桩基螺旋型地埋管换热器换热性能的数值模拟与验证

来源：农业工程学报杂志2016年第5期北京时间：

作者：杨卫波,杨晶晶,孔磊,

摘要：为了探讨不同因素对桩基螺旋型地埋管换热性能的影响，建立了桩基螺旋型地埋管换热器的传热数学模型，分析了桩基直径、桩基深度、螺旋管组数、土壤类型对桩基螺旋型地埋管换热量及土壤温度分布的影响，结果表明：增加桩基直径有利于改善桩基的蓄热能力、提高螺旋型埋管的换热性能，但是单位管长换热量会减小，因此，桩基直径不可无限制增加；桩基深度的增加有利于提高桩基螺旋型埋管换热器的换热量，而且对单位长度桩基的换热量影响很小，因此，可以通过增加桩基深度来提高换热量；同样条件下，黏土、砂土、砂岩中砂岩最有利于桩基换热器换热，土壤温度上升速率和幅度最低，而黏土换热效果最差，土壤温度上升速率最快；此外，螺旋管组数越多，换热器换热量越大，但是单位管长换热量会大幅下降。试验验证表明：所建桩基螺旋埋管模型预测出的换热量与土壤温度值与对应试验值吻合较好，其最大相对误差分别在9.7%与9.2%以内。

关键词：桩基, 换热器, 温度, 换热性能, 数值模拟, 试验验证