Авторы

Учет неравномерности температурного поля в геотермальной скважине теплового насоса

УДК 536.1

Учет неравномерности температурного поля в геотермальной скважине теплового насоса

Баранов И.В., Крылов В. А., Черноозерский В. А., Никитин А. А.

Аннотация
В данной статье рассматриваются температурные поля геотермальной скважины теплового насоса. При проектирование теплонасосных систем используются методики расчета геотермальных скважин с равномерным по всей длине скважины температурным полем. Общепринятые физические представления о распределении температурных полей в технических системах позволяют предположить, что распределение температуры в геотермальной скважине теплового насоса не будет являться равномерным. Для проверки данного предположения была разработана трехмерная параметрическая модель экспериментального стенда при помощи модуля Flow Simulation программного комплекса SolidWorks. Использование модуля Flow Simulation позволило на базе созданной модели экспериментального стенда и на основе метода конечных элементов осуществить расчет распределения температурных полей в модулируемой скважине. Построенная численная модель показала, что температурное поле не является равномерным. Результаты проведенных исследований позволяют судить о том, что существующие методики расчета имеют недостатки, в связи с этим существует необходимость разработки новой методики расчета геотермальных теплообменников, позволяющую учитывать неравномерность температурного поля и тем самым повышать эффективность работы теплового насоса.

Ключевые слова: тепловой насос, температурное поле, экспериментальный стенд, теплопроводность

Список литературы

II Всероссийский конгресс молодых ученых. 9-12 апреля 2013, Электронный сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Вып. 4. Теплофизическое приборостроение. Теоретические основы тепло- и хладотехники. с. 10.
Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография. – М.: Издательский дом «Граница», 2006. 176 с.
VIESSMAN, инструкция по проектированию. Vitocal 300/350, тепловые насосные установки.
Karl Ochsner. Geothermal Heat Pumps. A Guide for Planning and Installing, First published by Earthscan in the UK and USA in 2007, 67 р.
Лыков А.В. Теория теплопроводности. – Москва: изд-во «Высшая школа», 1967.
Штым А.С., Маркелова И.А. Системы теплосбора для геотермальных тепловых насосов // Вестник ВолгГАСУ. Серия: Стр-во и архит. 2011. Вып. 23(42). С. 126–133.
Oppelt, T., Riehl, I., Gross, U. (2010). Modelling of the borehole filling of double U-pipe heat exchangers. Geothermics, 39(3), р. 270-276.
Крылов В.А., Никитин А.А., Черноозерский В.А. Экспериментальный стенд для исследования распределения теплового потока в грунте // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых. – Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2014. Вып. 4.
Крылов В.А., Никитин А.А., Черноозерский В.А. Численное моделирование распределения тепловых потоков в системах с геотермальными теплообменниками //Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых. – Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2014. Вып. 4.
Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы: Пер. с англ. – М.: Энергоиздат, 1982. 224 с.
Платунов Е. С., Баранов И. В., Куслиева (Тамбулатова) Е. В.Автоматизированный прибор для измерений теплофизических характеристик влагосодержащих материалов // Вестник МАХ. 2009. № 3.
Баранов И.В., Никитин А.А. Комплексные измерения теплофизических характеристик влагосодержащих материалов при замораживании и размораживании. // Вестник Международной академии холода. 2007. № 1.С. 24-27.
Тамбулатова Е.В., Платунов Е.С., Баранов И.В. Результаты исследований теплофизических свойств водных растворов сахарозы // Вестник Международной академии холода. 2010. № 3. С. 42-47.