新型农村地源热泵地埋管换热器的传热模拟

[目的]更好地模拟地源热泵地埋换热器的换热状况。[方法]介绍了3种地源热泵地埋管换热器的传热模型(线热源模型、圆柱热源模型和Eskilson模型),以宁波市鄞州区冬天供热为例,选择适当的传热模型进行数据模拟,得出了地埋管周围土壤温度场分布。[结果]地源热泵系统连续运行一段时间后,地埋管周围半径为0.8 m的范围内温度场会呈现强烈的变化,该区域以外的地方温度变化越来越小,直至接近于土壤的原始温度;浅层地表土壤原始温度场分布与深度呈指数关系,当深度达到一定程度后,土壤基本上维持恒温状态,比当地年平均气温高1~2℃。[结论]该研究为新型农村地源热泵中央空调工程设计和运行提供了理论参考。     

石家庄地区地源热泵与太阳能复合空调系统的应用研究

针对我国北方地区地源热泵空调系统普遍存在的热平衡失调问题,设计了一款地源热泵与太阳能复合空气调节系统,并于2010年在石家庄市的老年公寓工程改造中应用。结果表明该系统效果良好,改造后比改造前地埋管换热器初始出水温度提高6℃;最低出水温度提高5℃;地源热泵机组能效比由1.67提高到3.82;冬季运行费用由20元/m2降低至11元/m2;该工程冬季总运行费用由5万元降低至2.75万元。该实例证明该系统结合了地源热泵和太阳能的各自优点,在石家庄地区应用效果明显,并且用于太阳能系统的初投资4.5万元一年后已收回成本,有推广应用的价值。     

地源热泵系统在输气站场内的应用及节能分析

输油气站内生活采暖和制冷设备大多是电暖器和空气源热泵,能耗较高.从节能角度出发,分析了地源热泵技术的工作原理、工作过程及其相对于空气源热泵的优势.以北京某输气站为例,根据站内地质、气候特征,按照埋地换热器、负荷、流量设计计算方法,确定设备型号、传热介质类型及地埋管布局,在输气站内设计建造地源热泵系统.按照有关标准,对该系统进行节能监测,并分析其节能效果,结果表明:与空气源热泵相比,该系统节能率为27.62％;与电暖器相比,节能率可达63.81％,节能效果明显,长期运行经济效益可观,具有推广应用价值.     

太阳能 地能热泵耦合系统在沼气工程厌氧发酵增温中的设计与应用

针对300 m3一体化厌氧罐设计一套太阳能 地能热泵耦合系统,以地源热泵系统为主,太阳能加热系统为辅,根据天气情况切换运行模式。通过热负荷计算出总需热量为1 984 MJ·d-1,选择型号为PR090 GRB博拉贝尔主机1台,地埋管系统设计孔深80 m,钻孔总数9个。换热器设计为单U型埋设,孔位采取矩形或三角形布置,孔间距4～5 m。太阳能集热器选用皇明公司生产的JPH 50TT18 00°型,集热面积34 m2。经计算,地埋管地源热泵系统年能耗约为26万元,年运行费用可节省11万元,年减排CO2 1325 t、碳粉尘361 t、SO2 399 t、氮氧化物02 t。从节能性和经济性来说,该系统具有较好的实用性和推广性。     

从空调定压方式浅析地埋换热系统超压泄露问题

针对地源热泵系统设计不当和定压方式选择不当造成的超压泄漏问题,设置地源换热器定压方式为开式膨胀水箱定压,即静水柱定压。当冷热转换阀门出现泄漏,可通过开式膨胀水箱的排泄溢流作用保护地源换热器,从而避免超压泄漏事故的发生。因其压力恒定,自动补水,同时有超压排泄溢流的优点,安全可靠,尤其适用于高大建筑的地源换热器设计施工中。     

温室地埋管强化换热方案探讨及数值模拟分析

为了提高地热资源在温室供热中的利用效率,定性研究了地源热泵地埋管管内强化传热方式,针对横纹管、缩放管和波纹管为研究对象并以光滑管作参照,建立了以水为传热介质的强化传热模型,利用Fluent软件,采用simplec算法和标准k-ε模型,分析了不同的管内结构对管内传热过程的影响,并探讨其强化传热机理,从光滑管和几种强化传热管的传热特性中可得出,在研究范围内,它们的传热效果按优劣依次为横纹管、缩放管、波纹管,为温室供热地埋管的选择提供了可靠的依据。     

埋地柔性管道的应力和变形分析

作用于管顶的总有铲垂直载和管底上的竖直反力分别沿管子水平直径和基床宽度近亿说不过去均匀分布,而管子两侧的被动水平压力按抛物线规律分布。据此分析了埋地柔性管道在无内压和有内压作用两种情况下的内力和变形,导出了管环弯矩和挠度的一系列普遍计算式,并列举了钢管道沟埋穿越的计算示例。其中的一些公式可直接用于穿越公路和铁路钢管道的结构设计,还可指导其它柔性管的设计 。     

结构参数对绕管式换热器传热特性的影响

绕管式换热器具有耐高压、运行平稳、流体适应性强等优点,研究绕管式换热器的传热特性对提高其设计制造能力具有重要意义。归纳总结了绕管式换热器的几何模型、壳侧传热模型和管侧传热模型,计算了不同雷诺数工况和不同结构特征换热器的壳侧结构因子和管侧传热系数,分析了传热特性随结构参数变化的规律,从而提出了设计制造过程中确定结构尺寸的指导性建议。结果表明:降低垫片厚度,减小绕管径向间距,能够显著增强壳侧传热效果;使用小口径绕管,减小芯体直径和缠绕直径,有利于管侧换热;减小缠绕角度和绕管轴向间距对换热的增强效果有限,但能降低换热器高度,便于运输和安装。     

EED地能设计软件的工程应用分析

换热器的设计是地源热泵空调系统设计的关键。目前,在地热换热器的设计计算方面缺少系统的理论研究。本文在北京北务开发区建立了地源热泵实验系统,利用数据采集装置对系统的冬季运行数据进行实时采集,并将一种新型地能设计软件(EED)用于该工程的设计和计算,模拟出循环液体的温度和其它设计参数。此外,本文还进行了实验数据与理论数据的比对,分析了造成数据差异的原因,为该设计软件的进一步推广和应用提供了依据。     

地源热泵长期运行对生态环境的影响

基于解析解理论,得出垂直埋管周围土壤温度场分布解析表达式。分析当钻孔外传热达到稳态时,钻孔壁温度的变化,由此分析土壤温度变化,得出土壤温度持续变化对大地热流及土壤本身的物性参数的影响,并会造成对土壤中微生物环境、植物生存环境的影响,进而会影响到整个生态环境。最后,提出在地源热泵推广过程中应注意的问题及采取的相应措施。     

地源热泵空调系统在温室中跨季节蓄热运行的性能

温室作为设施农业的主体,其温度调节尤为重要。通过地源热泵空调系统,对温室进行跨季节蓄热,高效节能,清洁环保。以北京某温室及其地源热泵空调系统为研究对象,分析跨季节蓄热系统在温室中的运行性能。采用DeST软件进行建模,分析负荷和室温变化规律,确定系统的运行特性,再结合工程实际数据,探究地源热泵空调系统的运行效果,分析系统运行的稳定性。结果表明,全年热、冷负荷总量比值为1.0:1.1,可实现温室能源跨季节的自供给利用;温室室温维持在20.0~25.0 ℃,能够满足高档花卉的生长温度需求;热泵源侧进水温度维持在11.4~23.7 ℃,可以满足相关规范要求;全年地埋管处土壤温度升高1.3 ℃,变化相对稳定。综上可知,地源热泵系统在温室中运行效果显著,稳定性较强,具有良好的经济和节能减排效益。     

农田地埋管出水口改进技术

农田地埋管灌溉技术的使用深受农民欢迎,但在使用过程中,现有几种出水口有许多不便和缺点,需进一步改进和改造。 一、现有地埋管出水口的忧缺点 现有地埋管出水口大致有三种:塑制弯头出水口、铁制翻盖式出     

利用热管换热器回收加热炉排烟余热

对改进的两相半开式热管换热器的工作原理及热管换热器换热效率的计算方法作了介绍,并列举了三种热管换热器的应用实例。指出热管换热器具有传热效率高、压力损失小、结构紧凑、应用范围广、维修费用少等优点,同时也存在酸露点的低温腐蚀等实际问题,在使用中不断加以改进,为回收各种加热设备的排烟余热、节约能源,发挥它的巨大作用。     

对库区内油管线敷设在管沟内的几点看法

库区内油管线敷设形式总的说来,有地上敷设、埋地敷设和管沟内敷设三种。50年代及60年代建造的油库,库区内油管线敷设的形式基本上是两种,一是地上敷设,二是埋地敷设,其管沟内敷设多限于粘油加温管线和铁路收发作业区的集油管线。当时由于强调隐蔽,使埋地管线数量占有相当比例。可是,随着时间的推移,油库使用一段时间后,发现有的埋地管线渗漏,有的还出现了跑油事故,尤其在管线检漏设备还没有普遍     

埋地钢质“管中管”类长输管道阴极保护状况分析

文章肯定了“管中管”保温结构的优越性和特点。国内在采用该技术时,由于配套技术和施工质量存在问题,使埋地管道出现严重腐蚀现象。笔者在实地考察的基础上,从三方面详细地分析了“管中管”腐蚀环境对管道腐蚀及阴极保护效果的影响。文章呼吁:应采取必要的应急措施,尽快改变目前“管中管”类长输管道被严重腐蚀的局面。     

利用热管换热器加收热炉排烟余热

对改进的两相半开式热管换热器的工作原理及热管换热器换热效率的计算方法了介绍，并列举了三种热管换热器的应用实例。指出热管换热器具有传热效率高、压力损失小、结构紧凑、应用范围广、维修费用少等优点，同时也存在酸露点的低温腐等实际问题，在使用中不断加以改进，为回收各种加热设备听排烟余热、节约能源，发挥它的巨大作用。     

板翅式换热器结构优化及其性能数值模拟

板翅式换热器内部纵横两个维度的流量分配不均,导致其换热性能降低。基于单相流量分配理论和板翅式换热器内部流场特性,通过改变换热器进出口管个数、进出口方式、端部入口管相对位置等,建立了新型板翅式换热器结构。基于CFD方法的Fluent数值计算方法,对板翅式换热器优化前后的流量分配特性进行数值模拟,研究优化后的端部入口管相对位置、入口管个数及出口管个数对流量分配的影响规律。结果表明:改变进出口方式可以均衡各通道路径在入口和出口处的总压降,有效改善板翅式换热器的流量分配特性;优化后的板翅式换热器最佳参数组合是端部入口管相对位置为0.033、入口管个数为5、出口管个数为1,该结构可以使气相和液相的流量不均匀度降低约50%,对提高换热器换热性能具有重要意义。     

地源热泵U型管地下换热器的准三维模型

为了模拟地源热泵U型管地下换热器的运行工况，通过耦合不同方向的低维模型，在换热器进水口的边界处引入换热功率函数作为边界条件。求和平均管壁各点到区域中心的距离来计算线热源到区域中心的距离。从而建立一准三维传热模型，并运用有限体积法求解。模拟结果与试验结果的最大相对误差为3．48％。平均相对误差1．33％，精度满足工程要求。而且随着运行时间的推移，相对误差呈减小趋势。运用该模型模拟得到的U型管管内流体温度分布情况表明，钻孔深度为40m时，进水支管与出水支管的温升比为1．34；钻孔深度为80和120m时该比值分别为1．90和2．77，而出水支管的温升几乎相同：说明增加钻孔深度会加剧U型管2支管之间的热短路。     

消除埋地管道的不均匀下沉应力

一、前言埋地管道由于周围敷土的保护具有不受外部荷载和温度变化影响等优点,但由于直接与地层接触,却有受地基变形影响的缺点。特别是由于地基不均匀下沉等,在施工时产生不可预料的应力,有时引起埋地管道破裂,从而造成重大事故。不均匀下沉的程度不一,这在地上的管道也能产生。另外,关于不均匀下沉应力,在已颁布的石油管道事业法及省令、告示中均有安全管理的条款。     

绕管式换热器壳侧液膜流动及分布特性

绕管式换热器是天然气液化过程的主低温换热器,其壳侧工质的流动特性对换热器性能具有重要影响。为了研究换热器管外工质的降膜流动规律,建立了三维降膜流动模型,基于VOF(Volume of Fluid)方法进行了数值模拟,针对换热器的静止和海上晃荡两种工况,研究了雷诺数和管间距对降膜流动的影响。结果表明:当管间距由4 mm增至10 mm时,平均液膜厚度减小了38.5%;在晃荡工况下,适当增大管间距有利于改善液膜分布情况;改善液膜在管壁的分布、减小液膜厚度有利于提高换热管的综合性能。对于绕管式换热器壳侧液膜在非稳态条件下的情况开展研究,可为换热器结构改进、装置节能降耗、海上抗晃荡设计提供参考。(图6,参24)