竖直U型地埋管传热性能数值模拟

摘要

对土壤源热泵系统在制冷季中垂直U型地埋管的传热性能进行数值模拟,揭示U型管入口水温、入口流速和回填材料导热系数对地埋管传热性能的影响规律.计算结果表明:在30～60℃的入口温度范围内,当雷诺数从3 000提高到11 000时,会使地埋管热流量增大10～23 W,但会导致流体进出口温差降低0.2～1.34℃,在工程应用中流体进口流速要控制在一定范围内.水的入口温度和雷诺数分别为45℃和7 000时,回填材料导热系数从0.5 W/m·K增大至2.5 W/m·K,U型地埋管的热流量增大了将近2倍,也就是说在工程应用中,如果在回填土中掺混一定比例的保水材料将会增强埋管换热,并防止埋管长期运行时由于土壤本身保水性差使得土壤板结从而导致埋管失效.模拟结果与实验数据进行对比吻合较好.