豎直U形地埋管換熱器傳熱熱阻計(jì)算方法比較

1、豎直U形地埋管換熱器傳熱熱阻計(jì)算方法比較 1半經(jīng)驗(yàn)公式法 地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算需要滿足的最主要條件之一,是保證在地埋管換熱器的整個(gè)壽命周期中循環(huán)介質(zhì)的溫度都在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi),設(shè)計(jì)者根據(jù)這一目標(biāo)選擇地埋管換熱器的布置形式并確定埋管的總長(zhǎng)度.由于地埋管換熱器的熱流是隨時(shí)間變化的,所以半經(jīng)驗(yàn)公式法一般選取3個(gè)具有典型代表性的熱流:長(zhǎng)期熱流q1、中期熱流q2、短期熱流q3,利用疊加原理進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算(圖1)其中q3為小時(shí)最大熱流.根據(jù)Yavuzturk等人引入的"負(fù)荷累積'概念,q1和q2可分別用其作用時(shí)間內(nèi)的平均熱流代替,q1一般為年平均熱流,q2一般為月平均熱流,則U形地埋管換

2、熱器設(shè)計(jì)鉆孔總長(zhǎng)度計(jì)算表達(dá)式可寫(xiě)成以下通式：式中,L為設(shè)計(jì)鉆孔總長(zhǎng)度,m;t為埋管內(nèi)循環(huán)流體與地層遠(yuǎn)處的設(shè)計(jì)溫差,;q為地埋管換熱器小時(shí)最大熱流,W;R可視為豎直U形地埋管換熱器的總熱阻,m·K/W.2鉆孔總熱阻與鉆孔外熱阻2·1方法1(現(xiàn)行規(guī)范1)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,制冷工況下,豎直U形地埋管換熱器設(shè)計(jì)鉆孔總長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：式中,Lc為制冷工況下設(shè)計(jì)鉆孔總長(zhǎng)度,m;Qc為熱泵機(jī)組額定冷負(fù)荷,kW;Rin為鉆孔內(nèi)熱阻,m·K/W;Rs為地層熱阻,m·K/W;Rsp為短期連續(xù)脈沖負(fù)荷引起的附加熱阻,m&m

3、iddot;K/W;Fc為制冷運(yùn)行份額;tmax為制冷工況下地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計(jì)平均溫度,;t∞為埋管區(qū)域巖土體的初始溫度,;EER為熱泵機(jī)組的制冷性能系數(shù),可進(jìn)一步將式(2)變形為式(3):式中,qhc為地埋管換熱器小時(shí)最大熱釋放率,W.根據(jù)式(3)的物理意義,可將式中與熱阻相關(guān)的項(xiàng)視為豎直U形地埋管換熱器傳熱總熱阻R=Rin+Fc(Rs-Rsp)+Rsp式中,右側(cè)第一項(xiàng)為鉆孔內(nèi)部傳熱熱阻Rin;后二項(xiàng)可視為鉆孔外部傳熱熱阻Rout.其中Rs和Rsp可按式(4)和(5)計(jì)算,并取熱流連續(xù)作用時(shí)間分別為1500h和6h;根據(jù)某工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),制冷運(yùn)行份額Fc取值為0.6.式中,κs為土壤導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·K);rb為鉆孔半