人工冻结中HDPE同轴管换热器的传热研究 被引量：1

1

作者 赵大军 张金宝 +2 位作者 赵研 段会军 李颖 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1190-1196,共7页

为了研究人工冻结过程中HDPE同轴管换热器的传热性能,在建立同轴管换热器物理模型的基础上,选择V.C.Mei传热模型对其进行数值分析,并利用ANSYS fluent模块进行人工冻土中温度场变化情况的数值模拟;同时利用自行设计的人工模拟土体冻结... 为了研究人工冻结过程中HDPE同轴管换热器的传热性能,在建立同轴管换热器物理模型的基础上,选择V.C.Mei传热模型对其进行数值分析,并利用ANSYS fluent模块进行人工冻土中温度场变化情况的数值模拟;同时利用自行设计的人工模拟土体冻结试验装置和HDPE同轴管换热器,对长春地区的原位取样黏土进行236 h的人工冻结试验,得到地下温度场的变化规律,与模拟数据进行分析比较,表明理论分析与实验结果吻合度较好。研究结果表明:人工冻结236 h后,土体以下5,30和55 cm深度处,冻结圈分别扩展到170,200和208 mm,HDPE同轴管换热器传热效率满足土体冻结要求,可以适用于人工冻结土体。 展开更多

关键词 人工冻结 hdpe同轴管换热器 温度场

在线阅读 下载PDF 职称材料

储层渗流对单地热井同轴换热器取热特性的影响

2

作者 杨心柳 刘强 +2 位作者 曹倩 崔岳铭 方朝合 《化工进展》 北大核心 2025年第7期3860-3868,共9页

单地热井同轴换热器只取热不耗水,解决了抽灌采热方式面临的回灌困难、地表热污染和化学污染等问题,在废弃油气井改造地热井等领域具有广阔的应用前景。地下水渗流影响储层温度场,进而影响单井换热器的取热特性,本文构建了中深层单地热... 单地热井同轴换热器只取热不耗水,解决了抽灌采热方式面临的回灌困难、地表热污染和化学污染等问题,在废弃油气井改造地热井等领域具有广阔的应用前景。地下水渗流影响储层温度场,进而影响单井换热器的取热特性,本文构建了中深层单地热井同轴换热器的热渗耦合模型,以大庆油田一废弃油井改造的地热井为例,探讨了不同渗流参数下储层的温度分布,揭示了渗流作用下工质回注参数对同轴换热器取热特性的影响规律。井下换热过程受岩体导热和渗流热质传递的协同影响,当渗流速度低于10^(-6)m/s时,井下传热以岩体导热为主,换热器出口温度较无渗流时仅升高1.1℃,取热功率增加4.3%;渗流速度达10^(-5)m/s时,储层内热流密度提高,换热器出口温度可升高9.7℃,取热功率提高65.2%。井筒取热的热影响半径在渗流速度为10^(-5)m/s、孔隙度为28%时最大,约为无渗流时的4.5倍。在回注温度低、循环水流量大时,系统对回注参数变化的响应幅度大,换热器取热功率提高,但出口温度降低。 展开更多

关键词 传热 多孔介质 数值模拟 地热能 渗流 同轴换热器 取热特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

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 被引量：1

3

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

多孔介质层内同轴管式井下换热器的相似解 被引量：4

4

作者 赵军 戴传山 刘启梁 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期274-278,共5页

对多孔介质层内同轴管式井下换热器的自然对流传热过程进行了数值模拟。通过对井下换热器分段并依次在局部采用对流相似解法对其周围遵循 Darcy定律的多孔介质层内自然对流过程进行了近似求解。得到了有关多孔介质层物性参数对井下换热... 对多孔介质层内同轴管式井下换热器的自然对流传热过程进行了数值模拟。通过对井下换热器分段并依次在局部采用对流相似解法对其周围遵循 Darcy定律的多孔介质层内自然对流过程进行了近似求解。得到了有关多孔介质层物性参数对井下换热器热输出影响的规律。 展开更多

关键词 同轴管式 井下换热器 多孔介质

在线阅读 下载PDF 职称材料

同轴换热器内流动与换热的实验研究 被引量：4

5

作者 盘彩美 王文昊 +1 位作者 崔晓钰 王晓占 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2012年第3期293-297,共5页

采用实验的方法以水为介质研究了同轴换热器内的流动与传热,Re为3×104～10×104.对具有不同螺距两根内管管内的摩擦阻力及同轴换热器整体换热性能进行了实验研究,研究表明:管内摩擦自力系数是相同情况下圆管的3～3.5倍.采用数... 采用实验的方法以水为介质研究了同轴换热器内的流动与传热,Re为3×104～10×104.对具有不同螺距两根内管管内的摩擦阻力及同轴换热器整体换热性能进行了实验研究,研究表明:管内摩擦自力系数是相同情况下圆管的3～3.5倍.采用数值计算的方法揭示了同轴换热器管内外流场特征. 展开更多

关键词 同轴换热器 螺旋槽管 强化传热

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型同轴套管式换热器强化传热研究 被引量：5

6

作者 孙琳 付必伟 +1 位作者 魏梦辉 张思 《液压与气动》 北大核心 2023年第2期164-173,共10页

同轴套管式地热能开采技术是用于中深层地热能开采的有效方式。为了增强同轴套管式换热器的换热效率,提出了一种带螺旋翅片的新型同轴套管式换热器。基于有限体积法,对比分析新型与普通型同轴套管式换热器的换热性能,得到螺旋翅片结构... 同轴套管式地热能开采技术是用于中深层地热能开采的有效方式。为了增强同轴套管式换热器的换热效率,提出了一种带螺旋翅片的新型同轴套管式换热器。基于有限体积法,对比分析新型与普通型同轴套管式换热器的换热性能,得到螺旋翅片结构对换热性能的影响,揭示其强化传热机理。结果表明:通过增加螺旋翅片的翅高或减小螺旋翅片的螺距,可有效增强同轴套管式换热器内流体流动的湍流动能,达到提高换热性能的目的;与普通光滑管换热器相比,翅高为19 mm,螺距为300 mm的新型换热器在雷诺数为27000时,努赛尔数提高了35.5%,摩擦系数提高了91%,热性能系数达到最高1.093;增加翅片和减小螺距都可以增加采出温度和采热功率,翅高为19 mm,螺距为300 mm换热器较光滑管换热器采热温度提高了5.4 K,采热功率提高了32.4%。为高效同轴套管式换热器设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 地热能 同轴换热器 螺旋翅片 强化传热 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

中深层地热井下同轴换热器长期换热性能研究 被引量：22

7

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 中深层 同轴 换热器 长期换热

在线阅读 下载PDF 职称材料

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：4

8

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 中深层地热能 同轴换热器 隔热内管 取热效果

在线阅读 下载PDF 职称材料

小尺度改进型地埋同轴换热器数值模拟研究

9

作者 娄俊庆 高孟秋 +3 位作者 万里宁 李剑波 张奇 张延军 《新能源进展》 CSCD 2023年第4期374-380,共7页

为提高中深层地热开发效率,基于吉林松原场地实际工程,建立一种内插螺旋叶片间距d分别为300mm、200mm的小尺度改进型同轴套管换热器数值模型,通过施加热流密度开展改进型换热器传热机理研究。结果表明,在雷诺数Re=6000~20000的湍流状态... 为提高中深层地热开发效率,基于吉林松原场地实际工程,建立一种内插螺旋叶片间距d分别为300mm、200mm的小尺度改进型同轴套管换热器数值模型,通过施加热流密度开展改进型换热器传热机理研究。结果表明,在雷诺数Re=6000~20000的湍流状态下,增大循环流速可以强化换热器的传热性能。通过改变换热器中流体的流动状态,减薄热边界层,进而加大换热器与岩土体的热传导能力,提高热采率。相对于光滑内管,当螺旋叶片间距d为300 mm时,努塞尔数Nu提升了11.0%~14.6%,对流换热系数h_(f)为普通换热器的1.07~1.15倍;当d为200 mm时,Nu提升了17.3%~28.1%,h_(f)为普通换热器的1.17~1.28倍。该研究可为下一步开展实际工程、提高地热能开采效率提供理论支撑。 展开更多

关键词 地热能 强化换热 改进型换热器 同轴换热器 螺旋叶片

在线阅读 下载PDF 职称材料

中深层同轴换热器充填材料热性能研究

10

作者 王夏城 黄奕斌 《新能源进展》 2022年第4期348-354,共7页

地热能作为分布广、储量大的可再生能源,在节能减排和促进碳中和方面具有重要作用。同轴换热器在开采中深层岩土体热量方面优势明显,可以进行无干扰式“取热不取水”开发。作为换热器与地层岩土体的传热媒介,充填材料对热性能的影响至... 地热能作为分布广、储量大的可再生能源,在节能减排和促进碳中和方面具有重要作用。同轴换热器在开采中深层岩土体热量方面优势明显,可以进行无干扰式“取热不取水”开发。作为换热器与地层岩土体的传热媒介,充填材料对热性能的影响至关重要。采用数值模拟方法分析5种充填材料对流体温度、岩土体温度和作用范围的影响。结果表明,充填材料水的热阻是细砂−膨润土的1.5倍;采用高导热的充填材料(细砂−膨润土)后,出口流体温度升高了1.81℃,环空流体随深度增加呈非线性演化;换热器短期(4个月)和长期(20年)运行模式下井底(2000 m)影响范围分别是深度500 m的1.5倍和7倍;细砂−膨润土作为充填材料的换热器在短期和长期运行模式下,井底影响范围可分别达到5.2 m和36.5 m。 展开更多

关键词 地热能 同轴换热器 热阻 充填材料 热性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

径向热管换热器壳程数值模拟及结构参数优化 被引量：12

11

作者 涂福炳 武荟芬 +2 位作者 张岭 周孑民 贾煜 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1975-1983,共9页

利用FLUENT软件,对同轴径向热管换热器壳程进行模拟计算,分析烟气速度、温度及局部对流换热系数沿壳程的变化规律,并寻求换热器结构参数优化值。研究结果显示：换热器壳程,离热管管壁越近,温度梯度越大;烟气流经管束时,在管束尾部形成... 利用FLUENT软件,对同轴径向热管换热器壳程进行模拟计算,分析烟气速度、温度及局部对流换热系数沿壳程的变化规律,并寻求换热器结构参数优化值。研究结果显示：换热器壳程,离热管管壁越近,温度梯度越大;烟气流经管束时,在管束尾部形成一个楔形的涡流区,速度在流体出现脱体的地方达到最大;湍流强度在涡流中心区域也达到最大值,中心区域的换热强度明显高于热管两侧边缘处,管束尾部的烟气温度低于管边缘处的烟气温度。将模拟结果与测试结果进行比较,误差在10%以内。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程烟气对流换热进行分析研究,得到径向热管换热器结构优化参数：横向管距为114-120 mm;纵向管距为120-125 mm;翅片高度不应高于26.5 mm;翅片间距为6 mm。 展开更多

关键词 同轴径向热管换热器 数值模拟 对流换热 结构参数优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

污水源热泵系统污水水质与换热器材质的选择 被引量：21

12

作者 曲云霞 李梅 +1 位作者 杨勇 张秀德 《可再生能源》 CAS 2007年第4期72-75,87,共5页

讨论了污水源热泵系统污水水质的分类,提出了采用中水的污水源热泵系统的水质标准及处理方法,分析了各种污水换热器的特点及适用条件。在非金属类材料中,从经济性能、传热性能等方面综合分析,建议采用HDPE管和PE-X管作为污水换热器管材。

关键词 污水源热泵 水质标准 污水换热器 hdpe管

在线阅读 下载PDF 职称材料

对流型地层内井下换热器实验模拟研究 被引量：4

13

作者 赵军 涂锋华 +3 位作者 戴传山 李新国 朱强 袁伟峰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期696-698,共3页

采用 3～ 5mm的饱和微珠玻璃球堆来模拟同轴管式井下换热器 (DCHE)周围对流型地温地层 ,对其换热过程中温度分布及其变化、主要影响因素进行了实验研究 。

关键词 对流型 同轴管式 井下换热器 自然对流 多孔介质 实验模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料