低溫?zé)峁艿責(zé)崂迷囼?yàn)及數(shù)值模擬

王懷靜

【摘要】本文一開始通過初步的介紹對地?zé)岵膳膬?yōu)點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的描述，然后對低溫?zé)峁艿責(zé)峥刂谱隽岁U述，最后詳細(xì)的分析了低溫?zé)峁艿責(zé)崂迷囼?yàn)及數(shù)值模擬。

【關(guān)鍵詞】低溫?zé)峁?，地?zé)崂?，?shù)值模擬

一、前言

由于低溫?zé)峁艿責(zé)崂寐实牟粩嗟陌l(fā)展和進(jìn)步，對地?zé)崂玫囊笠簿透?，但是在?shí)際的利用過程中，一些技術(shù)已經(jīng)滿足不了日益增多的需求，這就要提醒我們在工作中對低溫?zé)峁艿責(zé)崂迷囼?yàn)及數(shù)值模擬的需求。

二、地?zé)岵膳膬?yōu)點(diǎn)

1、節(jié)約能源

房間內(nèi)沿高度方向上溫度分布比較均勻，溫度梯度小，減少了無效熱損失。輻射供暖房間設(shè)計(jì)溫度可比散熱器采暖方式低2-3℃，卻能獲得更佳的舒適感，從而起到減少供熱量，節(jié)約能源的作用。同時(shí)，由于低溫傳送，故熱量損失小。

2、溫度均勻

高空間的展廳按傳統(tǒng)供暖方式，靠外墻僅能布置有限數(shù)量的暖氣片。同時(shí)，由于舉架高，熱空氣上升，會造成上熱下冷，很難保證工作地帶的室溫。低溫地面輻射采暖方式則較好地解決了這一難題。

3、節(jié)省居室面積

減少了常規(guī)采暖方式暖氣所在的空間面積，可節(jié)省寶貴的居室實(shí)際面積6-10%，也就是說一個(gè)100平方米的居室由于放置和裝飾散熱器，將白白損失6-10平方米的居室面積，假如3000元/平方米，那么將損失掉18000-30000元，這還不包括因裝修暖氣片而需要的裝修材料費(fèi)用及人工費(fèi)，而選用地?zé)岵膳涂梢匀抗?jié)省這筆費(fèi)用。

4、運(yùn)行費(fèi)用低

暖氣片供暖方式一般15-20年需更換管道和部分暖氣片，而地板輻射供暖只需定期清洗過濾器，運(yùn)行費(fèi)用僅為系統(tǒng)微型泵的電力消耗，故維修運(yùn)行費(fèi)用極低。

三、低溫?zé)峁艿責(zé)峥刂?/p>

1、絕熱層鋪置

鋪置前要對樓面做好處理，要保證墻根處沒有積塵，要保證表面光滑平整、干燥不潮濕、沒有凸出的結(jié)塊，以免絕熱層鋪置在不平整的基層上，要在確保絕緣層不會被破壞的基礎(chǔ)上，盡可能地控制好樓層的凈高。同時(shí)要事先在內(nèi)外墻的交接處留出一定的伸縮縫，內(nèi)部填充聚乙烯泡沫板，泡沫板和墻體之間要固定牢靠，而且要緊密聯(lián)系地面的絕熱層。

2、安裝分集水器

分集水器位置的選擇要合理：1）要盡可能靠近采暖管，盡量減少入戶的管道數(shù)量；2）為了便于日常維修，通常選擇放在廚衛(wèi)廳。一定要注意的是供水回水兩個(gè)管道不能接反，通常來說分集水器的供回管道是上供下回，過濾器要安裝在分水器前端，要是供回水管道接反了，過濾器就會失去作用，等時(shí)間一長，雜質(zhì)進(jìn)入了地暖系統(tǒng)，會造成管道系統(tǒng)的堵塞，進(jìn)而影響供暖效果。

3、鋪設(shè)加熱管

依據(jù)不同房間散熱保溫情況，進(jìn)行針對性地加熱管設(shè)計(jì)和鋪設(shè)，高溫管段應(yīng)該先布置在外墻側(cè)與外窗，如果房間的面積比較大的時(shí)候可以設(shè)置兩路或者兩路以上的回路。填充層里面的加熱管不允許有接頭，管道彎曲的時(shí)候也不允許有死折的出現(xiàn)。塑料和鋁塑的復(fù)合管的彎曲半徑不應(yīng)當(dāng)比6倍管外徑小，銅管的彎曲半徑不應(yīng)該比5倍管外徑小。而衛(wèi)生間和廚房這類面積比較小的空間不可以用平行的布管方式，應(yīng)該使用回字形的布管方式。使用U形帶刺固定管卡將安置好的加熱管固定于絕熱層，直管段的固定間距以50cm～70cm為宜，彎曲管段的固定間距宜以20cm～30cm為宜，在彎頭兩端使用固定管卡固定。以上工作完成后還要用鋼絲在上方鋪一層鋼絲網(wǎng)。在加熱管鋪設(shè)之前要仔細(xì)檢查管道的內(nèi)外有霧污垢雜物，所用管道在使用前應(yīng)做水壓試驗(yàn)，以便檢查有沒有漏點(diǎn)。

4、中間驗(yàn)收

分集水器及加熱管安裝之后一定要進(jìn)行中間驗(yàn)收，及時(shí)檢查各個(gè)管道及接口處有無滲漏現(xiàn)象、閥門開關(guān)是否靈活嚴(yán)密等，而且要再次做水壓試驗(yàn)。當(dāng)系統(tǒng)沖洗合格之后才能進(jìn)行水壓試驗(yàn)。要先固定好試壓管道及零件，并采取一定的保護(hù)措施，水壓試驗(yàn)的壓力要是正常工作是壓力的1.5倍，其最低標(biāo)準(zhǔn)也不能低于0.6MPa。向分集水器中慢慢的注水，把管道中的空氣同步排出，使用手動(dòng)泵對其緩慢升壓，其時(shí)間不能小于15min，當(dāng)壓力升至正常的工作壓力后保持該壓力1h，在1h內(nèi)壓力正常下降不能超過0.05MPa。

5、澆筑填充層

當(dāng)水壓試驗(yàn)成功后就要開始做填充層，濕鋪法是目前施工中最常見的方法，填充層的厚度以5cm為宜。為了保護(hù)反射膜及絕熱層，其填充材料通常選用豆石混凝土，配比是水泥：黃砂：豆石=1：2：3，豆石的粒徑要小于12mm，同時(shí)要添加定量的微膨脹劑。當(dāng)加熱管的系統(tǒng)水壓值不低于0.6MPa時(shí)才能澆筑豆石混凝土，這樣既能避免加熱管受混凝土擠壓導(dǎo)致變形，萬一管道有地方損壞也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。填充層的養(yǎng)護(hù)期不能少于21天，養(yǎng)護(hù)期間要保證加熱管中的系統(tǒng)水壓不能低于0.4MPa。

6、調(diào)試

當(dāng)填充層額養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，要對地暖系統(tǒng)進(jìn)一步調(diào)試，確保系統(tǒng)的水力及熱力情況能達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求，沒有經(jīng)過調(diào)試的地暖系統(tǒng)不可以運(yùn)行使用。初次加熱使用時(shí)，水溫要控制在比當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度高10e左右，但最高溫度不能高于32e，通熱48h后以3e/24h的速度逐步把水溫提升到預(yù)設(shè)的溫度，最后再次對系統(tǒng)內(nèi)部每個(gè)回路進(jìn)行檢測、調(diào)試。

四、低溫?zé)峁艿責(zé)崂迷囼?yàn)及數(shù)值模擬

1、重力熱管構(gòu)建

在搭建重力熱管時(shí)，都采用了合理的假設(shè)，將熱管分成了三個(gè)部分，而兩者的不同點(diǎn)在于，基于VOF模型的案例，將熱管分為了蒸發(fā)段、隔熱段和冷凝段，然而基于SIMPLE算法的案例將重力熱管分為了蒸汽區(qū)、液膜區(qū)和固體壁區(qū)三個(gè)區(qū)域，在構(gòu)建重力熱管時(shí)不同的區(qū)域劃分，通常是由研究側(cè)重點(diǎn)決定的，在研究熱管中的熱量傳遞時(shí)，往往采用第一種方法；而在研究熱管中的管壁溫度分布時(shí)，往往采用第二種方法。

2、物理模型的假設(shè)條件

在重力熱管的物理模型建立時(shí)，由于真實(shí)熱管運(yùn)作時(shí)內(nèi)部流動(dòng)和傳熱十分復(fù)雜，所以必須進(jìn)行一些合理的理想化假設(shè)，才能方便的構(gòu)建出熱管的物理模型，通常對于不同的數(shù)值模擬假設(shè)條件有這些：熱管處在穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，管內(nèi)流體為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；熱物理常數(shù)不隨溫度變化而變化；蒸發(fā)段和冷凝段外表面為等熱流密度邊界條件、熱管兩端面為絕熱面；汽、液兩相為飽和流體且為連續(xù)流動(dòng)，充液率適當(dāng)，無液池存在或存在一個(gè)高度較小的液池；汽液流體流動(dòng)為層流流動(dòng)，而且蒸汽為亞音速流動(dòng)；流動(dòng)與傳熱問題為二維軸對稱問題，即蒸氣流速和壓力及液體流速和壓力僅是軸向位置的函數(shù)。

3、網(wǎng)格劃分

（一）、網(wǎng)格選擇

FLUENT在二維問題中可以使用由三角形、四邊形或混合單元組成的網(wǎng)格，在三維問題中可以使用四面體，六面體，金字塔形以及楔形單元，或者兩種單元的混合；

（二）、網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)密度和聚集度

由于平均流動(dòng)和湍流的強(qiáng)烈作用，湍流的數(shù)值計(jì)算結(jié)果往往比層流更容易受到網(wǎng)格的影響。在近壁面區(qū)域，不同的近壁面模型需要不同的網(wǎng)格分辨率；

（三）、網(wǎng)格單元形狀

單元的形狀（包括單元的歪斜和比率）明顯的影響了數(shù)值解的精度。四邊形網(wǎng)格最好的單元就是頂角為90度，三角形網(wǎng)格最好的單元就是頂角為60度。對于各向異性流動(dòng)，過渡的比率可以用較少的單元產(chǎn)生較為精確的結(jié)果。但是一般說來應(yīng)該盡量避免比率大于5：1。

五、結(jié)束語

低溫?zé)峁艿責(zé)崂迷囼?yàn)及數(shù)值模擬在每一條高速公路建設(shè)中都有著重要的作用。在山區(qū)公路建設(shè)的過程中，如果山區(qū)公路的設(shè)計(jì)得不到充分保障，存在潛在隱患，那么，對山區(qū)公路的質(zhì)量會產(chǎn)生很大的影響。

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