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地热井下换热器的模拟实验与理论研究

陈雁  
【摘要】: 我国中低温对流型地热资源丰富,如能充分开发,则可节省大量的常规能源,缓解经济、社会发展日益增长的能源需求。国内现有两种地热供暖的主要方式,即抽灌式地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统,由于受到资源开采或热源禀赋的限制,使得开发新的地热利用模式成为推广地热应用的必要途径。地热井下换热器系统通过悬装在热水井中的U型或同轴套管型换热器以对流方式与地层换热,是一种只取热不取水的地热利用装置,兼具抽灌式地热系统对流传热效率高和埋管式地热系统不抽取地下水的优点,其应用与推广能够为加速我国的地热利用提供新的动力。针对我国地热资源以中低温为主的特点,通过实验与理论研究确定井下换热器传热过程中各影响要素及其热力学性能,对其应用的实现具有至关重要的作用。 本文建立了一套井下换热器模拟系统,该系统可以调节和控制储层的流速与温度、换热器入口温度和循环水流速,通过实验确定不同因素对井下换热器传热性能的影响。该系统与实际井下换热器装置在结构上实现了几何相似,运行工况中近似实现了流场相似。通过几何参数、工况参数及热储结构与温度条件的多种组合共进行了40组对比实验,基于对各影响因素的分析得到了井下换热器的传热实验关联式,通过关联式求出的理论值与实测值的平均误差为23.3%,可为工程设计提供一定的参考。 本文基于多孔介质的Brinkman-Forchheimer模型对储层内的自然对流换热进行了研究。根据实验测得的孔隙度φ、Da数和Ra数,采用格子Boltzmann方法的BGK模型实现了储层物理模型的求解;通过与多孔方腔物理模型的有限元数值解进行比较,验证了本章所用方法的可靠性及精度。通过数值模拟对不同壁面梯度下储层内传热过程的特点进行了研究,结果表明壁面梯度小于0时有利于多孔储层内的对流换热。? 本文结合闭式地源热泵系统热源侧的组成特点,提出了对中低温地源热泵系统进行源侧?分析的一般物理模型,在?值计算中采用实时变化的环境气温作为参考态温度;基于本文实验所得到井下换热器传热关联式对具体的源侧?分析模型进行求解,研究了环境温度、运行条件和几何参数等因素对井下换热器热力学性能的影响。在分析中提出了?效比这一参数,作为不同地源系统比较的基准,该参数表征地源热泵系统从热源侧获取净?的难易程度。结果表明:?效比的两个取值,即0和1,可用来判断系统的适宜程度;井下换热器系统即使在入口温度低等较为不利的运行条件下,?效比仍数倍于地埋管系统,在地下水赋存地区,采用井下换热器系统不失为一种更好的选择。


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1 戴传山,张启;导热型地温梯度场内的U型管式井下换热器[J];太阳能学报;1995年03期
2 赵军,涂锋华,朱强,李新国;利用井下换热器(DHEs)开发地热资源[J];北京节能;2000年04期
3 梁军,戴传山,张启;中低温地热井下换热供热实验研究[J];太阳能学报;1997年04期
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5 赵军,戴传山,刘启梁;多孔介质层内同轴管式井下换热器的相似解[J];太阳能学报;2000年03期
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7 戴传山;赫广迅;解寺明;孙平乐;;一种新型地热井下换热器-热泵联用供热系统的热力分析[J];暖通空调;2010年11期
8 赵军,戴传山,李新国,朱强,袁伟峰,龚宇烈,周倩;井下换热器周围对流型地热储传热特性[J];太阳能学报;2002年05期
9 李启民,何满潮;地热井开发与改造研究[J];矿业研究与开发;2005年04期
10 黄桂强;;南宁市九曲湾深层地热井成井工艺[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2008年01期
11 ;能源研究与信息(第24卷)总目次[J];能源研究与信息;2008年04期
12 马忠平;庞海;王艳宏;鲍卫和;李振杰;;天津地区地热钻井及成井技术[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2008年12期
13 郑美英;;福州地热井维修工程实例及施工经验[J];能源与环境;2009年02期
14 李砚智;田京振;;酸化洗井在河北牛驼镇地热田两口井中的应用[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2009年06期
15 任良治;田正权;邝光升;田贵维;;静观ZK1号地热井的施工及开发利用计划[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2010年10期
16 杨启来;;CEMP在下辽河盆地深层地热勘探中的应用[J];吉林水利;2007年08期
17 张娟娟;林建旺;林黎;田光辉;;基于AHP和BP神经网络的深部地热水可持续开发能力评价[J];地下水;2008年06期
18 郭功哲;王继华;;河南省地热开发环境影响分析及保护对策[J];河南水利与南水北调;2009年02期
19 相其科;韩建江;李春林;张兰新;;淄博张店地区地热资源形成条件研究[J];山东国土资源;2009年09期
20 袁凤凯;李建华;胡亚召;;山东聊城市唐庄地热水热储模式研究[J];山西建筑;2010年26期
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1 解寺明;戴传山;;井下换热器结合热泵在浅层地热能中的应用[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
2 戴传山;朱家玲;;地热井口设备设计软件的研究[A];第三次全国地热学术会议论文选集[C];1989年
3 任战利;陈玉林;李晓辉;刘立萌;田涛;段海礁;崔军平;;西安市地热资源可持续利用的回灌试验研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
4 李永壮;张晓旭;;如何评价地热井可开采量及保护范围——以河北省牛驼镇地热田固军热1井为例[A];中国西部地热资源开发战略研究论文集[C];2001年
5 沈俊超;王朝晖;;地热井可开采量及布井间距的确定[A];全国地热产业可持续发展学术研讨会论文集[C];2005年
6 ;天津市地热资源管理规定[A];地温资源与地源热泵技术应用论文集(第二集)[C];2008年
7 田勇;;福州XG-5号地热井施工工艺[A];探矿工程(岩土钻掘工程)技术与可持续发展研讨会论文集[C];2003年
8 田勇;;福州地热井施工组织与管理[A];探矿工程(岩土钻掘工程)技术与可持续发展研讨会论文集[C];2003年
9 黄江华;王少龙;敬海霞;王文龙;;安徽省潜山县天柱山风景区地热资源与开发远景评价[A];“资源保障 环境安全——地质工作使命”华东六省一市地学科技论坛文集[C];2011年
10 贠培琪;;科学管理 综合开发 倾力打造全国首家“中国地热城”——咸阳市地热资源开发管理及综合利用情况汇报[A];地热能开发利用与低碳经济研讨会——第十三届中国科协年会第十四分会场论文摘要集[C];2011年
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1 陈雁;地热井下换热器的模拟实验与理论研究[D];天津大学;2009年
2 方宝明;山东省地热资源综合信息远景预测[D];吉林大学;2006年
3 赵慧;关中盆地地下热水地球化学及其开发利用的环境效应研究[D];长安大学;2009年
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5 施龙;松辽盆地构造热演化及地热资源定量评价研究——以杜蒙地区为例[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2004年
6 吕金波;京北地热田特征及其开发对地震地下流体动态的影响[D];中国地震局地质研究所;2004年
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1 赫广迅;地热井下换热器—热泵联合使用机理研究[D];天津大学;2010年
2 解寺明;地热井下换热器用于供热的实验研究[D];天津大学;2012年
3 刘学章;对流增速管强化井下换热器的传热研究[D];天津大学;2012年
4 石晓今;宁波中东部地区地热资源开发条件分析[D];中国地质大学(北京);2012年
5 孟利山;塘沽区北部古近系东营组地热资源调查评价[D];中国地质大学(北京);2007年
6 戴文育;北京城区地热形成机理及开采动态研究[D];中国地质大学(北京);2007年
7 景成虎;邯郸东部平原地区地热地质特征及开发利用研究[D];中国地质大学(北京);2007年
8 庞菊梅;基于开采条件评价及回灌潜力分析的地热可持续开发研究[D];首都师范大学;2011年
9 曹海东;基于地层形变理论的西安地热田开发前景研究[D];长安大学;2006年
10 邓春来;辽河油田地热资源评价及其配套技术研究[D];中国地质大学(北京);2008年
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1 张新民;千万平方米住宅实现地热采暖[N];天津日报;2005年
2 记者 段金平 通讯员 王薇薇;北京打出一口最深地热井[N];中国国土资源报;2006年
3 通讯员 李政 张进平 记者 段金平;北京地勘院在兴华打出优质地热井[N];中国国土资源报;2009年
4 焦燕;东方物探在匈牙利钻探成功地热井[N];中国石化报;2009年
5 蒋威 刘波;定录一体化技术成功应用于陕西地热井市场[N];中国石化报;2009年
6 韦鑫;帕米尔高原打出第一口中温地热井[N];地质勘查导报;2009年
7 记者 李现文;山东一勘院完成“沂蒙第一地热井”[N];中国国土资源报;2010年
8 本报记者 许斌 实习记者 郑才明;勘察行业奔出航天“黑马”[N];中国航天报;2010年
9 本报记者 陈永杰;京城打出103℃地热井[N];北京科技报;2010年
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