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超长重力热管-热泵供暖系统启动特性研究
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作者 王宾 李子豪 +4 位作者 黄文博 陈娟雯 李昂 党鹏飞 蒋方明 《化工学报》 北大核心 2025年第10期5035-5046,共12页
超长重力热管(SLGHP)因其优异的热传输能力和无泵驱动的特点,在地热能开发领域展现出广阔的应用前景。然而,在实际应用中,SLGHP的启动过程涉及复杂的气液相变与传热机制,尤其是工质注入后的温度响应及热力平衡过程尚不明确。结合实验测... 超长重力热管(SLGHP)因其优异的热传输能力和无泵驱动的特点,在地热能开发领域展现出广阔的应用前景。然而,在实际应用中,SLGHP的启动过程涉及复杂的气液相变与传热机制,尤其是工质注入后的温度响应及热力平衡过程尚不明确。结合实验测量与数值模拟,研究了SLGHP-热泵供暖系统的注液启动过程、取热启动特性及热泵启动方式对系统运行性能的影响。实验采用光纤测温技术实时监测注液过程中管壁温度的动态演变,发现氨工质自上而下润湿过程中形成的温度转折点与工质注入深度高度关联,可作为工质分布的动态指示参数。注液完成后,热管轴向温度梯度由初始的18.4℃/km降至2℃/km,均温性显著提升。数值模型与实验结果误差小于3%,验证了工质分布与温度场演化预测的可靠性。此外,提出了基于注液完成12 h后井口蒸汽温度与地层平均温度偏差的工程判据,无须额外布设管外测温装置即可评估注液启动阶段完成状态。进一步分析表明,热泵冷启动时,排气压力由0.55 MPa升至1.06 MPa,供暖量1 h内达900 kW,性能系数(COP)稳定于6.5;而热泵热启动过程由于系统残余热量,系统达到相对稳定所需时间缩短28%。本研究揭示了SLGHP-热泵系统启动阶段的传热机制,为SLGHP地热系统的优化设计与稳定运行提供参考。 展开更多
关键词 超长重力热管 地热能 启动特性 相变传热 热泵冷热启动
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超长重力热管启动特性 被引量:2
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作者 王宾 陈娟雯 +2 位作者 黄文博 党鹏飞 蒋方明 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4501-4512,共12页
超长重力热管作为一种新型单井换热技术,在地热资源的开发利用上具有广阔的应用前景。热管的快速启动是高效稳定运行的基础,然而,目前对超长重力热管启动特性的研究仍处于起步阶段。利用长40 m、内直径为7 mm、长径比为5714的水工质超... 超长重力热管作为一种新型单井换热技术,在地热资源的开发利用上具有广阔的应用前景。热管的快速启动是高效稳定运行的基础,然而,目前对超长重力热管启动特性的研究仍处于起步阶段。利用长40 m、内直径为7 mm、长径比为5714的水工质超长重力热管可视化实验平台,研究了超长重力热管的启动过程,并分析其影响因素。结果表明,热管的启动形式随加热功率和注液高度的变化,主要分为温度渐变型、平稳过渡型以及温度突变型。随着加热功率从100W增大到500W,管内气液相变速率提高,启动温度从约43.5℃升高至81.4℃,热管启动时间总体减少约51%;当功率从200W增至300W时,管内开始出现明显的间歇沸腾现象,气液逆流阻力增大,热管启动时间不减反增;加热功率继续增大后,启动时间减少。在固定加热功率条件(300W)下,随着注液高度从6 m增大到15 m,热管启动时间从6455 s先减少到3354 s后增加到4575 s,且当注液高度为9 m时,热管启动时间最短(3354s)。当注液高度为3m,加热功率增大至300W时,出现大量冷凝液被卷携至绝热段上方和冷凝段的现象,导致蒸发段局部干涸,热管难以稳定运行,最终启动失败。实验进一步发现,在相同的加热功率和注液高度条件下,缩短热管蒸发段长度可有效减少启动时间(减少约56%),提高启动温度,使蒸发段温度变化更加平稳。 展开更多
关键词 超长重力热管 气液两相流 启动特性 地热能 可视化
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表面活性剂对水工质超长重力热管传热性能的影响 被引量:2
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作者 李锋 陈娟雯 +4 位作者 岑继文 黄文博 夏静森 胡灯明 蒋方明 《新能源进展》 2021年第2期115-125,共11页
超长重力热管是近年来被提出的用于干热岩地热能开采的一种新技术。该技术方案通过工质的沸腾−冷凝相变来进行热量传输从而在地面获得地下数千米深的热量,突破了常规热管的热力输运距离。表面活性剂能降低液体的表面张力,从而改变液体... 超长重力热管是近年来被提出的用于干热岩地热能开采的一种新技术。该技术方案通过工质的沸腾−冷凝相变来进行热量传输从而在地面获得地下数千米深的热量,突破了常规热管的热力输运距离。表面活性剂能降低液体的表面张力,从而改变液体工质的沸腾特性,能在一定程度上提升常规热管的热力性能,但在超长重力热管中的作用仍有待研究。本文在自行搭建的超长重力热管实验系统(L=40 m,D=7 mm)中,以不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液为工质,研究了表面活性剂的加入对超长重力热管采热性能的影响。实验发现SDS的加入降低了热管的最佳注液量。纯水工质的最佳注液率为30%(注液高度为6 m),随SDS浓度升高,最佳注液率降低至10%(注液高度为2 m)。实验还发现,SDS的影响在不同注液量条件下有很大区别:注液量较低(2 m)时,加入SDS后热管性能改善,随着SDS溶液浓度的升高,热管的采热性能提高;注液量较高(6 m)时,加入SDS后热管性能下降,随着SDS溶液浓度的增大,采热性能下降。分析热管测温点温度波动发现,加入SDS对不同注液高度工况的影响机制并不相同。注液量较低时,SDS的加入使得热管整体壁温下降,这可能和常规热管中一样,是由于沸腾相变更加剧烈,壁面润湿性提升,从而提高了热管的采热性能。但在注液量较高时,加入SDS后,温度波动幅度减小且沿高度迅速衰减,这可能是由于工质表面张力的降低,沸腾时气泡聚并减弱,热管工作时产生的间歇沸腾减弱或消失,导致超长重力热管的采热性能下降。因为间歇沸腾在一定程度上有利于降低热管注液段与外界环境的温差,减少散热。 展开更多
关键词 超长重力热管 地热能 表面张力 沸腾 相变
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中国地质学会发布两项团体标准
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作者 张婧 《地质论评》 北大核心 2026年第1期294-294,共1页
近期,根据国家标准化委员会、民政部印发的《团体标准管理规定》和《中国地质学会团体标准管理办法(试行)》的有关要求,经中国地质学会团体标准委员会审定通过,批准发布《超长重力热管地热能开发技术规范》(T/GSC 012-2025)、《陆域科... 近期,根据国家标准化委员会、民政部印发的《团体标准管理规定》和《中国地质学会团体标准管理办法(试行)》的有关要求,经中国地质学会团体标准委员会审定通过,批准发布《超长重力热管地热能开发技术规范》(T/GSC 012-2025)、《陆域科学钻探岩芯整理技术规程》(T/GSC 013-2025)两项团体标准。 展开更多
关键词 中国地质学会 团体标准 超长重力热管地热能开发技术规范
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