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地下水渗流对双U型地埋管换热器的模拟研究为确定地下水渗流对双U型地下埋管换热器换热性能的影响，利用FLUENT 软件建立实际尺寸的双U型埋管钻井换热模型和周围土壤多孔介质模型，分别对土壤中无地下水渗流和有地下水渗流且渗流速度为2×10-6m/s时对换热器换热量和地下土壤温度场影响进行模拟研究。
结果表明：在其它工况不变情况下仅改变地下水渗流速度（由0m/s到2×10-6m/s），埋管流体出口温度随着渗流速度的增大而减小，埋管的进出口温差相应的随着渗流速度的增大而增大，导致双U 型埋管与土壤间的换热量越来越大，地下水渗流增强了双U型埋管的换热能力。
标签：地下水渗流；双U型埋管换热器；模拟研究Abstract：In order to determine the effect of groundwater seepage on the heat transfer performance of double U-shaped buried tube heat exchanger，the heat transfer model of double U-shaped buried pipe drilling and the porous media model of surrounding soil were established using FLUENT software. The effects of heat exchanger heat transfer and soil temperature field on the heat transfer of the heat exchanger were simulated when the seepage rate was 2×10-6m/s and there was no groundwater seepage in the soil. The results show that when the flow velocity of groundwater is changed only in other conditions（from 0m/s to 2×10-6m/s），the outlet temperature of buried pipe decreases with the increase of seepage velocity，and the temperature difference between inlet and outlet of buried pipe increases with the increase of seepage velocity. As a result，the heat transfer between double U-type buried pipe and soil is increasing，and the heat transfer capacity of double U-shaped buried pipe is enhanced by groundwater seepage.Keywords：groundwater seepage；double U-shaped heat exchanger；simulation study引言在我国的南方，夏季的供冷能耗是建筑能耗的重要组成部分，并且在建筑总能耗中占有很大的比例。
地埋管换热器的传热模型的进展与分析刘靓侃;李祥立;端木琳【摘要】土壤源热泵研究的核心问题之一就是对于地埋管换热器的传热模型的研究.模型的建立和选择对土壤源热泵和埋管的设计影响重大.本文回顾了国内外不同的地埋管换热器的传热模型及其改进与发展,重点叙述了解析模型的改进,发现目前研究中欠缺对于管群间传热影响的研究,如不同埋管形式、埋管间距之间的热干扰及热堆积等的研究.同时关于土壤特性对于传热的影响的研究不够深入.本文还指出了对于地埋管传热模型的下一步研究重点.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】5页(P35-39)【关键词】土壤源热泵;地埋管换热器;传热模型【作者】刘靓侃;李祥立;端木琳【作者单位】大连理工大学建设工程学部;大连理工大学建设工程学部;大连理工大学建设工程学部【正文语种】中文土壤源热泵系统经过数十年的发展应用，目前已得到广泛的应用，尤其在我国华北和东北南部地区。
与传统空调系统相比，土壤源热泵系统增加了一个地埋管换热系统，因而在设计上有很大的区别。
而地埋管换热器的传热机理和模型的研究对于土壤源热泵的设计计算非常关键，同时也影响着土壤源热泵的推广应用。
地埋管换热器的传热过程为流体介质与土壤之间的换热过程，其物理模型十分复杂，涉及的影响因素也很多，包括钻孔孔径、回填材料、土壤热物性、地下水流动的影响等。
目前学术上研究及应用较多的是针对竖直U型地埋管的传热模型，由于物理模型的复杂性，其数学模型的建立无不进行相应的简化，使计算简便，同时也降低了模型精度。
这些传热模型大致可以分为三类[1]：第一类是利用解析法推导的数学模型，此类模型计算方法简单，且优于纯经验估计的方法，因此目前工程中多利用此类模型，例如Ingersoll模型[2]、IGSHPA模型[3]等；第二类是采用数值解法的传热模型，随着计算机技术的发展以及各种有限元软件的发展，目前成为传热过程中参数分析的重要工具，但是纯数值解法依旧需要耗费大量计算时间，还不适用于工程模拟，经典的数值模型有NWWA模型[4]、Muraya模型[5]等；第三类是在局部利用解析法求解，部分求解采用数值解法，因而在精度和计算速度上都有不错的表现，如Hellstrom的DST模型[6]、Eskilson模型[7]等。
地埋管周围土壤吸-放热过程热湿迁移特性研究地埋管周围土壤吸/放热过程热湿迁移特性研究摘要：地埋管是一种节能环保的建筑能源利用方式，已经被广泛应用于空调和供暖系统。
地埋管系统能够通过将建筑物内部的废热和冷热能储存到地下，从而有效减少对常规能源的依赖。
研究地埋管周围土壤吸/放热过程热湿迁移特性，对地埋管系统的设计和性能评价具有重要意义。
本文系统地研究了地埋管的热湿迁移特性，包括土壤水分含量、温度和湿度等关键参数的变化规律及其相互关系。
同时，本文还探讨了各种因素对地埋管系统性能的影响，包括地水参数、土壤温度和含水率等因素。
通过对热湿迁移特性的研究和分析，本文提出了一种有效的地埋管系统设计方案，该方案可以最大程度地减少系统的能耗，提高其效率和性能。
关键词：地埋管；热湿迁移；土壤含水率；温湿度特性；系统设计引言：地埋管是一种新型的建筑能源利用方式，具有显著的节能环保效益。
地埋管通过将建筑物内部的废热和冷热能储存到地下，从而有效减少对常规能源的依赖。
因此，越来越多的建筑在设计和施工中采用地埋管系统进行空调和供热。
这些系统的性能不仅受到土壤热湿迁移特性的影响，还受到设计和运行参数的影响。
因此，研究地埋管周围土壤吸/放热过程的热湿迁移特性，能够为地埋管系统的设计和性能评价提供重要参考。
研究方法：本文采用现有文献中的实验数据和模拟分析结果，分析了地埋管周围土壤热湿迁移特性的关键参数，包括土壤温度、含水率、水分蒸发和渗透等。
同时，本文还探讨了各种因素对地埋管系统性能的影响，包括地水参数、土壤温度和含水率等因素。
通过对热湿迁移特性的研究和分析，提出了一种有效的地埋管系统设计方案。
研究结果：（1）土壤温度和含水率是地埋管周围土壤吸/放热过程的重要参数。
土壤温度和含水率的变化可以改变土壤的热湿状态，从而影响地埋管系统的性能。
（2）地水参数是影响地埋管系统性能的重要因素。
地下水渗透能够促进土壤的热湿迁移，提高系统的能利用率。
埋地管道土壤温度场的数值模拟
计兴国;王为民;耿德江
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2010(036)015
【摘要】为避免凝管事故发生,需要准确知道埋地管道在受外界非稳态环境影响时,在不同停输时期管内油品和周围土壤温度场的变化规律,确定管道的允许停输时间.建立了埋地热油管道土壤温度场的非稳态传热模型,该模型较全面地考虑了边界条件和初始条件.数值模拟了预热启输过程土壤温度场的发展情况,分析了土壤温度场随时间的变化趋势.地表温度受大气影响最为明显,远离管道的深层土壤温度受大气温度变化影响较小,越靠近管道附近的土壤温度上升幅度越大,且受热油温度的影响越明显.
【总页数】3页(P49-51)
【作者】计兴国;王为民;耿德江
【作者单位】辽宁石油化工大学储运与建筑工程学院,辽宁,抚顺,113001;辽宁石油化工大学储运与建筑工程学院,辽宁,抚顺,113001;辽宁石油化工大学储运与建筑工程学院,辽宁,抚顺,113001
【正文语种】中文
【中图分类】TE973.91
【相关文献】
1.多年冻土区埋地管道周围土壤温度场数值模拟 [J], 杜明俊;马贵阳;张春生;姜永明
2.不同季节埋地热油管道周围土壤温度场数值模拟 [J], 胡金文;马贵阳;高岩;刘瑞凯;田丽;何明那
3.冬季埋地管道原油泄漏及土壤温度场数值模拟计算 [J], 邵慧龙;徐洪军;屈成亮
4.冻土区埋地输油管道周围土壤温度场数值模拟 [J], 王琪;马贵阳;付丽
5.冻土区埋地输油管道周围土壤温度场数值模拟 [J], 王琪;马贵阳;付丽
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地源热泵垂直埋管换热器性能的数值模拟研究
赵红军;欧健;余斌
【期刊名称】《河南城建学院学报》
【年(卷),期】2010(019)006
【摘要】以地源热泵垂直埋管换热器为研究对象,建立地源热泵垂直埋管换热器的三维数值模型,通过实验对数值模型进行验证.利用已建的数值模型分析了埋管内水流流速,水温以及钻孔内不同埋管和回填材料对地埋管换热器性能的影响.研究结果表明:地埋管换热器的单位延米换热量随着回填材料导热系数,管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大;埋管管壁的平均温度随着管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大,但随着回填材料导热系数的增加而减小.
【总页数】4页(P36-39)
【作者】赵红军;欧健;余斌
【作者单位】绵阳职业技术学院,四川,绵阳,621000;绵阳职业技术学院,四川,绵阳,621000;陕西冶金设计研究院,陕西,西安,710048
【正文语种】中文
【中图分类】TK523
【相关文献】
1.地源热泵垂直埋管换热器换热性能的实验研究 [J], 张鑫;王沣浩;王新轲;冯琛琛;姜宇光
2.地源热泵垂直埋管换热器实验研究 [J], 周波;刘成刚;孙志高
3.地源热泵垂直埋管换热器地下热阻及管长的分析 [J], 余红海
4.地源热泵埋管换热器数值模拟研究 [J], 李小玲;马贵阳;赵鹏
5.地源热泵垂直埋管换热器换热效率下降因素分析 [J], 范惠文
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地埋管换热器周围非饱和土壤热湿迁移数值模拟
卢春方
【期刊名称】《建筑热能通风空调》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】本文在极坐标下建立了地埋管换热器周围非饱和土壤的热湿迁移数学模
型与纯导热数学模型，采用有限体积法对两种模型进行了数值求解。
模拟结果表明，向土壤中排热会使得钻孔壁附近的含湿量降低。
当土壤初始含湿量较大时，土壤中湿分迁移对土壤热物性基本上没有影响，纯导热模型与热湿迁移模型模拟土壤与地埋管换热器之间的换热现象时基本一致；当土壤初始含湿量较小时，热作用对钻孔壁附近的湿迁移影响较为显著，土壤热物性会随之发生变化，此时纯导热模型与热湿迁移模型计算差值较大。
【总页数】5页(P53-57)
【作者】卢春方
【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.蓄热过程中非饱和土壤热湿迁移特性的数值研究 [J], 吴玮;陈红兵
2.热泵地埋管周围土壤热湿迁移研究 [J], 卢太金;陈梅倩;诸葛一然;万锐
3.地源热泵土壤热湿迁移的数值模拟 [J], 武廷方;李丁;鹿凯凯;董华
4.地埋管换热器周围土壤热湿迁移的实验研究 [J], 郝楠; 金光; 郭少朋; 陈正浩; 李
政
5.土样类型对非饱和土壤热湿迁移的影响研究 [J], 林毓旗;晋华;邓宏凯
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寒区地下U型埋管换热器及周围土壤非稳态传热数值模拟陈忠华;杜明俊;马贵阳;戚积功【摘要】针对东北地区冬季气候特点,建立埋地U型管换热器及周围土壤三维非稳态传热模型,采用有限容积法对方程进行离散,对换热器周围土壤温度场进行数值模拟,分析了不同回填材料的导热性能及对土壤温度场的影响,得到了不同时刻U型管换热器传热特性与土壤温度的变化规律,结果表明:回填材料的导热系数相对越大,换热效果越显著,且采用不同导热系数的材料回填管井,达到稳态之前,不同深度的热作用半径具有不稳定性,模拟符合实际.可为工程设计提供一定的理论依据.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2010(039)004【总页数】4页(P442-444,448)【关键词】U型管换热器;有限容积法;三维非稳态传热;数值模拟【作者】陈忠华;杜明俊;马贵阳;戚积功【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TO019地源热泵利用地下一年四季温度恒定的特性及土壤巨大的蓄热蓄冷能力，进行供热制冷，是热泵的一种。
在节能环保要求日益提高的今天，地源热泵正以其不可替代的优势，越来越受到人们的关注。
然而地埋管热泵的广泛推广需要开展对埋管换热器存在的一些应用和理论问题进行研究，其中包括选择合适的回填材料及热泵系统对周围土壤温度场作用的变化规律等问题[1]。
因此研究不同导热系数的回填材料对土壤温度场的影响具有实际意义。
地下埋管换热器与其周围回填材料和土壤的传热过程是一个非常复杂的非稳态换热过程，一方面，换热器的埋管方式，土壤物性参数，地下水文参数，回填材料及地表气象参数等都影响着换热器的传热过程，另一方面，换热器的传热过程又与热泵机组的运行特性相互影响[2]，因此以往对埋管换热器与周围土壤传热模型的建立均是在一定假设基础上进行的[3]，数值模拟是一种新兴的仿真计算方法，因其具备对复杂流动传热及边界条件进行分析求解的能力，因而成为近年来用于研究复杂问题的有效方法，得到广泛的应用[4-7]。
条形地埋管区域土壤换热特性的数值模拟鲍谦;张旭;王松庆;刘俊;高军【摘要】本文以某客运站的地源热泵系统为例,对条形地埋管区域的土壤换热特性进行了数值模拟.通过模拟结果分析与比较了两种不同运行策略下全年土壤温度的变化情况.就全年运行而言,地埋管的换热效率在高负荷间歇运行方式下优于低负荷连续运行.在高负荷间歇运行的方式下全年土壤温升也远小于低负荷连续运行的方式,土壤温度恢复特性相对更好.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2010(029)005【总页数】4页(P76-79)【关键词】地源热泵;运行策略;土壤温度;数值模拟【作者】鲍谦;张旭;王松庆;刘俊;高军【作者单位】同济大学暖通空调及燃气研究所;同济大学暖通空调及燃气研究所;同济大学暖通空调及燃气研究所;同济大学暖通空调及燃气研究所;同济大学暖通空调及燃气研究所【正文语种】中文【中图分类】TU80 引言地埋管区域的管群换热特性对地源热泵系统的长期稳定运行影响很大，对全年运行情况进行模拟所得到的结果有利于对地埋管系统的设计和运行尽早做出合理判断或改进。
近些年一些研究[1～6]对典型区域的管群周围土壤温度进行了较长时间的数值模拟，取得了不少对实际工程有指导意义的成果。
但研究对象集中于常见的正方形[1、5]、矩形[3、4]及其组合形状[6]等地埋管区域。
对于长宽比较大的矩形区域，即条形地埋管区域，目前还缺乏相关文献研究。
在管群换热特性的影响因素研究方面，除了减小冷热负荷的不平衡率外，有文献指出合理控制冷热负荷强度，有利于地温恢复并实现地源热泵系统经济节能运行的目的[1]；也有文献讨论了在地源热泵运行中通过可控间歇过程恢复地下温度以弥补土壤传热慢的不足[2]。
但对这些影响因素进行比较研究的文献还比较少。
本文以某客运站地源热泵系统为例，在两种不同的系统运行策略下（一种实现可控间歇过程，另一种控制负荷强度，详见下文），对钻孔式地埋管条形区域的换热特性进行全年数值模拟研究，为系统设计和运行的合理化提供参考。
土壤比热容对地埋管换热器周围土壤温度影响的模拟尚少文;潘欣;徐颖;房子钰【摘要】目的研究不同的土壤比热容对土壤源热泵地埋管换热器周围土壤温度的变化规律.方法通过运用Fluent软件进行数值模拟,在软件中设置不同的土壤比热容参数,模拟土壤温度场变化.结果土壤比热容为1 000 J/(kg·℃)时,土壤温度为15.5℃,热作用半径大约为2.13m;当土壤比热容增加到1 600 J/(kg·℃)时,土壤温度为15.5℃,热作用半径减小,大约为2.08 m;随着土壤比热容的增加,当土壤比热容达到2 200 J/(kg·℃)时,土壤温度为15.5℃,热作用半径减小到2.0m左右.结论埋管换热器周围土壤温度受土壤比热容的影响很显著,土壤的比热容越大,埋管周围土壤的温度下降的越小,热作用半径就越小.【期刊名称】《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(035)002【总页数】6页(P379-384)【关键词】土壤热容;垂直U型管;土壤温度场;数值模拟【作者】尚少文;潘欣;徐颖;房子钰【作者单位】沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168【正文语种】中文【中图分类】TK124我国严寒地区采暖能耗在建筑总能耗中所占比例显著,因此节能技术的应用就显得越来越重要[1-2].而地源热泵是利用高品位热能把热量从低位热能转向高位热能的一种节能装置,其中土壤源热泵是把土壤中的热量作为低位热源并将其转变成可直接被利用的高位热能供用户使用[3],进而可以节约能源.但是,严寒地区土壤源热泵在冬季从土壤中取出的热量大于夏季向土壤排出的热量,如果长期运行会造成土壤的冷量堆积[4],使周围土壤的温度逐渐降低,导致土壤中冷热量不平衡并影响热泵的性能系数[5].埋管换热器与周围土壤之间的传热过程很复杂,土壤的种类对传热有着很大的影响.土壤是由碎散的固体颗粒、气体、液体组成的多孔介质,不同的土壤之间的比热相差较大[6].其中水的比热容为4 186 J/(kg·℃),而石英砂的比热容仅为820 J/(kg·℃),土壤的比热容不同,土壤与换热器间的传热效率也不同[7-8].因此,土壤比热容对土壤温度场分布有很大的影响.目前许多学者对土壤源热泵的土壤导热系数、土壤孔隙率、土壤初始温度等都有研究[9],但对土壤比热容尤其对土壤中土壤比热容的分层现象研究甚少.笔者通过Fluent软件,先用Ansys15.0中的Workbench建立几何模型,再将其导入Mesh中进行网格划分,最后通过设置不同的土壤比热容及相应的参数值对土壤的温度场进行模拟.发现埋管换热器周围土壤温度受土壤比热容的影响很显著,土壤的比热容越大,埋管周围土壤的温度下降得越小.1 模型建立1.1 模型的假设地埋管与周围土壤间的传热过程是三维的非稳态的,所包含的几何条件和物理条件都很复杂,计算的时间也比较长.因此,笔者建立模型时做如下假设:①假设地下土壤的温度不沿深度发生变化；②忽略土壤、回填土、管壁物性参数的变化,认为土壤、回填土、管壁的密度、导热系数不随深度发生变化[10]；③假设土壤与回填材料、回填材料与U型管外壁接触良好,不存在缝隙；④忽略U型管内流体在水平方向的传热,即认为管内流体水平方向的温度和速度分布不发生变化.1.2 模型的建立地源热泵的地下部分是由换热介质、地埋管、回填土及土壤组成[11].管内介质及埋管管壁是与实际形状相同的U型管,U型管内径为26 mm,外径为32 mm,回填土为直径为250 mm,高度为30 m的圆柱体,土壤横截面长宽为5 m×5 m,高度为30 m的长方体.几何模型如图1所示[12].图1 几何模型Fig.1 Geometric model2 网格划分及边界条件设置2.1 网格的划分由于埋管换热器管径较小,U型管的长度远大于管径,因此土壤温度沿横向变化较大,沿竖向变化较小.在进行网格划分时,横向的网格要较密,而竖向的网格相对稀疏[13].管内的流体介质在靠近管壁处湍流强度较大,因此要进行加密处理.而回填土和土壤部分靠近U型管处的网格也要进行加密处理,两部分的网格都是从远端到中心逐渐变密.网格划分如图2所示.图2 网格划分Fig.2 The meshing of tube2.2 边界条件的设定用Workbench软件对地埋管结构建立模型和网格划分后,要根据地埋管的实际情况对模型进行边界条件的设定.在进行FLUENT计算时设定初始条件.①对U型埋管换热器的进口处定义为速度入口,在FLUENT中更方便的对管内流体和速度即温度进行设定.由于在出口处,流体已达到充分发展阶段,因此将地埋管出口处的边界类型设定为自由出流.②由于地下地埋管换热器从周围土壤不断的取热,因此将土壤区域的四周和土壤的底部定义边界条件类型为WALL-1,将回填土部分的底部定义为另一种边界条件WALL-2.③对各部分区域进行定义,即将U型管内的流体设置为流体,管壁、回填土及土壤部分都将设置为土壤.2.3 求解类型的设定将划分好的网格和设定好的边界条件直接导入FLUENT15.0中进行求解类型的设置.①求解方程的设置,由于地下土壤的传热过程相对比较复杂,因此在进行求解模型的设置时首先应该选择湍流模型及能量方程[14].②材料及区域进行设置.③设置边界条件,将管道入口速度设定为0.8 m/s,出口设置为自由出流,将土壤温度设为15.85 ℃、地埋管进口温度为12.25 ℃,然后进行初始化,对时间进行设定.3 模拟结果及分析3.1 不同土壤热容对埋管换热器周围土壤温度的影响土壤是由各种矿物质以及有机物组成的,而土壤的热物特性对地埋管换热器的换热性能又有很大的影响,因此在研究换热器周围土壤温度时不能忽视[15].土壤的热物性包括导热系数、密度、热扩散率及比热容,其中土壤的比热容对地埋管换热器周围土壤温度有很大的影响[16].笔者分别对土壤比热容1 000 J/(kg·℃)、1 600 J/(kg·℃)、2 200 J/(kg·℃)3种工况下地埋管换热器周围土壤的温度场分布情况做分析[7].其中设置地埋管入口流速为0.8 m/s,入口处温度为12.25 ℃,土壤温度为15.85 ℃,另外各个模型的热物性参数如表1所示.表1 模型材料的热物性参数Table 1 Thermal physical property parameters of model materials材料密度/(kg·m-3)导热系数/W比热容/(J·kg-1·℃-1)土壤1 5301.61 000/1 600/2 200回填材料1 9002.2900循环水998.20.554 180U型管9500.422 300模拟冬季连续运行3个月后不同土壤比热容条件下,地下埋管换热器周围地下15 m 处土壤的温度分布情况(见图3).从图中可以看出,不同比热容下埋管周围土壤温度不同.通过比较3种工况下地下15 m处的土壤温度可以得知:土壤的比热容越大,埋管周围土壤的温度下降得越慢,作用半径也越小.由图3可以看出当土壤比热容为1000 J/(kg·℃)时,土壤温度为15.5 ℃,热作用半径大约为2.13 m,而当土壤比热容增加到1 600 J/(kg·℃)时,土壤温度为15.5 ℃的热作用半径减小,大约为2.08 m,随着土壤热容的增加,当土壤热容达到2 200 J/(kg·℃)时,土壤温度为15.5 ℃的热作用半径减小到2.0 m左右.由此可以看出,土壤热容越大,离埋管较远处的土壤温度下降得越慢,埋管周围温度为15.84 ℃处土壤温度区域较大.图3 不同土壤热容地下15 m处温度云图Fig.3 Temperature cloud at 15 m underground of different soil heat capacity为更清晰地看出埋管周围土壤温度的分布情况,图4为不同深度埋管周围土壤温度分布值.从图4中可以清晰地看出,随着埋管深度的增加,埋管周围土壤的温度逐渐增加,并且在0～15 m,土壤温度场变化比较明显,超过15 m后土壤温度变化比较缓慢[17],而且还可以看出土壤比热容越大,埋管周围的土壤温度越高,越有利于土壤与埋管换热器的换热.图4 不同深度埋管周围土壤温度分布值Fig.4 Temperature distribution value of soil aroundburied pipe at different depth3.2 土壤热容分层对埋管换热器周围土壤温度的影响将土壤层分为3层:0～10 m为上层土壤,11～20 m为中间层土壤,21～30 m为下层土壤.方案一:上层土壤比热容为1 000 J/(kg·℃),中间层土壤比热容为1 600J/(kg·℃),下层土壤比热容为2 200 J/(kg·℃);方案二:上层土壤为2 200 J/(kg·℃),中间层土壤为1 600 J/(kg·℃),下层土壤为1 000 J/(kg·℃).通过模拟冬季运行3个月后两种方案下地下15 m处埋管周围土壤的温度分布云图,分析地下土壤的温度分布情况.图5为冬季运行3个月后方案一的土壤温度分布云图.从图5中可以看出,埋管周围的土壤温度出现明显下降,地下15m处土壤比热容为1 600 J/(kg·℃)的热作用大约为2.05 m左右,通过比较图3(b)与图5地下15 m处土壤比热容为1 600 J/(kg·℃)的土壤温度为15.35 ℃处的热作用半径可知土壤比热容分层即上层土壤比热容为1 000 J/(kg·℃),中间层土壤比热容为1 600 J/(kg·℃),下层土壤比热容为2 200J/(kg·℃)条件下的热作用半径比土壤比热容为1 600 J/(kg·℃)的热作用半径小[18-19],比热容高的土壤在下层埋管周围土壤的温度下降的更慢一些,更有利于埋管换热器的传热.图5 冬季运行3个月方案一地下15m处温度云图Fig.5 Three months running in winter:temperature contours at 15 m underground in program I图6为冬季运行3个月后方案二的土壤温度分布云图.从图6中可以看出温度为15.35 ℃处的热作用半径大约为2.06 m,通过与方案一对比可以看出:地下15 m处方案一的热作用半径比方案二的稍大一些,高比热容土壤在上层比高比热容土壤在下层的埋管换热器周围土壤温度下降的更慢一些,土壤的温度更高一些.与图3(b)中的温度云图图6 冬季运行3个月方案二地下15 m处温度云图Fig.6 Three months running in winter:temperature contours at 15 m underground in programⅡ相比,方案二中温度为15.85 ℃处的土壤区域仍然比图3(b)中的大,即土壤温度下降幅度慢,温度为15.35 ℃的热作用半径小.在图6中可以清晰地看出土壤比热容分层对埋管周围土壤的温度场影响较大,为了更清晰地比较出土壤的温度值大小.通过比较也可以看出高比热容的土壤在上层温度场变化较慢,温度为15.85 ℃的区域大,更有利于土壤与换热器的换热.4 结论(1)在冬季运行工况下,埋管周围土壤的温度逐渐降低,并且降低的幅度受土壤比热容的影响很大,随着土壤比热容的增加,埋管周围土壤的温度降低速率逐渐减慢,热作用半径也在逐渐减小.因此,为了防止土壤的温度降低的过快造成土壤的冷量堆积现象的发生,应尽量采用土壤比热容较高的土壤.(2)在冬季运行的工况下,浅层土壤受温度影响比较大,深层土壤受温度影响的变化较小,甚至由于地心发热的影响,还会造成土壤温度的升高.(3)在冬季运行工况下,土壤比热容分层与土壤比热容不分层情况相比,埋管周围土壤温度热作用半径更小,土壤温度降低的越慢,但是由于土壤结构复杂,会造成施工上的困难.因此,在条件允许的情况下,尽量将土壤进行分层设置,并且高比热容土壤在上层更有利于土壤与埋管的传热,且不易造成土壤冻结.参考文献【相关文献】[1] 江亿.我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J].暖通空调,2005,35(5):30-40.(JIANG Yi.Building energy consumption situation in our country and the effective energy saving way[J].HV & AC,2005,35(5):30-40.)[2] 胡连营.地源热泵技术讲座(一)地源热泵技术及其发展概况[J].可再生能源,2008,26(1):115-117. 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地埋管供热对蔬菜大棚土壤温湿度分布影响的模拟研究郭智勇;王冬计;王晓雪;刘联胜;孟阔;魏朝阳【期刊名称】《沈阳农业大学学报》【年(卷),期】2022(53)1【摘要】目前,热水循环地埋管道成为冬季温室大棚供热的主要途径之一,深入了解地埋管道周围热湿迁移对土壤温湿度分布的影响,有助于指导供热系统的运行调控、营造适于作物生长的环境条件。
基于ANSYSFluent软件搭建三维数值模型,设置土壤体积含水量为UDS,编入水分迁移控制方程,基于实际环境设置边界条件,模拟分析了供热系统启动后96h内地埋管周围土壤的温湿度分布变化情况,明确了热湿迁移对土壤温度及导热性能的影响,同时分析了管间距、底部保温层等对土壤温湿度分布的影响趋势。
结果表明:供热期间,土壤中的水分扩散与热量传递是相互耦合的,土壤导热系数与含水量呈正相关,系统运行12h后,近管处土壤含水量与导热系数分别降低0.053m^(3)·m^(-3)和0.063W·m^(-1)·K^(-1),土壤导热性能下降6.8%;地埋管埋设间距为0.2m时,各深度水平监测点的土壤温度差值在0.3℃以上;当管间距增大至0.3m时,各深度水平监测点的土壤温差最小,温度分布相对均匀;继续增大地埋管间距会使水平土壤层出现较大的温差。
管道底部铺设保温材料可显著提高浅层土壤温度,传向深层土壤的热量损失明显减少,深度0.25m处土壤温度可达到27.1℃,此时需适当降低供水温度或减小循环流量,以避免植物遭受高温迫害。
本研究结果对蔬菜大棚地埋管及保温层的敷设具有指导意义。
【总页数】10页(P73-82)【作者】郭智勇;王冬计;王晓雪;刘联胜;孟阔;魏朝阳【作者单位】河北工业大学能源与环境工程学院;河北工业大学河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室;天津城建大学能源与安全工程学院【正文语种】中文【中图分类】S625.5【相关文献】1.不同灌水方式对盐碱地大棚蔬菜生长及土壤盐分影响的试验研究2.埋地输油管道周围土壤温度场分布数值模拟研究3.大棚蔬菜连作对土壤酶活性影响的研究4.种植年限对蔬菜大棚土壤肥力的影响研究5.埋地供热管道周围的土壤温湿度特征研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同季节埋地热油管道周围土壤温度场数值模拟胡金文;马贵阳;高岩;刘瑞凯;田丽;何明那【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2011(040)006【摘要】埋地热油管道周围土壤温度场是随时间变化的非周期性非稳态温度场，建立埋地管道周围土壤温度场的非稳态传热模型，对不同季节埋地热油管道周围土壤温度场非稳态传热规律进行数值模拟。
分析表明，不同季节温度条件下管道周围土壤温度场分布差别很大，管道有、无保温层土壤温度场分布明显不同。
管道有保温层条件下，管道周围土壤温度场呈半圆形曲线分布，在冬季等温线沿管道正上方分布，在夏季等温线沿管道正下方分布;管道无保温层条件下，管道周围土壤温度场呈近似椭圆形分布。
这主要是由于土壤热阻的存在温度波在传导过程中具有迟延性，管道周围土壤温度场受管道散热影响，两条等温线出现重合所致。
通过对埋地热油管道非稳态传热因素的研究分析，为管道安全、经济启输、节约能源提供参考。
%Soil temperature field around heat oil pipelines is a non-periodicity and unsteady temperature field that changes with time. In this paper, unsteady heat transfer model of soil temperature field around buried pipelines was established, unsteady heat transfer law of soil temperature field around buried pipelines in different seasons was simulated. Analysis shows that temperature distributions of soil temperature field around the pipelines in different seasons are different, distributions of soil temperature field around the pipelines with and without thermal insulation layer have markedly difference. Soil temperature field around the pipelinewith insulation layer appears semicircle distribution, isotherm in winter is above along the pipes and isotherm in summer is under along the pipelines. Soil temperature field of pipe without insulation layer appears nearly elliptic distribution. This is mainly due to existence of soil thermal resistance and delay of temperature wave to result in two isotherms coincidence under effect of heat dissipation of pipes. The factors analysis of unsteady heat transfer in soil around heat oil pipelines can provide some references for pipes security and energy saving.【总页数】4页(P619-621,624)【作者】胡金文;马贵阳;高岩;刘瑞凯;田丽;何明那【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TE832【相关文献】1.埋地热油管道周围温度场数值模拟 [J], 赵永涛;殷敏谦2.埋地热油管道启输过程土壤温度场三维数值模拟 [J], 顾锦彤;马贵阳3.埋地热油管道停输后周围土壤温度场的数值模拟 [J], 李伟;张劲军4.埋地热油管道周围温度场数值模拟 [J], 赵永涛5.埋地热油管道预热过程周围土壤温度场蓄热量计算 [J], 李少华;尚增辉;公茂柱;王洪亮;叶昆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
