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中深层同轴地埋管换热器井下换热关键参数及影响规律分析
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作者 刘成路 胡振阳 +1 位作者 赵永哲 苟立 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第8期3134-3141,共8页
为探明中深层同轴地埋管换热器的高效换热特性,基于流体流动传热方程,构建中深层同轴地埋管换热器与周围岩土体的传热模型,应用COMSOL软件进行换热数值分析与计算,研究该模型在不同埋深、内管导热系数、循环水流量、固井材料导热系数条... 为探明中深层同轴地埋管换热器的高效换热特性,基于流体流动传热方程,构建中深层同轴地埋管换热器与周围岩土体的传热模型,应用COMSOL软件进行换热数值分析与计算,研究该模型在不同埋深、内管导热系数、循环水流量、固井材料导热系数条件下名义取热量的变化情况。结果表明:内管导热系数、循环水流量及固井材料导热系数对名义取热量影响较大;内管导热系数从0.5 W/(m·K)降至0.002 W/(m·K),名义取热量增幅为289.4%;循环水流量从20 m^(2)/h升至45 m~2/h,名义取热量增幅为124%;固井材料导热系数从0.8 W/(m·K)升至1.8 W/(m·K),名义取热量增幅为2%。最后依托中煤科工西安研究院(集团)有限公司中深层地热能建筑供热试点示范项目,对该项目连续运行(168 h)工况下实验与模拟数据进行差异化分析。研究成果对中深层同轴地埋管换热器优化设计及中深层地热井高效开发利用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 中深层同轴地埋管换热器 高效换热 流体传热模型 名义取热量
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中深层U型地埋管换热器取热特性研究
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作者 胡俭 姜静华 +4 位作者 范生军 刘建浩 邹海江 蔡皖龙 王沣浩 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期76-84,共9页
基于开源数值模拟计算软件OpenGeoSys建立了充分考虑中深层U型地埋管换热器尺寸特征与复杂地质参数分布的三维数值计算模型,开展了换热器长期取热过程逐时出口水温及取热性能影响因素分析。热性能测试分析结果表明,运行初期换热器出口... 基于开源数值模拟计算软件OpenGeoSys建立了充分考虑中深层U型地埋管换热器尺寸特征与复杂地质参数分布的三维数值计算模型,开展了换热器长期取热过程逐时出口水温及取热性能影响因素分析。热性能测试分析结果表明,运行初期换热器出口水温快速下降,随着取热进程不断推进换热器出口水温逐渐平稳。敏感性分析表明,地温梯度、上下行井钻井深度及水平对接井长度对中深层U型地埋管换热器取热性能影响显著。相关研究结论可为中深层U型地埋管工程设计及技术应用提供参考。 展开更多
关键词 再生能源 深层U型地埋管换热 数值模拟 传热 取热性能
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分层岩土热物性对U型中深层地埋管传热性能的影响研究
3
作者 孙婉玉 蒋天茁 +1 位作者 付强 王昌龙 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期610-619,共10页
U型中深层地埋管换热器(U-bend Deep Borehole Heat Exchanger,UDBHE)可有效开采中深层地热能,具有较高的换热性能,因而备受关注。中深层岩土热物性一般随深度而变化,而目前缺乏分层岩土热物性对U型中深层地埋管换热器传热性能影响的深... U型中深层地埋管换热器(U-bend Deep Borehole Heat Exchanger,UDBHE)可有效开采中深层地热能,具有较高的换热性能,因而备受关注。中深层岩土热物性一般随深度而变化,而目前缺乏分层岩土热物性对U型中深层地埋管换热器传热性能影响的深入研究。文章基于已经建立的UDBHE半解析传热模型,研究了分层岩土热物性(热导率和体积比热容)对UDBHE传热性能的影响。研究结果表明:各层岩土热导率和体积比热容对UDBHE传热性能均有一定影响,并且其影响均随着岩土层深度的增大而增大;随着时间的增加,岩土热导率造成的影响逐渐增大,而岩土体积比热容造成的影响基本不变。保持各层岩土热导率的加权平均值不变,岩土热导率非均匀性对传热性能有较大影响,并且较大的岩土热导率非均匀性程度将促进UDBHE传热性能,反之则抑制。同理,岩土体积比热容非均匀性也有一定影响,但其影响随时间变化很小。研究结果对UDBHE性能预测及优化提供重要的参考价值。 展开更多
关键词 U型深层地埋管换热 分层岩土热物性 传热性能 热导率 体积比热容
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中深层地热地埋管管群换热性能模拟和布置优化 被引量:2
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作者 陈宏飞 杨富鑫 +2 位作者 谭厚章 曹静宇 吴盛源 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1241-1251,共11页
在中深层地热地埋管(DBHE)供热技术应用中,主要使用多个地埋管构成管群为建筑供暖。为了研究中深层同轴地埋管管群换热性能,本文基于西安市西咸新区典型地质分布,构建了中深层同轴地埋管管群数值模型,研究了不同间距、不同分布下各地埋... 在中深层地热地埋管(DBHE)供热技术应用中,主要使用多个地埋管构成管群为建筑供暖。为了研究中深层同轴地埋管管群换热性能,本文基于西安市西咸新区典型地质分布,构建了中深层同轴地埋管管群数值模型,研究了不同间距、不同分布下各地埋管换热器间热交互作用以及长期取热期水温衰减规律。结果表明,多井集群供暖过程中周围岩土所形成的“冷堆积”现象是导致地埋管集群供暖能力逐年下降的主要原因;当地埋管间距从5m增至25m,平均出口水温和取热功率分别提升3.86%和11.5%;在西咸新区典型地质条件分布下,地埋管间间距应保持在15m以上;本文提出的四种管群分布中,地埋管呈直线分布时各地埋管出口水温和取热功率衰减最小,其中心地埋管出口水温仅衰减5.74%。在工程设计中,中深层地埋管管群应尽可能直线排布,避免重叠排布。 展开更多
关键词 深层地热 同轴地埋管 管群 换热 冷堆积
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中浅层地埋管换热系统全年土壤温度变化特性
5
作者 牛晓洁 鲍玲玲 +2 位作者 王景刚 张贞瑞 杨晶鑫 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第21期9081-9089,共9页
为研究中浅层同轴套管式地埋管换热器周围土壤温度全年变化特性,建立了二维中浅层同轴套管式地埋管换热器非稳态传热模型,基于有限体积法进行求解,并用项目实验数据进行验证。研究结果表明:单独制热制冷工况下,循环方式外进内出对土壤深... 为研究中浅层同轴套管式地埋管换热器周围土壤温度全年变化特性,建立了二维中浅层同轴套管式地埋管换热器非稳态传热模型,基于有限体积法进行求解,并用项目实验数据进行验证。研究结果表明:单独制热制冷工况下,循环方式外进内出对土壤深度100 m温度影响较大,内进外出对土壤深度500 m温度影响较大,夏季工况在外进内出循环方式下更易出现逆向传热现象。第一年冬(夏)季结束时土壤热影响半径小于10 m,随着时间增加土壤热影响半径增大。一个运行周期结束,300 m左右以浅土壤温度升高,300 m左右以深土壤温度降低。通过正交实验可得,冬夏季进水温度对土壤深度为100 m的温度波动影响显著,夏季进水温度对土壤深度为500 m的温度波动影响显著。 展开更多
关键词 浅层地热 地埋管换热 土壤温度 全年运行
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陕北地区中深层同轴地埋管取热性能影响因素分析及优化 被引量:1
6
作者 邹海江 李永鹏 +4 位作者 张林 惠鹏 刘厚宁 申芳 王沣浩 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期152-158,共7页
中深层同轴地埋管地热供热技术在我国北方城镇供热领域兴起并广泛应用。陕北地区地热资源丰富,但地温梯度略低且岩土热物性参数特性不同,地质参数影响中深层同轴地埋管的取热性能。采用OpenGeoSys开源数值模拟平台建立三维中深层同轴地... 中深层同轴地埋管地热供热技术在我国北方城镇供热领域兴起并广泛应用。陕北地区地热资源丰富,但地温梯度略低且岩土热物性参数特性不同,地质参数影响中深层同轴地埋管的取热性能。采用OpenGeoSys开源数值模拟平台建立三维中深层同轴地埋管耦合地层传热计算模型,并基于陕北地区典型地质参数,研究不同设计参数对中深层同轴地埋管取热性能的影响及全生命周期技术经济性,优选出地热工程最佳工艺参数。结果表明,中深层同轴地埋管的外管径与埋深增大均能提升取热能力。相较于外管径,埋深对取热能力的提升效果更为显著,埋深从2 500 m增加到3 500 m,取热量增加了77.3%。依据工程实践,当外管外径×厚度大于177.80 mm×9.19 mm时所对应的平均能源成本因其钻井成本陡增而增大。在给定工况参数下,推荐中深层同轴地埋管的最佳外管外径×厚度为177.80 mm×9.19 mm,埋深为3 200 m,此时平均能源成本为0.524元/(kW·h),经济效益最优。 展开更多
关键词 深层 同轴地埋管 取热性能 数值模拟 经济性 管径 OPENGEOSYS
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紧邻的双井中深层套管式地埋管换热器换热特性研究 被引量:3
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作者 马娟 董娟 +1 位作者 刘勇 沙占军 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1604-1612,共9页
目前中深层地热能受到了广泛的关注,文章基于有限差分法建立双管中深层换热器数值模型,并通过FLUENT软件对模型进行校验。利用双管模型研究了埋管间距、岩土热物性等因素对双管换热器换热性能的影响。计算结果表明:增大埋管间距可以有... 目前中深层地热能受到了广泛的关注,文章基于有限差分法建立双管中深层换热器数值模型,并通过FLUENT软件对模型进行校验。利用双管模型研究了埋管间距、岩土热物性等因素对双管换热器换热性能的影响。计算结果表明:增大埋管间距可以有效缓解地下岩土冷量堆积的现象,埋管间距较小时,埋管中心点处温度更低;当埋管间距大于50 m时,双管换热器的换热特性与单管近似;当埋管深度增加时,可以适当减小埋管间距;岩土导热系数较大时,需要加大埋管间距;岩土体积比热对换热器影响较大,实际工程中需要根据岩土体积比热大小调整埋管间距。 展开更多
关键词 深层 数值模拟 管换热 换热性能
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关中地区中深层同轴套管换热器换热能力及提升措施研究 被引量:5
8
作者 张杰 王贵洋 王鹏涛 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期54-63,共10页
同轴套管换热器是实现中深层地热能井下高效取热技术之一,其换热能力对地热系统的可持续开发至关重要。以关中地区为例,考虑地层不均匀性建立中深层地热井同轴套管传热计算模型,研究注入温度、注入流量、埋管深度等因素对其取热性能的影... 同轴套管换热器是实现中深层地热能井下高效取热技术之一,其换热能力对地热系统的可持续开发至关重要。以关中地区为例,考虑地层不均匀性建立中深层地热井同轴套管传热计算模型,研究注入温度、注入流量、埋管深度等因素对其取热性能的影响,探讨间歇开采工况下注入温度和注入流量对热储层温度恢复的影响。结果表明:随着注入流量增加,出口流体温度下降,但整个系统的取热功率提高;当注入温度较高时,可有效提高出口流体温度,但系统取热功率降幅较大;随着地层深度增加,出口流体温度和取热功率逐渐上升;减小内管管径,增加外管管径,可有效提高出口流体温度和取热功率;热储层温度恢复能力随注入流量和注入温度的升高而提高;通过降低内管导热系数或选用双内管结构可以降低内管流体沿程温度损失,提高系统的出口流体温度。 展开更多
关键词 深层地热井 同轴管换热 取热功率 间歇开采 热储层温度恢复
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套管式中深层地埋管换热器传热建模及取热分析 被引量:29
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作者 杜甜甜 满意 +2 位作者 姜国心 方亮 方肇洪 《可再生能源》 CAS 北大核心 2020年第7期887-892,共6页
为了研究无干扰换热条件下,中深层地热能的实际取热性能,文章通过数值模拟方法模拟计算了套管式中深层地埋管换热器的名义取热量。模拟结果表明,套管式中深层地埋管换热器的名义取热量随着钻孔深度、大地热流、循环水流量、当地大气年... 为了研究无干扰换热条件下,中深层地热能的实际取热性能,文章通过数值模拟方法模拟计算了套管式中深层地埋管换热器的名义取热量。模拟结果表明,套管式中深层地埋管换热器的名义取热量随着钻孔深度、大地热流、循环水流量、当地大气年平均温度的增加而增加。套管式中深层地埋管换热器周围土层的地质条件分布也影响着中深层地埋管换热器的名义取热量,具体表现为浅层土层的导热系数越小,中深层地埋管换热器的名义取热量越大;深层土层的导热系数越大,中深层地埋管换热器的名义取热量也越大。通过调整地埋管换热器的相关参数,并选择合适的地埋管埋设地点等优化措施,可使套管式中深层地埋管换热器达到可观的名义取热量。 展开更多
关键词 套管式深层地埋管换热 物性参数 名义取热量 岩土层地质分布
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中深层地埋管换热器取热稳定性及热影响半径 被引量:7
10
作者 黄帅 朱科 +3 位作者 董建锴 李骥 姜益强 方肇洪 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期119-127,共9页
为研究中深层地埋管换热器的取热稳定性及其热影响半径,建立了非稳态数值传热模型,基于有限差分法将控制方程离散求解,通过示范工程现场实测数据验证数值求解结果的正确性。在此基础上,研究长期运行下中深层套管式地埋管换热器的出水温... 为研究中深层地埋管换热器的取热稳定性及其热影响半径,建立了非稳态数值传热模型,基于有限差分法将控制方程离散求解,通过示范工程现场实测数据验证数值求解结果的正确性。在此基础上,研究长期运行下中深层套管式地埋管换热器的出水温度以及岩土的温度变化,并对影响中深层套管式地埋管换热器热扰的参数进行了敏感性分析。结果表明:经过15 a运行,中深层套管式地埋管换热器的出水温度较为稳定,从第11 a开始出水温度基本处于准稳态阶段,其周围核心取热区域的岩土最大温降比例仅为6.5%;随岩土热扩散率的增加,中深层地埋管换热器的热影响半径在前期增加速率较快,而后期较慢,当热扩散率a由1.43×10^(-6) m^(2)/s增加到2.01×10^(-6) m^(2)/s时,热影响半径r由82.69 m增加到99.23 m,增加率为20%,两者之间的关系呈指数规律变化,并且满足关系式r=-151.99×exp[-a/(5.14×10^(-7))]+98.14,其中R^(2)=0.97。本研究对中深层地埋管换热器的设计具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 深层地热 地埋管换热 数值模拟 参数分析 工程实测
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设计参数对中深层地埋管换热器长期换热性能的影响研究 被引量:11
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作者 刘洪涛 刘俊 +1 位作者 王沣浩 蔡皖龙 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1594-1601,共8页
文章基于中深层地埋管换热器换热原理,建立了换热器与岩土的瞬态换热模型进行数值模拟,根据数值模拟结果分析了不同设计参数工况下,中深层地埋管换热器的长期换热性能。研究结果表明:在换热器长期换热的初始阶段,其年平均取热功率随着... 文章基于中深层地埋管换热器换热原理,建立了换热器与岩土的瞬态换热模型进行数值模拟,根据数值模拟结果分析了不同设计参数工况下,中深层地埋管换热器的长期换热性能。研究结果表明:在换热器长期换热的初始阶段,其年平均取热功率随着运行年份的增长呈下降趋势;不同设计参数工况下,不同运行年份,换热器取热功率下降的比例不同;环腔入口水温对换热器取热功率下降比例的影响不大;环腔流速的增加、外管管径的增大和内管管径的减小均可导致换热器取热功率的下降比例增大;随着运行年份的增加,埋管深度越大,换热器取热功率的下降比例越小。此外,随着运行年份的增加,地温梯度基本对换热器取热功率的下降比例没有影响。 展开更多
关键词 设计参数 深层 地埋管换热 长期换热性能
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中深层地埋管换热器运行模式对岩土热恢复特性的影响 被引量:9
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作者 黄帅 董建锴 +2 位作者 李骥 朱科 姜益强 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期899-906,共8页
为探究中深层地埋管换热器的运行模式对其周围岩土热恢复特性的影响,建立了中深层地埋管换热器与周围岩土的耦合传热模型,基于有限差分法将控制方程离散求解,并利用项目实测数据加以验证。研究结果显示:在系统运行的15 a间,不同运停比... 为探究中深层地埋管换热器的运行模式对其周围岩土热恢复特性的影响,建立了中深层地埋管换热器与周围岩土的耦合传热模型,基于有限差分法将控制方程离散求解,并利用项目实测数据加以验证。研究结果显示:在系统运行的15 a间,不同运停比下的中深层岩土温度均呈周期性变化,而且运停比越小,岩土热恢复程度越高;当运停比分别为24∶0,16∶8,12∶12和8∶16时,运行15 a后的中深层岩土温度能分别恢复至初始温度的95.24%,96.62%,97.35%和98.16%;系统运行15 a后,在24∶0,16∶8,12∶12和8∶16运停比下,热影响半径分别为91.36,83.07,75.52,68.65 m;以运停比24∶0所对应的热影响半径为基准,其余3种运停比下的热影响半径分别减少9.07%,17.34%和24.86%。 展开更多
关键词 深层地埋管换热 岩土热恢复 传热模型 运停比 工程实测
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中深层套管式地埋管换热器取热性能研究及经济性分析 被引量:10
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作者 姜静华 高远 +5 位作者 张育平 王铭 傅永泉 蔡皖龙 刘洪涛 王沣浩 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2021年第6期851-859,共9页
使用FLUENT软件建立了中深层套管式地埋管换热器三维数值传热模型,基于正交试验极差法,分析了入口温度、埋深、内管径、岩土热导率、地温梯度对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响.结果表明:这五项因素对中深层套管式地埋管换热器... 使用FLUENT软件建立了中深层套管式地埋管换热器三维数值传热模型,基于正交试验极差法,分析了入口温度、埋深、内管径、岩土热导率、地温梯度对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响.结果表明:这五项因素对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响显著性依次为:埋深、地温梯度、入口温度、岩土热导率、内管径;其次基于平均能源成本法建立中深层套管式地埋管换热器经济性评价方法.研究结果表明:中深层套管式地埋管换热器的平均能源成本随埋深增加呈先下降后上升趋势,在选定参数条件下,2 500 m埋深的中深层套管式地埋管换热器平均能源成本最低、经济性最优,所使用方法及所得结论可为中深层套管式地埋管优化研究与工程应用提供参考. 展开更多
关键词 深层套管式地埋管换热 数值模拟 换热性能 正交试验 平均能源成本法
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中深层套管式地埋管换热器热-经济性分析及应用 被引量:3
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作者 饶子雄 李明佳 +3 位作者 李梦杰 刘攀峰 赵磊 鲁耀基 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4749-4761,共13页
为获得设计参数对中深层套管式地埋管换热器热-经济性的影响规律,本文首先建立了中深层套管式地埋管换热器及岩土层的流动传热模型和供热系统的经济学模型;其次,探究了物性参数(回填材料、内管、外管的导热系数)、结构参数(埋深、内管... 为获得设计参数对中深层套管式地埋管换热器热-经济性的影响规律,本文首先建立了中深层套管式地埋管换热器及岩土层的流动传热模型和供热系统的经济学模型;其次,探究了物性参数(回填材料、内管、外管的导热系数)、结构参数(埋深、内管管径、外管管径)以及运行参数(入口温度、循环流量)对换热器取热性能的影响;再次,分析了供热系统关键参数(埋深、循环流量、井口数)对系统经济效益的影响;最后,对西安某无干扰地热能供热项目进行热-经济性优化。研究结果表明:影响取热性能最重要的因素为埋深,其次为入口温度和循环流量,内管导热系数、外管管径、回填材料导热系数、内管管径和外管导热系数对取热性能影响较小。对于物性参数,增大回填材料导热系数、减小内管导热系数、增大外管导热系数均可以提高换热器取热性能;对于结构参数,增大埋深、减小内管管径和增大外管管径均可以提高换热器取热性能;对于运行参数,减小入口温度和增大循环流量均可以提高换热器取热性能。考虑初投资、运行成本和项目收益,以动态投资回收期评价系统热-经济性,当埋深为3 000 m、循环流量为25 t/h时,系统动态投资回收期缩短至3.7 a。 展开更多
关键词 深层地源热泵 地埋管换热 正交试验 热影响半径
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中深层地热井下同轴换热器长期换热性能研究 被引量:21
15
作者 李奉翠 韩二帅 +2 位作者 梁磊 吴京安 鲁冰雪 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期194-201,共8页
中深层地热井下同轴换热器具有取热量大、出口水温高的特点,近年来受到供热行业的高度关注。目前的研究主要是对单个供热周期内的中深层地热井下同轴换热器的换热性能进行分析,缺乏对其长期换热性能的相关研究。本文根据中深层地热井下... 中深层地热井下同轴换热器具有取热量大、出口水温高的特点,近年来受到供热行业的高度关注。目前的研究主要是对单个供热周期内的中深层地热井下同轴换热器的换热性能进行分析,缺乏对其长期换热性能的相关研究。本文根据中深层地热井下同轴换热器供暖季供热、非供暖季停歇运行的特点,基于能量守恒方程建立换热器的数值换热模型,并采用有限体积法对模型进行离散,通过Matlab平台数值分析其在长期运行过程中换热性能的变化规律。结果表明:换热器的换热性能随着运行年份逐渐下降,且下降程度逐年减小,最终达到准稳态。其中,次年平均换热量的下降比例最大,且换热器埋深越大,换热量的下降比例越小。埋深为2000、2500、3000 m换热器的次年平均换热量的下降比例依次为4.00%,3.78%和3.56%,第30年的平均换热量较第1年分别下降13.7%、13.1%、12.4%。岩体温度逐年下降,其受干扰半径逐年增加。在30 a运行期间,埋深2000 m的换热器在每年供热季结束时的岩体温度受干扰半径从13 m增加至105 m。此外,换热器深度越大,其周围岩体温度受干扰半径越大。本研究结果阐明了中深层地热井下同轴换热器在长期取热过程中换热性能的变化规律,对换热器长期取热的设计具有指导意义。 展开更多
关键词 地热井 深层 同轴 换热 长期换热
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中深层地埋管换热器周围岩土热恢复特性 被引量:7
16
作者 黄帅 孙苏雨婷 +2 位作者 董建锴 李骥 姜益强 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2021年第6期842-850,共9页
为揭示中深层地埋管换热器周围岩土的热恢复特性,建立数值传热模型,基于有限差分法进行求解,并利用项目实测数据进行验证,在此基础上分析了中深层地埋管换热器周围岩土全年的温度场变化.主要得出以下结论:特定工况下,中深层地埋管换热... 为揭示中深层地埋管换热器周围岩土的热恢复特性,建立数值传热模型,基于有限差分法进行求解,并利用项目实测数据进行验证,在此基础上分析了中深层地埋管换热器周围岩土全年的温度场变化.主要得出以下结论:特定工况下,中深层地埋管换热器对其周围岩土的热影响范围有限,其热影响半径为9.3 m;中深层地埋管换热器的取热区域主要集中在1200~2000 m的岩土;岩土热恢复率随着恢复时间的增加而逐渐减小,以恢复两个月的热恢复率为基准,热恢复4个月、6个月、8个月热恢复率在前一基础上分别增加2.1%、0.9%和0.5%;经过8个月的热恢复期,岩土能够基本恢复至初始温度,当r=0.3 m时埋管深度为1200 m、1600 m、1800 m和2000 m的岩土所对应的热恢复率分别达98.7%、97.9%、97.9%、98.2%.为中深层地源热泵系统的设计提供理论参考. 展开更多
关键词 深层地热 地埋管换热 数值模拟 热恢复 工程实测
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隔热内管对中深层地热井同轴换热器换热性能的影响 被引量:3
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作者 杜丁山 赵永哲 +2 位作者 胡振阳 汪启龙 严迎新 《煤炭工程》 北大核心 2023年第2期164-170,共7页
中深层地热井同轴换热器作为地下换热系统的重要组成部分,其性能优劣直接决定了地热能开发效率和取热效果。通过现场试验和数值模拟,研究了隔热内管与中深层地热井同轴换热器换热性能的关系并分析了内管隔热长度和隔热方案对同轴换热器... 中深层地热井同轴换热器作为地下换热系统的重要组成部分,其性能优劣直接决定了地热能开发效率和取热效果。通过现场试验和数值模拟,研究了隔热内管与中深层地热井同轴换热器换热性能的关系并分析了内管隔热长度和隔热方案对同轴换热器出水温度和取热功率的影响。结果表明,将导热系数为0.06W/(m·K)的真空气凝胶隔热钢管作为内管时,同轴换热器短期取热功率为1506.83kW。对于3500m深的地热井,内管隔热性能要求随井深增加而降低,0~1400m段的隔热性能对整体换热效果影响较大,增大管内流量可减小内管有效隔热长度。 展开更多
关键词 地热资源研发 深层地热能 同轴换热 隔热内管 取热效果
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中深层地埋管热泵系统供暖源侧参数设计方法
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作者 李锦堂 李骥 +3 位作者 张广秋 孙宗宇 朱超 孔维政 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-13,共13页
依赖于既有工程经验数据或地埋管换热能力短期测试结果,采用粗放式方法进行中深层地埋管热泵系统源侧设计,导致地埋管系统容量配置不合理,影响热泵系统供暖的可靠性与经济性。为改善地埋管系统设计现状,采用动态仿真手段,同时虑及设计... 依赖于既有工程经验数据或地埋管换热能力短期测试结果,采用粗放式方法进行中深层地埋管热泵系统源侧设计,导致地埋管系统容量配置不合理,影响热泵系统供暖的可靠性与经济性。为改善地埋管系统设计现状,采用动态仿真手段,同时虑及设计负荷、累计负荷、负荷逐时分布规律,分析长时间维度中深层地埋管地热资源非稳态特性和岩土温度自恢复特性,提出基于地下岩土“终态年度周期性冷热平衡”状态来确定地源侧设计供回水温度,进一步以地源侧全生命期年均成本最低进行最优化计算来确定源侧设计流量的设计方法,并将其应用于某工程项目,实现了地源侧参数的设计优化。 展开更多
关键词 地热能 深层同轴套管式地埋管换热 长期换热性能 年度完全可再生状态 动态仿真
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中深层套管式换热器可持续供热性能及优化设计研究 被引量:3
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作者 刘俊 张育平 +5 位作者 王沣浩 周聪 张代磊 刘博洋 薛宇泽 张英琛 《地球学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期230-238,共9页
中深层套管式换热器的热提取具有“取热不取水”的特点,是我国北方地区稳妥推进中深层地热能供暖的重要技术之一。针对当前中深层套管式换热器在长期热提取期间供热性能不明的问题,本文基于可持续供热的运行特点,建立数值换热模型分析... 中深层套管式换热器的热提取具有“取热不取水”的特点,是我国北方地区稳妥推进中深层地热能供暖的重要技术之一。针对当前中深层套管式换热器在长期热提取期间供热性能不明的问题,本文基于可持续供热的运行特点,建立数值换热模型分析换热器水温、性能系数随运行年份的变化规律,并针对性地开展设计优化研究。结果表明:在可持续供热过程中,换热器水温在前5年的下降程度较为明显,运行至20年以后,基本不发生变化。换热器季节性能系数的下降程度受岩土体导热系数的影响较大,在1.5 W/(m·K)条件下的SPF1、SPF2分别下降11.50%和10.56%,在3.0 W/(m·K)条件下的SPF1、SPF2则分别下降4.73%和4.23%。岩土体导热系数越小,换热器供热性能的下降程度越明显。基于可持续供热性能的变化规律,提出以“准稳态特征年”的供热性能为基准进行设计,并综合考虑运行要求与节能性要求优化换热器的运行条件,明确了在不同地热特征参数、埋管深度下的最优运行流速与最佳供热负荷的分布情况,对中深层套管式换热器的高效可持续供热设计具有实际指导意义。 展开更多
关键词 地热能 深层 换热 可持续 供热
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中深层深井换热器实验测试及传热特性模拟研究 被引量:3
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作者 刘福强 施志钢 +3 位作者 蔡超 刘德民 董作敏 景登岩 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期891-898,共8页
中深层地热能现已成为地热能开发利用的重点内容。文章基于实验测试,得到初始土壤温度分布及深井换热器进、出口温度变化情况,分析了中深层地热热泵供暖系统的供热特性。开发了一种二维深井换热器传热模型,考虑了实测地温梯度以及井底... 中深层地热能现已成为地热能开发利用的重点内容。文章基于实验测试,得到初始土壤温度分布及深井换热器进、出口温度变化情况,分析了中深层地热热泵供暖系统的供热特性。开发了一种二维深井换热器传热模型,考虑了实测地温梯度以及井底流动与传热过程,具有较高的计算精度。依据模型研究了内管管长,循环流量及管内流向对深井换热器传热特性的影响。结果表明:深井换热器内管管长由1890 m增至1950 m时,其取热能力增加2%~7%;循环流量为11.25~56.25 m^(3)/h时,深井换热器取热量随循环流量的增加先升高再降低,同深度处内管与环腔流体温差随循环流量的升高而降低,流体随埋深的温度变化率随循环流量的升高而降低;深井换热器环腔进水内管出水比内管进水环腔出水时取热性能更优但其热短路现象更为严重。 展开更多
关键词 深层地热热泵供暖系统 深井换热 内管管长 循环流量 管内流向
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