中深层套管式地埋管换热器热-经济性分析及应用

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。

多孔型石英复合材料受热脱水特性的研究

针对含湿多孔型石英复合材料受热脱水影响透波性能的问题,建立了热湿耦合传递高温脱水数值模型,开展了关键参数对脱水过程影响的分析,获得了受热脱水过程中材料温度、湿分及介电损耗的分布。建立了多孔型石英复合材料热湿耦合传递高温脱水数值模型,为获得模型的关键参数水蒸气阻力系数,按照2016年ISO12572标准规定的杯法开展了实验测试;同时,设计并开展了多孔型石英复合材料高温加热实验,验证了数值模型的可靠性。依据建立的数值模型,探究了实际应用过程中,受热温度、材料初始含湿量、水蒸气阻力系数对多孔型石英复合材料热湿传递及透波性能的影响,并分析了不同工况下材料内部温度、体积含湿量及介电损耗随加热时间的变化规律。研究表明,较高的受热温度及较低的初始含湿量有利于多孔型石英复合材料中湿分的脱除,水蒸气阻力系数的增大会明显抑制气态水逃逸,材料在523 K受热下的脱水速度约为423 K下的3倍;303 K、90%相对湿度饱和吸湿工况脱水时间约为303 K、30%相对湿度工况的2倍;水蒸气阻力系数小于200时,对材料的高温脱水过程影响有限。因此,考虑到飞行器在实际存储过程中应采取隔湿外涂层处理减少其吸潮,并在低空飞行阶段充分加速提高气动加热的温度及时间以快速脱除湿分,减小高空飞行中湿分对无线电通信的影响。