太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱地埋管換熱器數(shù)值模型適用性研究

【摘要】：太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱供熱系統(tǒng)將太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能跨季節(jié)利用的目的。本文旨在對(duì)基于太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱供熱系統(tǒng)的不同地埋管換熱器數(shù)值模型的適用性進(jìn)行研究,建立了地埋管換熱器的當(dāng)量單管數(shù)值模型、三維軸向壓縮數(shù)值模型以及三維軸向壓縮分層數(shù)值模型;為了研究地埋管換熱器管間熱短路現(xiàn)象,本文建立了用于衡量地埋管管間熱短路程度的地埋管換熱器的理想狀態(tài)模型。在建立三維軸向分層數(shù)值模型時(shí),按照土壤的導(dǎo)溫系數(shù)將鉆井外土壤沿縱向分為五層或者十層,并且將軸向分五層模型與軸向分十層模型進(jìn)行了對(duì)比,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn):若系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行,模型軸向分五層或分十層的偏差將低于0.29%?？紤]到前期準(zhǔn)備工作量等因素,本文確定的分層模型中把土壤軸向分為五層。本文以坐落于天津市北辰區(qū)的河北工業(yè)大學(xué)節(jié)能中心的太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱供熱系統(tǒng)的工程實(shí)例為背景,將實(shí)驗(yàn)所采集的數(shù)據(jù)擬合為FLUENT數(shù)值軟件的入口邊界條件進(jìn)而對(duì)所建成的地埋管換熱器的當(dāng)量單管數(shù)值模型、三維軸向壓縮數(shù)值模型以及三維軸向壓縮分層數(shù)值模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果發(fā)現(xiàn)地埋管換熱器的三種模型均存在實(shí)際意義,三維軸向壓縮分層數(shù)值模型相較于所建立的其它兩模型更加貼近實(shí)際。本文在不同工況下對(duì)所建立的地埋管換熱器數(shù)值模型以最貼近實(shí)際的地埋管換熱器三維軸向壓縮分層數(shù)值模型為基準(zhǔn)進(jìn)行偏差對(duì)比,進(jìn)而研究模型的適用性。最終結(jié)果表明:地埋管換熱器的當(dāng)量單管數(shù)值模型適用于U型管入口溫度為40℃、50℃、60℃、80℃,入口流速為0.3m/s、0.5m/s的初運(yùn)行系統(tǒng);地埋管換熱器的三維軸向壓縮模型與三維軸向壓縮分層模型的偏差為一定值;三維軸向壓縮模型適用于所有工況下的系統(tǒng)。另外本文以U型管管間溫度分布為判據(jù)研究了地埋管管間熱短路現(xiàn)象。研究結(jié)果表明:U型管入口溫度越大、入口速度越小,U型管管間越容易發(fā)生熱短路現(xiàn)象;回填材料及土壤導(dǎo)熱系數(shù)越大,U型管管間越容易發(fā)生熱短路現(xiàn)象。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱 適用性 三維數(shù)值模型 軸向壓縮 分層 偏差對(duì)比
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU83

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