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高温储热埋地换热器性能影响因素的数值模拟

刘让  
【摘要】:当前,“节能减排,促进绿色城市建设”已经成为建设和谐社会的核心主题,太阳能跨季节储热作为利用新能源的一种供热方式,在当今社会发展需求下,具有极大的发展潜力,而逐渐成熟的埋地换热器应用技术,使得用土壤埋管储热实现太阳能跨季节地下储热越来越受到人们重视。 本文利用数值模拟的方法研究了土壤高温储热过程中埋地换热器的传热过程及影响因素,建立了三维模型,进行了数值模拟计算,并通过模拟结果与工程数据的对比,在工况逐渐达到准稳态时,工程数据和模拟的数据几乎吻合,相对偏差不会超过1%,从而验证了模型的正确性。 太阳能在土壤中的存储与土壤的热物性有关,本文通过数值模拟研究分析了三种典型土壤在不同含水率下的温度分布、出口温度及换热量的变化,得到换热器热特性参数变化规律及适合长期储热土壤的评价参数。研究分析了高温储热埋地换热器的埋管深度、管间距等结构参数对换热性能的影响规律,得到了高温埋地换热器内的合理流速。对单U型埋管与双U型埋管的模拟结果表明,双U型埋管的换热性能比单U型埋管的高20%左右。对典型工况连续储热过程中土壤温度变化及总换热量的模拟分析,证实了土壤高温储热的可行性,并初步分析了取热过程中换热器在不同温度下的储热效率。


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