套管式地下换热器传热模型及其特性分析

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1、万方数据第37卷第5期Z007年9月吉林大学学报(工学版)JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)V01．37No．5SeDt．2007套管式地下换热器传热模型及其特性分析江彦，高青，李明，崔淑琴(吉林大学热能工程系，长春130022)摘要：通过对套管式地下换热器传热过程的分析，在已有套管式地下换热器传热模型基础上，考虑管内流动和传热，提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型，并利用有限元数值计算方法进行了传热特性的分析。讨论了埋管管径组合和流体

2、流速对流体出口温度及单位埋管换热量的影响。此外，还系统地研究了连续运行模式和可变负荷运行模式的地下传热特性，阐述了地下换热器高效运行的控制策略和影响。关键词：动力机械工程；储能技术；套管式地下换热器；耦合传热模型；传热分析中图分类号：TK512文献标识码：A文章编号：1671—5497(2007)05—1034一05MotIelingforcoaxialtubesundergroundheatexchangerandanalysisofheattransferJiangYan，GaoQing，LiMing；CuiShu+qi

3、n(D已pnr￡mP咒fo，丁hPr打znZE咒已rgyE咒gi咒已已ri729，JiZi订U，ziwrsi￡y，C^盘咒gc矗“起，130022C^i行以)Abstract：Toanalyzedeeplytheheattransferofthecoaxialtubesundergroundheatexchanger(UI_IE)，anewmodeltocouplet11efluidflowinthecollectingtubesandtheheattransferbetweenthetubesandthesoilwaspr

4、oposedbasedontheexistingequivalentmodel．TheheattransfercharacteristicsandtheperformanceofthecoaxialtubesUHEwereanalyzedbymeansofthe“niteelementmethod．Theeffectsofthesizeoftheburiedtubesandtheflowvelocityinthetubeonthefluidtemperatureatthepipeoutletandtheheatexchang

5、eperunitpipe．1Ⅵoreover，theundergroundheattransfercharacteristicsundertwokindsoftheoperationmode，thecontinuousoperationmodeandthevariableloadoperationmode，werestudiedsystematically．TheeffectofthecontrolstrategyontheoperationoftheUHEwasdiscussedandacontrolstrategyfor

6、theefficientoperationoftheUHEwaspresented．Keywords：powermachineryandengineering；techn0109yofenergystorage；coaxialtubesundergroundheatexchanger；couplingmodelofheattransfer；heattransferanalysis地能利用中的地源热泵以及地下蓄能是一种高效节能、清洁无污染的可再生能源利用技术，它具有很广阔的应用前景和发展潜力，越来越多地被建筑和公共设施的冷暖环

7、境供应所采用。但是，较高的初投资预算和地下换热器较大的设计偏差一直困扰地下换热系统的应用和发展。收稿日期：2006—11—21．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50576030)．作者简介：江彦(1976一)，女，博士研究生．研究方向：地下强化传热与蓄能．E-mail：jiangyanl2@126．com通讯联系人：高青(1961一)，男，教授，博士生导师．研究方向：可再生能源及其高效利用．E—mail：gqing@jlu．edu．cn万方数据第5期江彦，等：套管式地下换热器传热模型及其特性分析。1035‘Cane和Fo

8、rggas[13曾总结地下换热器的应用情况，指出一般的设计尺寸往往都要超过实际情况10％～30％，但却造成投资增加。长期以来，研究者们都非常重视相关问题的研究，提高地下换热器的设计准确度，促进地能利用和发展。对地源热泵传热模型的研究主要集中在Kelvin线热源及Carslaw和Jaeger