滲流條件下地埋管換熱器傳熱特性研究

1 概述

地熱能作為一種清潔綠色的可再生能源，有著分布廣泛、儲量大、熱量穩(wěn)定的特點。目前關于豎直地埋管傳熱的研究集中于對單鉆孔的分析

，而對地埋管管群的分析較少，同時國內外相關的研究對地下水滲流的因素考慮較少，但地下水滲流的存在會對換熱造成顯著的影響。

本文選取有限長線熱源模型，通過Matlab仿真軟件對有滲流情況下的地埋管管群進行模擬分析，通過對地埋管布管方式及不同工況下的地下溫度場的模擬，分析對地源熱泵系統(tǒng)運行的最有利情況，以期對工程應用提供理論借鑒。

2 地埋管管群傳熱模型

2.1 有限長線熱源模型

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問題描述及幾何模型

地埋管換熱器傳熱分析方法主要有數值方法和解析方法。數值方法應用于對地埋管長期運行過程的模擬時計算量巨大，而解析模型簡單易于運算，因此，本文采用管群的有限長線熱源模型

(解析模型)來計算并分析地埋管換熱器的傳熱過程。

本文所研究的地埋管布管區(qū)域為一個長30 m，寬20 m，深100 m的地面以下土壤區(qū)域，有限長線熱源模型包括該土壤區(qū)域以及其中流動的地下水和埋有地埋管并與土壤進行著熱交換的鉆孔。坐標系的

平面位于地面的水平面，模型水平面外輪廓為矩形，坐標原點

位于矩形左下角頂點處，

軸沿矩形長邊方向，

軸沿矩形短邊方向，

軸沿土壤區(qū)域深度方向，

軸正方向豎直向下。點

(

，

，

)為地埋管布管區(qū)域內任一點，稱為計算點。地埋管采用單U形PE管，外直徑為0.032 m，內直徑為0.026 m。……