基于CFD的送水泵房采暖系统优化研究.pdf

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1、建筑技术开发供热技术第43卷第2期BuildingTechnologyDevelopmentHeatingTechnology2016年2月基于CFD的送水泵房采暖系统优化研究张琪(天津市市政工程设计研究院，天津300051)【摘要]应用CFD软件建立了送水泵房温度场的数学模型，通过对泵房典型的稳态阶段进行模拟与实测，证明所建立的模型是正确的。针对散热器的不同布置形式，通过模拟在开启1、4、5号泵组的工况下，当水泵机组开启台数较少且室外温度过低时，散热器布置在水泵层的方法仅能满足地面层人员活动的温度要求，而布置在走道层则可以满足两个层的人员活动要求。当水泵电机满负荷运行时，通过模拟计

2、算，在满足采暖室内设计温度要求时，“可减少热指标”达到7．39W／m，节能率可达到12．85％，为此类泵房采暖系统的设计研究提供参考。[关键词】标准k一8方程；CFD；送水泵房；采暖系统；节能【中图分类号】TU832【文献标志码】A【文章编号】1001—523X(2016)O2_J0069_J03OptimizationResearchofHeatingSystemforWater-pumpBasedonCFDZhangQi[Abstract】ThetemperaturefieldmathematicalmodelofWater-pumpwhichusedheatingsystemi

3、ssimulatedbyCFD．Throughthefull—scalemodelsimulationinthetypicalstationaryphaseandcontrastwiththemeasureddata，theresultsindicatethatthemodelisaccurate．Throughresearchandanalysis，andcombinedwiththeactualsituation，theradiatorsarewellarrangedinthewalkwaythanun—derground．Whenthesepumpsareonfullloado

4、peration，inCansaveenergyat7．39W／m，overallenergy-savingrateis7．0％．，alsocanprovidereferencesforthesametypeofWater-pumpforheatingstrategyinwinter~[Keywords】standardk—eequation；CFD；water-pump；heatingsystem；energy‘saving送水泵房内散热器的布置形式一般分为两类：一类布置于水泵层，一类布置于检查过道层，两种布置方式各有优缺点。在进行采暖系统的设计时，若不考虑泵房内工艺管道与水泵电机

5、的散热，将造成泵房内温度过高，造成能源的浪费]。本文以天津市某送水泵房为研究对象，采用CFD软件对其建模，利用验证的数学模型对上述问题进行模拟研究。1建立送水泵房温度场数学模型1．1几何条件对送水泵房建立全尺寸的物理模型，长28m，宽9m，高12．4m，其中水泵层即地面层，检查过道高4m，工艺管道与水泵电机紧贴地面布置。为求解方便，将工艺管道与水泵电机简化为长2．2m、宽lm、高1．4m的长方体；散热器简化为图2y-z断面网格长1．4m、宽0．2m、高0．8m的长方体。泵房三维示意图如图1。为简化网格数量、提高计算速度，在6．0m高处设置通透面，式中：西为通用变量，可以代表U，v，w

6、，T等求解变量；通透面上方采用Hex结构化网格，下方采用Tet／Hybrid非结构r为广义扩散系数；S6为广义源项；P为流体密度，kg／m；化网格，并对散热器和水泵电机表面进行网格加密处理。如为流体的速度矢量，m／s；t为时间，s。图2为x=12m断面网格。送水泵房采暖空间内空气的流动属于有限空间内的自然对流，空气不直接吸收辐射热量，只能通过对流换热来提高温度。散热器、工艺管道及电机表面温度高于空气温度，空气密度发生变化，从而产生浮升力，在浮升力作用下热空气上升】，为便于处理由于温差而引起的空气密度变化及浮升力项，本文采用不可压缩理想流体(incompressibleidealgas

7、)模型模拟流体状态，采用标准缸￡湍流方程描述泵房内气体的湍机流运动过程，此外，为提高计算精度，采用DO辐射模型计算热辐射嗍。1．3边界条件数值传热计算有三类边界条件，本文模型中围护结构壁图1泵房三维示意图面温度为定值，属于第一类边界条件；散热器、工艺管道与1．2数学模型电机表面为常热流密度值，为第二类边界条件。泵房采暖室在流动与传热问题求解中所需求解主要变量(速度和温内计算温度为10℃，设计热负荷为14．5kW。度等)的控制方程都可以表示为一下通式圆：1．