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热弥散对地埋管换热器全尺度传热的影响

Impact of thermal dispersion on full-scale heat transfer of borehole heat exchangers

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开展地埋管换热器的传热研究是增强其传热性能以及提高热泵系统能效比的关键,现有的地埋管换热器传热模型多忽略了由地下含水层空间非均质性而产生的热弥散传热.因此,基于渗流影响下的全尺度模型和求解热弥散系数的速度一次方模型,提出了考虑热弥散影响的地埋管换热器全尺度传热模型.研究表明此模型所适用的地下水渗流速度范围为1×10-8～1×10-6 m/s;热弥散效应主要在中长时间尺度下体现,渗流速度、热弥散度以及孔隙率是影响传热过程的主要因素.地下水渗流速度和热弥散度越大,孔隙率越小,热弥散效应越强.综合考虑三类影响因素,渗流速度对钻孔传热的影响最大,热弥散度次之,孔隙率的影响最弱;对钻孔群而言,热弥散对上游钻孔传热过程的影响最大,中游次之,下游最小;在所研究的参数范围内,热弥散可使钻孔稳态传热能力提升5.52％～49.93％.

李晓宇、徐宏阳、代敏、蔡姗姗

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华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉430074

地源热泵 地埋管换热器 地下水渗流 全尺度传热 热弥散

国家自然科学基金湖北省自然科学基金

517060782017CFB131

2021

10.11949/0438-1157.20201220

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2021.72(5)
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