地热换热器传热特性主成分分析

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1、地热换热器传热特性主成分分析地源热泵获得了广泛的应用，但其传热特性有待进一步研究。本文考虑高密度聚乙烯管的导热系数、土壤的热物性参数、地下水渗流等的变化对地热换热器传热性能的影响，对单组地埋管换热器的换热特性进行了数值模拟研究，并借助多元统计分析软件（R软件）对影响地热换热器的传热特性的因素进行了主成分分析。结果表明地热换热器的传热性能主要是由土壤导热系数控制,其次受控于地下水渗流和土壤的密度以及比热容,而地埋管的物性参数也是影响水质的因素。关键词：地源热泵；传热特性；主成因分析；数值模拟0.引言　　地源热泵技术是一种环保节能先进的空调技术，业已经成为我国暖通空调行业的热点。

2、设置地热换热器是地埋管地源热泵空调系统区别于传统空调系统的最大特点，地埋管换热器传热研究是地源热泵空调系统的技术难点，同时也是该项技术研究的核心和应用的基础[1]。　　本文在对影响地热换热器的传热特性的因素进行分析的基础上，考虑高密度聚乙烯管的导热系数、土壤的热物性参数、地下水渗流等的变化对地热换热器传热性能的影响，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，对单组地埋管换热器的换热特性进行了数值研究，并借助多元统计分析软件（R软件）对影响地热换热器的传热特性的因素进行了主成分分析。1.模型1.1模拟对象图1地热换热器结构示意图　　钻孔深度为50m，钻孔直径为150mm，U型管支管间

3、距为70mm；管材为高密度聚乙烯管（PE），管内径26mm，外径32mm，介质为水；回填材料采用原浆回填。地下水渗流速度为u=10-6m/s，方向自左向右，来流方向与两支管中心线连线之间夹角为α。1.2求解条件的设定　　由于所研究的是三维非稳态传热问题。U形管换热时水的流动是紊流，选择RealizableK-ε模型作为紊流模型[2-4]，为了研究不同物性参数条件下，各因素对地埋管出口温度影响的大小，选取上述条件作为基准条件，其他条件均在上述条件的基础上进行了变化，具体如表1所示：表1数值计算参数变化表项目Case1Case2Case3Case4Case5土壤导热系数（].北京

4、：高等教育出版社，2006.[2]顾中煊，吴玉庭，唐志伟，等.U型管地下换热系统非稳态传热数值模拟[J].工程热物理学报,2006,27(2):313-315.[3]王福军.计算流体动力学分析-软件原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2004.[4]陶文铨.数值传热学[M].西安：西安交通大学，2001[5]德娜,库兰丹,陈敬锋,等.额尔齐斯河(新疆段)水质评价[J].新疆大学:理工版,2001,18(2):169-172.[6]马虹.主成分分析法在水质综合评价中的应用〔J〕.南昌工程学院学报,2006,25(1):65-67.[7]鲁斐,李磊.主成分分析法在辽河水质评价

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