创新型竖向U型深埋管供暖换热性能实验

在西安某厂区深层地热对接井安装了埋深大于2 000 m且深度不同的2个竖向U型深埋管换热系统,应用原位实验的方法进行了换热特性的研究。实验条件为埋管进水温度和水流率基本恒定,实时检测埋管的出水温度。通过埋管进、出水温差及流率得到埋管在实验条件下的综合换热强度及不同深度地热井的实验,表明埋管深度的增加对换热强度的影响很大。

U型深埋管固井层对埋管换热性能影响的研究

结合西安市某个U型深埋管工程,建立三维全尺寸数值计算模型并进行模型验证。在此基础上,模拟分析不同导热系数的埋管固井层对埋管换热能力的影响。结果表明,固井层导热系数在小于及接近岩土层导热系数的范围内增加时,埋管换热强度随之增加明显;固井层导热系数对埋管换热的影响程度与周围竖向各层岩土导热系数的大小相关,而与地层竖向的温度分布无明显关系。

纳米流体对U型深埋管换热特性影响的研究

结合西安市某个埋深为2505 m的U型深埋管换热系统,在原位实验验证的基础上建立三维全尺寸数值计算模型,进而模拟分析埋管内热流载体种类对强化埋管换热的效果。埋管内热流载体除常规使用的水外,还选用Al_(2)O_(3)/水、CuO/水和SiO_(2)/水3种纳米流体。通过改变这3种纳米流体的纳米颗粒体积浓度分别为0.1%、0.3%、0.5%及1.0%,分析纳米流体种类及纳米颗粒体积浓度对埋管换热的影响。研究结果表明,就整个埋管的换热而言,纳米流体的强化换热效果较小。因此,通过改变埋管热流载体来达到埋管强化换热的方法并不高效合理。

竖向U型深埋管建筑供暖连续及间歇运行的现场实验

在西安草滩建立了埋深为2505m的竖向U型深埋管换热系统,针对该深埋管系统的连续运行及间歇运行的换热特性展开了实验研究。实验条件为恒定埋管入口水温、流率,实时监测埋管的出口水温等。通过埋管进、出口水温差及流率得到埋管在实验条件下的综合换热强度。本研究旨在为深埋管换热建筑供暖技术的科学应用提供帮助。

深层U型埋管动态负荷下的换热特性研究

依托西安市2个实际工程中埋深分别为2 100 m和2 505 m的U型深埋管换热系统,结合钻井测温、岩土解释和原位试验,建立了埋管换热的三维全尺寸数值模型。基于所建模型,模拟分析了2个深埋管换热器在动态换热负荷条件下的埋管换热特性,并对比了2个深埋管动态负荷运行下的供暖能力和差异。其中动态负荷是依据西安市某个实际节能住宅建筑并利用DeST软件计算得到的。研究结果表明:增加埋管深度有利于提高埋管换热品质,从而实现高效供暖。