施志钢 李萍 景登岩 栾翔琪 刘福强 王培

青岛理工大学环境与市政工程学院

相对其他形式的地表水地源热泵前端换热器，毛细管[1]换热器具有结构紧凑，换热面积大和阻力小等优势。目前对毛细管作为前端换热器的研究有利用CFD 进行模拟换热研究[2]、建立毛细管前端换热试验测试[3]、采用TRNSYS 进行仿真模拟[4]等，但对毛细管换热器不同管间距的换热特性的研究尚为空白。本文利用Fluent 对不同管间距的毛细管换热器进行放热工况的数值模拟，通过数值模拟结果来分析毛细管换热器的换热特性。

1 毛细管换热器传热模型

1.1 几何模型的建立

毛细管间隔为10～40 mm，本文分别建立毛细管管间距为10 mm、20 mm、40 mm 时的毛细管换热器三维模型，毛细管换热器具体尺寸为：单根毛细管为φ4.3×0.85 mm[5]，管内径为2.6 mm，单片毛细管席中毛细管根数为9 根，毛细管席片数为5 片，相邻的两片毛细管席之间间距为80 mm。流体计算域分别有毛细管流体域、地表水流体域，以毛细管管间距为20 mm 时为例，三维模型如图1 所示。

图1 毛细管换热器三维模型图

1.2 网格划分

采用ICEM CFD 进行网格划分，根据各部分具体大小来设置相应的网格尺寸。由于地表水侧流体域由毛细管外壁及周边边界构成，为较为复杂的几何形状，所以优先考虑采用非结构网格[6]，网格类型为Tetra/Mixed，采用Robust（Octree）的网格生成方法自动生成网格。由于毛细管尺寸相对于外部水体较小，所以采用较小的网格尺寸来进行划分，进行局部加密网格设置，划分网格并进行网格光顺。……