管理方案产生重要的影响,因而对任何一个工程都必须尽可能精准地确定它.试验使用人工冷热源模拟空调负荷,对某医院的地源热泵地埋管分别进行了冬季和夏季工况的换热量测试.并将依据测试数据计算所得结果与理论计算结果进行比较,最终得到该工程可信的...     

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.     

不同运行模式下土壤-空气换热器热性能研究

基于多孔介质传热传质理论,建立了二维非饱和土壤耦合热湿迁移的数学模型。基于有限体积法,利用FORTRAN语言开发了二维椭圆型传热传湿计算程序。利用自编程序对不同运行模式下的土壤-空气换热器系统进行了全面的数值研究。连续模式下系统连续运行24 h;间歇模式1下系统运行60 min,然后停止运行30 min;间歇模式2下系统运行60 min,然后停止运行60 min.结果表明,在连续模式下较高含湿量的土壤比较低含湿量的土壤的系统热性能提升20.13%,含湿量较低的土壤在间歇模式下运行系统热性能较连续模式提升12.7%。     

板式换热器强化传热数值研究及热阻分析

以工业广泛使用的板式换热器为研究对象,模拟了人字型波纹板片和凹坑型板片内的流动和换热,得到了平均努塞尔数Nu、阻力系数和综合传热性能因子随雷诺数Re的变化,分析了凹坑深度对换热性能的影响。相同工况下,人字比凹坑型板片的换热效果好但阻力大,故后者综合性能更优。相同来流速度下,凹坑深度越小,综合传热性能越优。同时,对凹坑板式换热器的热阻分析表明,换热温差给定时,热阻越小,换热量越大,因此热阻也可以评价板式换热器的性能。     

管排数对翅片管蒸发器换热性能影响的仿真计算

通过对翅片管蒸发器建立集中参数模型,研究了管排数对变频空调蒸发器换热性能的影响。研究结果表明,管排数增加,总换热量的增加并不显著,但管排数每增加一排平均每排管的换热量减少18%左右;风机功率越大,达到最大换热量的管排数也越多。     

热管型散热器换热性能的实验研究及数值模拟

本文对一种可用于LED组灯源的热管型散热器在大空间自然对流条件下的换热性能进行了实验研究和数值模拟,主要研究了散热器倾斜角度对其换热性能的影响.研究结果表明:散热器的倾斜角度对散热器的换热性能有较大影响,散热器换热性能随倾斜角度的增加先恶化再变好,在倾斜角度为30°左右时其换热性能最差;在相同倾斜角度下,辐射换热量随加热功率的增大呈近似线性增大,但辐射换热量占总换热量的比例较小,在7%以下.     

机械式冷藏车蒸发器结霜特性的研究

机械冷藏车蒸发器结霜会增加传热热阻和减小换热量,必须对结霜过程进行深入了解。建立了一个机械冷藏车蒸发器结霜的数学模型,并计算了结霜量、蒸发器换热量随时间的变化过程。获得了各个入口空气参数对蒸发器结霜厚度和换热量的影响规律。研究发现结霜严重地影响了蒸发器换热性能。     

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.     

不同地下水流速对土壤源热泵系统运行的影响研究

利用Fluent建立土壤源热泵空调系统仿真模型,通过模拟结果与热响应测试所得结果的比较验证了模型的准确性。该模型耦合了土壤源热泵空调系统三大组成部分:负荷末端、热泵机组以及地埋管换热器。在此前提下,研究土壤源热泵空调系统中不同地下水流速工况下热泵机组COP的变化情况。结果表明,在常见的地下水流速0m/a至300m/a范围内,地下水流速越大,热泵机组COP越大,其中夏季制冷期间,当地下水流速从0分别增加到60m/a,100m/a,150m/a,200m/a,250m/a,300m/a时,机组COP分别增加11.54%,16.04%,19.91%,23.17%,25.50%,27.14%,从而减小了机组运行能耗。     

温差有效度——反映换热器经济性的物理量

基于对换热器换热特点的认识,引入了反映换热器经济性能的物理量—温差有效度,其定义为流体对数平均温差与入口温差的比值。温差有效度体现了换热器流体入口温差的利用程度,其值越大,每单位传热单元数承担的换热量就越大,换热器的经济性就越好。传热有效度和温差有效度实际上共同组成了一个平衡的换热器评价体系。具体地,借助于传热有效度和温差有效度,构建了评价换热器综合性能的目标函数。分析表明,同时考虑换热器的收益和经济性时,存在最佳的传热单元数使目标函数取得最大值,即换热器达到最佳综合性能。     

分相式热虹吸油冷却系统性能分析

对于螺杆式压缩制冷机组,润滑油的冷却是机组稳定、可靠运行的保证,而在几种冷却方式中,分相式热虹吸油冷却系统最适用于螺杆式压缩制冷机组。建立了分相式热虹吸油冷却系统的数学模型,研究了螺杆式压缩制冷机组的冷凝温度、液位高度差和连接管管径对系统换热性能的影响。结果表明:油冷却系统的换热量先随着液位高度差的增大而增大,然后保持稳定;连接管管径从32 mm变化至42 mm,油冷却系统的换热量提高12.2%～19.7%;冷凝温度升高会导致油冷却器内制冷剂的蒸发温度升高,削弱制冷剂和润滑油之间的换热能力,导致换热量降低。     

制冷用水平管降膜蒸发器换热特性数值模拟

水平管降膜蒸发器相比满液式具有换热效率高、制冷剂充注量少等优点。文中采用分布参数法建立水平管降膜蒸发换热模型,应用MATLAB软件,对换热管在理想条件下的换热特性进行了数值模拟。研究了光管及Turbo-BII管在管外无干斑发生换热条件下,管外降膜蒸发换热系数、管内对流换热系数、总换热系数、热流密度、降膜蒸发因子、以及换热管单元换热量沿管长方向分布规律,并根据计算结果分析了管间距对换热的影响。该研究为应用于制冷空调领域水平管降膜蒸发器的设计提供理论指导,促进其在制冷空调领域的推广应用。     

地上换热对岩土热响应测试的影响分析

建立了岩土热响应测试的三维数值分析模型,分析了不同情况下地上换热对岩土热响应测试结果的影响。结果表明;在相同条件下,埋管深度越小,地上换热引起岩土热响应测试结果的误差就越大;测试环境空气温度的波动会导致岩土热响应测试结果的波动;在实际工程应用中,可通过抑制载流体与地上环境之间一切形式的换热,来减少岩土热响应测试结果的误差。     

小管径三排管开缝翅片传热特性的实验与数值研究

本文对应用于二氧化碳跨临界空调制冷循环的三排管小管径开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验与数值研究,数值模拟结果与实验值的最大偏差仅为10%.此外,通过四种途径研究了倾角对换热的影响,发现倾角有利于换热强化但换热量的增加不及压降的增加.     

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...