中深层地热井换热特性多因素影响规律研究

积极推进中深层地热能供暖技术,是践行国家碳达峰碳中和“双碳”目标的重要举措。中深层同轴套管式换热系统可避免对地下水资源和环境造成损害,且影响要素之间存在着复杂的非线性相互作用。基于中深层同轴套管式换热器的理论分析和数学描述,建立地热井分层换热模型,并验证其可靠性;以陕西关中盆地某中深层地热井为依托,采用数值模拟方法对各项因素影响下的地热井换热性能及连续运行过程的取热能力进行系统分析。结果表明:采用均质模型、分层模型计算地热井出水温度与实测值最大相对误差分别为14.08%、11.50%,平均误差分别为7.29%、6.93%,分层模型较均质模型具有较高的计算精度;影响因素中地热井深度、地温梯度及地层导热系数对取热功率影响最为显著,在一定程度上取热功率与地温梯度、进水温度、内管导热系数基本呈线性关系,且固井材料导热系数对传热过程具有热阻效应;中深层地热井取热量随运行年限的增加而降低,前5个供暖季取热量降幅较大,之后取热量降幅减缓,经过50个供暖季,年平均取热功率下降15.59%,将地温下降值超过1℃视为地温场受到影响,地温场平均受影响半径约为65 m,此外,由于地层的差异性,地热井周围地层温度下降及恢复等值线在地层交界面处出现了“阶梯式”变化,岩石导热系数较大的地层在地层交界面附近造成的温度扰动距离更远。研究成果可应用于中深层地热井取热换热能力的评估,同时为中深层同轴套管式换热系统的设计提供借鉴。

中深层地埋管地热供热系统长期取热性能评价与经济性分析

使用开源数值模拟软件OpenGeoSys建立了中深层地埋管换热器三维数值模型,探究了不同钻井深度下的中深层地埋管换热器长期取热性能并进行了系统经济性分析。结果表明:随着中深层套管式地埋管换热器钻井深度的增加,其取热能力明显提升,但与此同时初投资与运行成本也将增加;综合考虑系统初投资及耦合热泵和循环水泵运行成本,在给定参数条件下,钻井深度为2600 m的中深层地埋管地热供热系统具有最低的平均能源成本,系统投资回收期为10 a左右。

预埋波纹管钢筋约束浆锚连接的预制剪力墙有限元分析

目的基于预埋波纹管钢筋约束浆锚连接预制混凝土剪力墙的抗震性能试验结果,研究不同参数对其受力性能的影响规律。方法合理地选用混凝土和钢筋的本构关系,采用有限元软件ABAQUS对该种浆锚连接预制剪力墙进行数值模拟。以轴压比、搭接长度和灌浆料强度为变量进行扩展分析,研究墙体的承载力及延性、刚度、耗能能力。结果轴压比0.4时,剪力墙峰值承载力比轴压比0.2试件增加了13.2%;轴压比增加至0.6时,墙体试件峰值承载力下降至轴压比0.2试件的90%。当钢筋搭接长度从0.7l_(a)增至1.6l_(a)时,墙体承载力有所提高,但延性和耗能逐渐降低;与钢筋直锚连接的剪力墙试件相比,搭接长度0.9l_(a)的试件与直锚试件延性相近。增大灌浆料强度未对该种连接方式预制剪力墙的力学性能产生明显影响。结论预埋波纹管钢筋约束浆锚连接预制混凝土剪力墙的抗震性能良好,说明采用预埋波纹管和螺旋箍筋约束的组合连接形式可靠。

浅析地表水水源热泵换热器盘管管材选用

首先介绍了水源热泵的工作原理和地表水水源热泵换热器盘管的安装形状。详细说明了地表水水源热泵换热器盘管对管材的性能要求,列举了几种常用给水塑料管材和金属管材并说明它们的技术性能,最后采用模糊综合评判方法对各种管材相对主要性能因素进行评判比较,选择出最优管材,江河水源热泵换热器盘管若采用线圈状安装形式,建议选用HDPE管;若采用U形状安装形式,建议选用铜管。

综合性能优化在板翅式换热器设计中的应用

采用综合性能优化设计方法,运用计算机语言编制程序,以单位传热量的可用能损失率最小为目标函数,寻求流动参数的最佳值,利用换热器两侧流动换热过程的流动与换热的准则关系式,在设定换热热流密度和选定换热器某个结构尺寸的基础上,采用迭代的方式完成燃气-空气单侧翅片的板翅式换热单元的结构参数、流动参数与换热性能的优化设计。

列管换热器经济性理论分析

列管换热器是干燥热风炉常用的换热器型式,为了探究降低高温大容量热风炉用换热器投资成本的途径,使用平均对数温差法(LMTD法)计算列管换热器在空气升高不同温度时的换热面积,绘制了空气升高温度差Δt=t2-t1与平均换热面积F/(t2-t1)的换热曲线。经分析得到列管换热器的经济温度区域,这种经济性分析法可以应用于高温大容量热风炉两级换热器的设计和选型。

波纹管式换热器的特性研究

介绍波纹管式换热器的理论模型、机理和节能分析及其工业化试验．

波纹管换热器管束支撑结构

根据各种管束支撑结构的特点,找出与之相适应的波纹管管型,分析不同的组合结构对波纹管换热器壳程性能的影响,指出对波纹管换热器进行优化设计和实现整体强化传热的途径。

波纹管式换热器的综合性能分析

分析波纹管式换热器的强化传热理论机理和换热特性;试验研究了波纹管的强度与刚度;对比分析了波纹管换热器所具有的经济性。

矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角（θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°）的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明：矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。

城市地下综合管廊PPP项目的绩效评价

城市地下综合管廊PPP项目日益增多,为了对其进行合理的绩效评价,规范综合管廊管理行为,利用关键成功要素法,从项目投入、项目过程、项目结果、项目影响四个方面对绩效评价指标进行了识别,建立了系统全面的绩效评价指标体系;利用层次分析法进行指标赋权,将定量与定性分析相结合,易于操作,简洁实用;通过集对分析法构建综合管廊绩效评价模型,对评价信息进行更加系统的分析,更好的对绩效指标进行评价;将模型应用于青岛市高新区综合管廊PPP项目中,结果显示,其综合管廊绩效评价等级为Ⅲ级,与工程实际情况相符,基本反映出了青岛市高新区综合管廊的绩效水平,验证了模型的适用性和合理性.其研究结果对类似的综合管廊PPP项目绩效评价具有重要的参考价值.

波形钢腹板-钢管组合箱梁受力性能分析

结合传统波形钢腹板组合箱梁和钢桁架的优点,将传统波形钢腹板组合箱梁下缘混凝土底板改进为钢管桁架结构,提出一种波形钢腹板-钢管组合箱梁新型结构形式。该结构充分发挥材料优势,具有自重轻、抗震性能好、结构抗裂性和整体性能优异的优点,同时施工方便,施工工艺灵活,更适合在城市中、小跨径梁桥中使用。将该组合结构应用于某一实际工程中,采用有限元软件对其抗弯性能和结构模态进行分析,并对比研究了钢管内填充混凝土与否对结构受力性能的影响。结果表明:钢管内填充混凝土可以有效增加结构整体刚度,改善结构受力。分析成果应用于工程设计和施工,取得了良好的工程经济效益和社会效益,可供类似工程进行参考借鉴。

装配式波纹钢方拱形地下综合管廊——以南京江北新区综合管廊二期工程为例

目前的综合管廊结构多采用钢筋混凝土结构,存在造价高、工期长、易渗漏、砂石料的大量使用影响生态环保、施工污染、对基础要求高、对地质状况敏感等问题。为了加快江北新区综合管廊二期工程的施工进度,通过运用装配式钢结构地下综合管廊,现场进行数据监测,取得装配式钢结构地下综合管廊的综合性能数据,同时建立有限元模型拟合实际试验数据构造有效计算模型,证明了钢结构管廊受力性能安全可靠,使用功能满足要求。

平行流换热器性能异常分析和优化

平行流换热器生产质量的一致性对空调换热性能有着重大影响,平行流换热器的隔片焊接质量直接影响了换热器的性能,但目前很少有相关文献对此进行研究,通过对一套空调制冷性能异常案例进行测试分析,确认平行流冷凝器的隔片焊接不良导致制冷性能异常,建议设计隔片时需要考虑集流管加工冲压过程中导致的变形,提出隔片半圆使用多段圆弧进行设计,能减少隔片与集流管装配后的间隙,使钎焊的时候焊料能均匀填充缝隙,并在换热器生产的最后检验阶段,检验判断参数需要使用经高精度检堵机确认的合格标准件进行对照。

内置多叶扭带的碳化硅换热管强化传热特性研究

为了研究碳化硅换热管的流动和传热特性,达到增强综合换热能力的目的。采用数值模拟方法对内置4种不同结构扭带的换热管进行分析,确定四叶扭带模型作为后续研究对象,对比了在4种自定义的节距和宽度两种结构参数下,不同入口风速工况的换热管的热力性能。结果表明:扭带宽度对换热管的换热能力相较于节距具有更显著的强化作用,四叶扭带节距为360 mm、宽度为45 mm时换热管的综合换热能力最强,为1.59,此时换热管的努塞尔数相较光管提升了244.37%。

不同断面形状的装配式波纹钢管隧道受力特性对比

为了明确装配式波纹钢管隧道(FCSPT)在不同断面情况下的受力特性,设计了3种断面形状(圆形、管拱形、半圆形)的跨度均为10.4 m的波纹钢管(明挖)隧道,并借助ABAQUS有限元软件建立二维平面应变模型,对不同断面形状的装配式波纹钢管隧道在覆土荷载作用下的变形、内力、应力以及管周土压力分布情况展开研究。研究结果表明:相同覆土情况下,半圆形波纹钢管隧道变形远远小于圆形及管拱形;3种断面隧道内力最大处有所不同,圆形隧道在仰拱及起拱线位置,管拱形隧道在拱腋及其下方曲率变化较大处,而半圆形隧道集中在拱脚位置;3种断面形状的波纹钢管隧道起拱线以上区域管周土压力分布非常接近,而圆形与管拱形隧道之间管周土压力的差别主要出现在起拱线以下的拱腋及仰拱区域。

正弦波纹钢骨混凝土梁受弯性能研究

为解决普通钢筋混凝土电力管道的电磁屏蔽问题,提出一种新型正弦波纹钢骨混凝土圆管。将圆管顶部受弯段作为研究对象,设计并制作了12根梁试件,开展了三点受弯加载试验。通过试验得到了梁试件的弯矩-挠度关系和破坏形态,试验结果表明梁受弯承载力与波纹钢骨的波长和波高呈反比,且与波纹钢骨的位置有关。采用ABAQUS建立了考虑波纹钢骨材料力学性能和混凝土损伤的精细数值模型,对波纹钢骨混凝土梁的受弯性能进行模拟,有限元分析得到的梁破坏形态和受弯承载力与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。