地源热泵系统逆向建模度日数G函数法

提出了1种地源热泵系统逆向建模方法———度日数G函数法,利用地埋管换热器的温度响应与负荷的线性叠加关系,结合度日数法估算负荷,采用约束非线性单纯形法拟合模型参数.分别应用数值试验和2年的现场实测,通过与传统的管道蓄热系统（DST）模型调试法对比,对新模型进行了验证.与基于实测负荷的DST调试法相比,基于气温的度日数G函数法拟合误差的标准差约大30%,主要是由度日法预测负荷的误差引起.但当拟合计算中地埋管换热器参数的估值与实际值差距较大时,DST调试法的误差大于度日数G函数法.度日数G函数法只需要最少量的实测参数,适用于对住宅建筑的地源热泵空调系统的逆向分析.     

基于不同动态负荷的太阳能辅助地源热泵系统供暖特性研究

建立了太阳能辅助地源热泵系统(SAGSHPS)动态仿真模型,基于间歇负荷1(8:00-20:00末端开启)、间歇负荷2(18:00-次日7:00末端开启)和连续负荷(末端全天24h开启)条件,对大连地区SAGSHPS在整个供暖期内的运行过程分别进行逐时动态仿真,分析了3种典型动态负荷下SAGSHPS的运行特性.结果表明:冬季最冷日内不同负荷下,系统供暖运行方式不同.间歇负荷1下系统以地源热泵(GSHP)和太阳能热泵(SHP)交替供暖;间歇负荷2下系统以地源热泵供暖为主,只在入夜初期辅以太阳能热泵供暖;连续负荷下系统白天以太阳能热泵供暖,夜间以地源热泵供暖.整个供暖期内,蒸发器入口温度对热泵机组性能系数的影响高于对系统性能系数的影响;对于太阳能、地热能和电能对热负荷的贡献比例而言,蒸发器入口温度越高,太阳能对热负荷的贡献比例越大,地热能的贡献比例越小,而电能的贡献比例变化不明显.     

塑料换热器在污水源热泵系统中的应用分析

污水源热泵是高效的环保节能系统.污水水质的特殊性使得在回收污水热能时换热设备的选择以及水质对换热设备的腐蚀和结垢都成为其推广的障碍.根据现有的污水源热泵系统换热装置存在的问题,结合塑料换热装置的特点,提出采用塑料换热器代替金属换热器.通过对塑料换热器在腐蚀、结垢、价格等方面与金属热换器的比较,发现其具有明显优势.对塑料换热器阻力、强度、传热性能的分析,证明塑料换热器在污水源热泵中应用是可行的.     

地下连续墙内埋管地热换热器传热模型

根据地下连续墙内埋管的结构形式和传热特点,建立开挖面以上和开挖面以下两部分的地下连续墙内埋管传热模型,并采用格林函数法推导其解析解.该模型能求解带有随时间变化的内热源、非齐次边界条件的复合介质热传导问题,可用于地下连续墙及周围土体内的温度场分析,还可用于地下连续墙内埋管布置形式、埋管间距以及间歇运行时间等参数的优化分析.     

有渗流地埋管传热模型及快速算法

考虑地下水渗流的地埋管传热模型能更精确地描述地埋管换热的实际工况,现有的考虑渗流的地埋管传热解析模型计算繁琐耗时.提出了计算速度更快的g-函数解析解,并利用该解析解进行模拟分析.结果表明,新的解析解在保证合理计算精度的同时,计算速度有了显著提高,钻孔壁中点温度g-函数较积分平均温度g-函数计算值偏大.在阶跃热流作用下,地下水渗流能显著改善地埋管换热工况.多钻孔埋管布置方式对钻孔域温度场有较大影响.     

地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟

以钻孔壁为界将U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,以构成完整的埋管传热模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,在考虑埋管流体温度的沿程变化及U型管2支间热干扰的基础上,基于能量平衡建立了钻孔内U型埋管的稳态传热模型.用所建U型埋管传热模型对地源热泵系统的运行特性进行了动态模拟,得出了埋管出口流体温度、钻孔瞬时壁温、单位埋管吸热量及热泵COP随运行时间的变化规律.所建埋管模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.     

卫生热水蓄热方式对地埋管换热性能的影响分析

竖埋管地源热泵系统为室内环境控制提供冷热量。在空调工况下,热回收机组可以提供卫生热水。卫生热水的供应在冬夏不同的运行模式下,对地埋管的换热性能影响不同。通过某地源热泵工程设计,分析了冬夏季卫生热水系统在蓄热方式下对地源热泵系统地埋管换热性能的影响。利用卫生热水的蓄热能力,对地埋管换热器在不同工况下的动态换热性能进行了对比分析,并通过数值计算得到了不同运行模式下地埋管的换热性能参数。根据计算结果提出了在该工程负荷特性下的系统调节方式。     

弓型折流板换热器动态响应神经网络预测

采用ARX动态模型设计了一种用于换热器动态特性辨识及预测的人工神经网络结构模型,基于有限的实验数据将人工神经网络技术应用于以水、油为换热工质的弓型折流板换热器动态特性的预测当中.采用Levenberg-Marquardt算法对网络进行训练和测试,辨识和预测了换热器单侧流量扰动情况下油侧出口温度的响应情况及换热器油侧进口发生温度扰动情况下油侧出口温度响应情况,并与数值计算进行了对比,神经网络的预测结果好于数值计算.分析了神经网络模型的泛化能力.计算结果表明,人工神经网络对于复杂系统的动态辨识及预测是相当成功的,与基于数理模型的数值预测相比,有更好的预测精度,且模型的泛化能力也很强.     

土壤源热泵机组冬季供热性能的数值模拟与实验研究

分析热泵机组各部件参数之间的相互关系和运行特征，建立了可快速准确地模拟热泵机组动态过程的数学模型，并对土壤源热泵系统性能进行了数值模拟，其结果与实验测试值吻合较好。实验和模拟结果表明：上海地区土壤源热泵机组的制热性能系数COPh基于为3．1左右，优于风冷热泵机组，是一项有效的节能技术。     

缠绕管换热器并管传热模型及实验

为了研究缠绕管式换热器中的并管结构的传热规律 ,对并管金属管壁的微元段建立热平衡方程 ,以管壁温度对称分布及通过两并管焊接结构的热量相等为边界条件 ,提出了并管传热模型。在以空气为工质的并管传热实验台上 ,测定了管壁温度 ,然后与模型计算管壁温度比较 ,验证了该传热模型的有效性。该模型是多流体并管式缠绕管换热器设计计算的基础。在低温和深冷分离工程中 ,这种结构紧凑可实现多流体换热的缠绕管式换热器 ,有着广泛的应用     

湿工况下翅片管换热器空气侧热质传递的数值模型

析湿在翅片管换热器用作蒸发器时经常发生,对换热器的性能有重要影响.文中提出了能从机理上对湿工况下翅片管式换热器空气侧的热质传递过程进行模拟的数值模型,它不仅包括用于反映水蒸气和液态水之间由于浓度差所形成的传质模型,而且包括基于经典成核理论的反映水蒸气直接冷凝过程的传质模型.该模型的计算精度较好,传热无量纲参数jh和实验数据的平均相对误差为6.93%,传质无量纲参数jm和实验数据的平均相对误差为12.1%.数值仿真表明,空气相对湿度仅在部分析湿工况下对传质特性有较大影响.     

基于遗传算法的单U地源热泵钻孔内热阻研究

基于地源热泵单U地埋管二维换热模型,以钻孔内的换热热阻为目标函数,以回填材料导热系数、两埋管间距及管内水流速等参数为优化变量,利用添加了精英保留及迁移优化的遗传算法,对各参数同时变化时进行了目标函数优化,并分析了各参数对热阻性能影响,当回填材料导热系数、两埋管间距及流速均为最大值时,其对应的钻孔内换热热阻达到最小.研究结果对优化地埋侧换热器的设计具有一定参考价值.     

异形孔隔板换热器壳侧传热与阻力性能的试验研究

对正方形孔、三角圆头孔、网状孔、六角梅花孔隔板换热器及弓形折流板换热器的传热性能和压降性能进行了测试试验.试验件采用公用管壳可拆卸芯体管束结构,针对其特点将壳侧轴向雷诺数作为自变量,利用单位壳侧轴向欧拉数的壳侧努谢尔特数指标来反映换热器的综合性能.试验结果表明,网状孔隔板换热器的壳侧换热系数与弓形折流板换热器相当,但该换热器的压降较低,在试验范围内综合性能指标的相对值为1.274;六角梅花孔、三角圆头孔和正方形孔隔板换热器的壳侧换热系数和综合性能均不及弓形折流板换热器.此外,不同的异形孔隔板换热器的传热性能与异形孔的形状或通流孔数目有关,流动阻力与通流孔的总面积和水力周长有关.     

车用散热器百叶窗布置方式的数值模拟与分析

针对车用百叶窗翅片式散热器的传热和流阻特性,采用数值模拟计算方法对百叶窗对称布置和非对称布置2种方式的散热器进行了研究分析,通过计算百叶窗翅片空气侧的传热量、传热因子和压降,以及散热器综合性能评价因子,获得了综合性能较优的百叶窗布置形式.结果表明,在相同的进出口边界和给定的几何参数条件下,对称布置的百叶窗翅片具有较高的传热性能,但流阻性能较差.当空气入口速度为5.58,m/s时,与非对称形式相比,对称布置时的传热量提高了14.7%,压降却增加了29.3%;在不同的空气入口速度条件下,对称布置时百叶窗翅片具有较高的散热器综合性能评价因子,因此,百叶窗对称布置时散热器综合性能较好.     

In Situ Measurement of the Undisturbed Ground Temperature for Ground Source Heat Pump System

The undisturbed ground temperatures are important for design of the ground heat exchangers in ground source heat pump （GSHP） systems. In this paper, the undisturbed ground temperatures measured in two different methods are presented. The investigation was carried out in two cases. The temperature measured with the direct method is assumed to give the correct undisturbed ground temperature profile. The temperature measured with indirect method overestimates the undisturbed ground temperature by 2.1℃ and 1.7~C. This difference is mainly caused by the circulation pump and ambient air to the fluid. Therefore, the results that are decreased about 2℃ as compared with the indirect measured are recommended to estimate the undisturbed ground temperature in situ measuring. A smaller pump or deeper borehole or mild weather would result in a more correct temperature. Because the undisturbed ground temperature is affected by many factors. Whether or not these conclusions are correct to other areas, this would need further investigation.     

深井降温与地热资源利用

为了解决深部矿井围岩、巷道空气温度过高,影响了围岩的力学性质、矿井生产安全和地热资源利用三方面问题。采用在巷道内设蒸发器(装有制冷剂的管组)释放冷量降低环境温度,工质蒸发吸收热量;在地面设压缩机、冷凝器和换热器,气态工质经压缩后在冷凝器内释放热量,一次从井下提取热量的深井降温系统;达到既改善工作环境,降低巷道内环境温度,又将置换出的热量用于地面供热及生活用水的方法。该系统的研究对深井降温与地热资源利用有一定的参考价值和指导意义。     

湍流模型在折流板换热器壳侧结构优化中的应用

研究不同湍流模型在换热器流场和传热计算中的适用性,分别采用Spalart-Allmaras湍流模型、标准k-ε湍流模型和可实现k-ε湍流模型计算换热器在不同入口速度下的出口温度、换热系数等参数.将3种湍流模型的CFD计算结果与Bell-Delaware理论计算值进行对比可知,Spalart-Allmaras湍流模型的换热器性能数值计算存在明显缺陷,可实现k-ε湍流模型的换热器CFD较其他两种湍流模型的更为适用.将适用性较好的可实现k-ε湍流模型进行CFD数值模拟,模拟结果表明挡切率为25%时换热器性能最佳.     

辅助冷却复合式地源热泵实验研究

对于采用地源热泵系统的以冷负荷为主的商业性建筑,因夏季冷负荷大于冬季热负荷,地下埋管年排热量大于年吸热量,若完全依靠地源热泵来供冷,则会造成埋管换热器换热能力下降和热泵机组的初投资比较高,热泵系统的循环效率也会降低。采用辅助冷却复合地源热泵系统,可有效降低系统投资,提高系统的运行节能效果。本文对复合地源热泵垂直理管换热器的换热能力进行研究以及周围土壤温度的变化进行分析。     

来流不均匀分布对换热器传热的影响

建立了换热器壳程流速分布不均匀对传热性能影响的数学模型，并从管内轴向流传热与管外横向流传热两个方面，研究了换热器因流道来流流速分布不均匀而造成的传热负荷偏移．研究结果表明，流速不均匀分布对换热器传热性能影响不大；在恒壁温、各流道间无热交换的条件下，当各流道流速不均达到100％时，换热器的传热负荷偏移在1％以内．     

A novel method to improve the performance of heatexchanger——Temperaturefields coordination of fluids

The methods to enhance the heat transfer in heat exchanger may be classified into two levels: one is to improve the heat transfer coefficient; the other is to upgrade the whole arrangement of the heat exchangers. For the second level, the performance of heat exchanger can be upgraded by increasing the coordination degree between the temperature fields of cold and hot fluids. When the temperature distributions are similar to each other, the temperature difference field (TDF) is more uniform, which means that the temperature fields are more coordinated with each other. For the cross-flow heat exchanger, rearrangement of the heat exchange surface area should improve the heat transfer effectiveness, which is even equal to that of the counter-flow heat exchanger when the surface area is reassigned optimally. For the multi-stream heat exchanger, the thermal performance is also dependent on the uniformity of the TDF, and the parallel-flow arrangement may achieve higher heat exchange effectiveness than the counter-flow arrangement, which indicates that the performance of heat exchanger depends on the coordination degree of temperature fields instead of the flow arrangement.