在浅滩毛细管热泵技术中,毛细管网作为前端换热器埋设于浅滩海床下。换热器与浅滩粗沙回填层之间的传热包括粗沙颗粒之间的热传导、孔隙中水的热传导及孔隙中水流动而产生的热对流。在冬季供暖系统中,从水流中产生的热对流可取自浅滩。该换热器具有换热器耐腐蚀、易固定及成本低廉等有优点,并且不受水体环境的影响,不易结垢,能够有效地保证热泵系统的正常运行,是一种新型的海水源热泵应用技术。近年来,我国不论是在地埋管实际工程应用上,还是在对其数值计算分析、实验测试等方面均进行了相当多的研究工作,而关于毛细管换热器的传热研究以及实际工程较少,同时大部分对于地埋管传热的研究也只都是基于单一的热传导理论,忽略了地下水渗流的影响,这将不可避免地使毛细管换热器的设计偏离实际要求。由于毛细热交换器沉积在浅滩中,它受到海水涨潮与退潮的影响,沙土中的自然渗流会影响其换热性能,毛细管换热器与浅滩渗流环境的换热过程也是影响热泵系统性能的诸多因素中亟待研究的。已有研究中对于地下海水渗流的影响还不明确,针对此,本文通过理论模拟与工程实验相结合的方式进行了研究。本文研究采用理论与工程相结合的研究方法,建立模型进行数值模拟,并在示范工程现场进行了测试,验证了渗流条件下的浅滩毛细管换热器换热模型的可靠性,通过数值模拟深入分析浅滩毛细管换热器在不同影响因素下(有无渗流、不同渗流方向、不同渗流速度、不同埋深、不同换热器入口流速)的换热特性。主要研究成果如下:(1)存在水平方向渗流的浅滩毛细管换热器换热性能最好,其次为垂直渗流。而有渗流条件下的换热器换热系数相比无渗流条件下的换热器换热系数有明显增大,渗流能够有效改善浅滩毛细管换热器的换热性能,其中水平方向的渗流改善效果尤为显著。(2)渗流速度的增加能够促进浅滩毛细管网换热系数的提升,毛细管网换热面积较大,在管内流速足够大的情况下,渗流的增强能够更好的促进换热。(3)换热器入口流速的增加,管内介质在换热器内完成一个循环周期的时间将变短。渗流条件固定情况下,随着换热器入口速度的增加,毛细管换热器的入口和出口之间的温差减小。(4)埋设深度的增加可促进毛细管换热器的换热效果,但当渗流速度足够大时,对换热器换热效果的促进并不明显,尤其是随着地下水渗流速度的增大,埋深对毛细管换热器换热性能的影响占比逐渐减小。(5)冬季时有渗流影响换热器换热的工况下,衡量各因素对影响换热器换热性能的显著性分析,在一定条件范围内,不同渗流速度、不同管内流速及不同换热器埋深三种影响因素对换热器换热效果显著性依次由高到低影响。本研究可为浅滩毛细管换热器的应用提供了理论基础,研究结果可为实际工程设计提供参考依据。