Способы решения нестационарной задачи теплопроводности в грунтовом массиве, разработка новой теплотехнической модели вертикального грунтового теплообменника, определение тепловой мощности в зависимости от продолжительности работы теплового насоса.
Аннотация к работе
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ГРУНТОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ Данная статья посвящена решению нестационарной задачи теплопроводности в грунтовом массиве, разработке новой теплотехнической модели вертикального грунтового теплообменника, определению тепловой мощности в зависимости от продолжительности работы теплового насоса.Большинство известных инженерных методов расчета [8-11] используют ориентировочные значения удельной линейной тепловой мощности, которые могут изменяться от 20 до 70 Вт на погонный метр глубины скважины. В большинстве случаев скважина представляется в виде точечного источника тепла, а распределение температуры в грунтовом массиве описывается двумерным осесимметричным уравнением теплопроводности. Процессы теплопередачи внутри скважины, влияние количества и взаимного расположения труб, изменение температуры теплоносителя по глубине и его конвекция рассматривались в работе [20]. Согласно упрощенной модели, линейное сопротивление теплопередаче от грунта к теплоносителю, , равно: , (1) где , ? - коэффициент теплоотдачи, , внутренней поверхности трубы, определяемый на основе исходной модели, , - коэффициент теплопроводности теплоносителя, Nu-критерий Нуссельта; - линейное термическое сопротивление бетонной смеси, , - диаметр скважины, - коэффициент теплопроводности бетонной смеси. Где , w - скорость, м/с, и v - кинематический коэффициент вязкости, м2/с, теплоносителя; Gr-критерий Грасгофа, учитывающий влияние свободной конвекции; Pr-критерий Прандтля, , a1-коэффициент температуропроводности теплоносителя, м2/с, , с1 - теплоемкость, , - плотность, кг/м3, теплоносителя; Pr2 - критерий Прандтля, определяемый при температуре внутренней поверхности трубы.Задача нестационарной теплопроводности в грунтовом массиве решена численно при помощи метода конечных разностей. Найдено распределение температурного поля в грунте и определена тепловая мощность ВГТ в зависимости от продолжительности работы ТН.