不同土壤物的条件对传热换热器的影响

实际上，地表土壤一般都是由不同质地的土壤组成，如砂土、壤土、粘土，有的还是岩石，不同土质土壤的热物理参数不同，因此应考虑不同地层土壤物性对传热的不同影响。另外土壤一般存在热湿传递，若有对流型地下水，还要考虑对流传热的影响，而并不只是纯导热的传热。内热源周围土壤物理模型综合考虑土壤不同土质热物理参数与热湿传递多种因素，本文提出内热源型模型，将地表土壤按不同土质分成n个结构层$Z，每个结构层土质是均质各向同性，即热物理参数是一样的。

埋地换热器按土壤所划分的n层分成相应数量的n个内部线热源，这样每个层内的线热源可近似为内热源，因此，内热源模型是将原整个换热器模型在深度Z方向分成了n个换热模块，每个模块内土质均质各向同性，划分的模块越多越细，即$Z越小，模拟计算结果将越符合实际。将换热器视为等效的内热源，将换热器直接以热源项表示在控制方程中，而不再作为热流条件，对土壤内传热换热器冬季从土壤中吸热，热源项为负；夏季向土壤排放热量，热源项为正。由于内热源模型是把每个模块内的换热器看成一个热源项，内热源项不受换热器具体形式的限制，因而具有更广泛的适用性。

不同土壤物性对换热器周围土壤温度影响以天津市某处埋设U型管换热器为例，U型管埋深90m。为反映不同土层中土壤物性对换热器周围土壤温度分布的影响，选择有代表性的土层：粘土、砂土和砂岩作为模拟对象。

间隙运行换热器周围土壤温度的变化是吸热、放热工况下，换热器间歇运行，点处温度随时间的变化。土壤温度在每个停止期内都有一个恢复过程，但总体趋势仍然呈温降温升状态。土壤不同物性对换热器周围土壤温度影响不同，导热系数大，吸、放热半径会增大，但增大幅度不明显；但随比热的增大，吸放热半径明显减小，认为这是由于是表征土壤蓄热能力的参数越大，单位体积土壤所能提供的热量也越多，因而换热器所能影响到的范围就越小。