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《青岛理工大学》 2015年
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近海岸浅滩毛细管前端换热器传热特性研究

张洪涛  
【摘要】:海水源热泵系统利用海洋中蕴藏的资源,具有良好的经济效益和环保效益。寻找一种换热效率高、造价较低且能应用于多种不同海域的换热系统是目前海水源热泵应用需要解决的主要问题。目前常用的海水源热泵的取热模式有海岸井取水取热模式、抛管式换热器取热模式和直接取水取热模式,但这几种模式受海岸地质、安装位置以及海洋生物等因素的影响。在工程实践中,毛细管换热器以其换热面积大和传热效率高逐渐受到业界人员的重视。本文提出一种新型的海水源热泵系统,将一种网箱式毛细管换热器埋置于近海岸浅滩中作为前端换热器,可以很好地解决换热器腐蚀、造价高等固有问题,而且不受地质影响,缩短输送距离,有利于热泵系统节能运行。但其传热特性对系统的设计和运行至关重要。本文的研究内容如下:首先,通过文献查阅等途径确定海底恒温层深度、海底恒温层温度、海底沙层土壤热物性参数、管内换热介质与毛细管换热器内壁和海水底层与沙层土壤的对流换热系数等参数。对毛细管前端换热器传热模型进行简化,建立毛细管前端换热器传热数学模型。其次,根据可行的布置方案,然后利用CFD数值模拟软件建立三维模型,确定三维模型的边界条件,根据获取到的相关物性参数进行数值模拟,得到毛细管换热器在不同埋深、不同敷设层数的换热器进出口温度分布。最后,对数值模拟结果进行分析,评价埋置于近海岸浅滩作为海水源热泵前端换热的毛细管换热器的传热特性,为埋于海底沙层土壤中的毛细管换热器应用于海水源热泵前端换热提供指导。
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