不同土壤中地下水渗流速度对单U型垂直埋管换热器性能影响的模拟研究

不同土壤中地下水渗流速度对单U型垂直埋管换热器性能影响的模拟研究摘要：本文采用计算模拟的方法，研究了不同土壤中地下水渗流速度对单U型垂直埋管换热器性能的影响。结果表明，随着地下水的渗流速度增加，埋管温

U 不同土壤中地下水渗流速度对单型垂直埋管换热 器性能影响的模拟研究 摘要：本文采用计算模拟的方法，研究了不同土壤中地下水渗流速 度对单U型垂直埋管换热器性能的影响。结果表明，随着地下水的渗流 速度增加，埋管温度差逐渐减小，换热效率下降，换热器性能变差。因 此，在实际工程中应根据土层情况选择合适的地下水渗流速度以保证换 热器性能。 关键词：地下水渗流速度；垂直埋管换热器；换热效率；温度差 1、引言 随着人们对环境保护意识的提高和能源消耗的增加，地源热泵系统 逐渐被广泛应用。埋管换热器作为地源热泵系统的重要组成部分，其性 能对于整个系统的运行效率和节能效果起着至关重要的作用。因此，研 究地下水渗流速度对于单U型垂直埋管换热器性能的影响，对于提高地 源热泵系统的效率和节能水平具有重要的意义。 2、研究方法 本文采用有限元方法，利用COMSOLMultiphysics软件对单U型 垂直埋管换热器进行了数值模拟。假设埋管深度为20米，管径为 32mm，管距为3米，换热介质为水。本文选取了不同条件下的地下水 渗流速度进行模拟研究，分别是0.01m/s、0.05m/s、0.1m/s、0.2m/s 和0.3m/s。 3、结果分析 通过模拟，得到了埋管内外壁温度、埋管工质平均温度、埋管温度 差、换热器换热量等参数，并分析了不同条件下的换热器性能。 首先，分析了埋管内外壁温度和工质平均温度随时间的变化情况。 如图1所示，随着时间的增加，所有条件下的内外壁温度和工质平均温