【摘 要】
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本文采用数值模拟的方法对单U型垂直地埋管换热器的热工性能进行了研究,计算了土壤孔隙率、充填材料的体积热容量、导热系数、入口体积流量和入口流体温度等参数对换热器热工性能的影响.从换热率的变化、有效热阻的变化以及地埋管换热器的效率等方面进行了讨论.结果表明,入口体积流量、入口流体温度和回填材料导热系数对地埋管换热器的热性能有显著影响,通过降低入口体积流量、提高回填材料导热系数和入口流体温度,出口流体温度明显降低.土壤孔隙率和回填材料容积热容对所研究的地埋管换热器热性能的影响可以忽略不计.当流体入口温度最低时,
【机 构】
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Faculty of Mechanical Engineering,Babol Noshirvani University of Technology,Babol 47148-71167,Iran;F
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本文采用数值模拟的方法对单U型垂直地埋管换热器的热工性能进行了研究,计算了土壤孔隙率、充填材料的体积热容量、导热系数、入口体积流量和入口流体温度等参数对换热器热工性能的影响.从换热率的变化、有效热阻的变化以及地埋管换热器的效率等方面进行了讨论.结果表明,入口体积流量、入口流体温度和回填材料导热系数对地埋管换热器的热性能有显著影响,通过降低入口体积流量、提高回填材料导热系数和入口流体温度,出口流体温度明显降低.土壤孔隙率和回填材料容积热容对所研究的地埋管换热器热性能的影响可以忽略不计.当流体入口温度最低时,钻孔和土壤的有效热阻最大,传热速率和效率最低.此外,采用多元线性回归分析以建立预测单U型地埋管换热器热性能的最可行模型.“,”In this research, the thermal performance of a single U-tube vertical ground heat exchanger is evaluated numerically as a function of the most influential flow parameters, namely, the soil porosity, volumetric heat capacity, and thermal conductivity of the backfill material, inlet volume flow rate, and inlet fluid temperature. The results are discussed in terms of the variations of the heat exchange rate, the effective thermal resistance, and the effectiveness of the ground heat exchanger. They show that the inlet volume flow rate, inlet fluid temperature, and backfill material thermal conductivity have significant effects on the thermal performance of the ground heat exchanger, such that by decreasing the inlet volume flow rate and increasing the backfill material thermal conductivity and inlet fluid temperature, the outlet fluid temperature decreases considerably. On the contrary, the soil porosity and backfill material volumetric heat capacity have negligible effects on the studied ground heat exchanger\'s thermal performance. The lowest inlet fluid temperature reaches a the maximum effective thermal resistance of borehole and soil, and consequently the minimum heat transfer rate and effectiveness. Also, multilinear regression analyses are performed to determine the most feasible models able to predict the thermal properties of the single U-tube ground heat exchanger.
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