套管式地埋管换热器节能特性的研究与应用

大庆油田进入开发后期存在着一定数量的废弃井,采用套管式地埋管换热器可以获取到废弃井的中深层的地热能。首先对废弃井转换为地热井的可行性进行分析,通过确定中深层地埋管换热方式,建立外入内出型传热计算模型并对废弃井结构改造。再具体分析大庆油田的地层土壤温度分布和确定边界条件,得出符合现实的理论计算公式。进一步分析套管式地埋管换热器取热评价指标与传热影响因素研究,得到流体流量和进口温度对传热影响因素,及循环流体进口温度对运行特性的影响对取热效率的影响规律。最后,通过对两种工况的废弃井现场试验,得到套管式地埋管换热器平均换热量为478.5 kWh。为利用大庆油田1700口废弃井的节能改造找到了一条切实可行的出路。

地埋管换热影响因素数值模拟研究

采用OGS数值模拟软件建立地埋管换热数值基准模型,通过控制变量对地层导热系数、回填料导热系数、地埋管埋深、管径、管内循环液流速及地下水渗流条件的差异模型进行了恒定流换热及输入负荷换热模拟,对模拟结果分析比对,验证了上述因素对地埋管换热影响的相关性,本次模拟研究结果对吉林省浅层地热能开发利用具有一定的参考与指导意义,并提出了地埋管地源热泵开发过程中相应建议。

竖直U形地埋管换热器热短路现象及换热性能研究

针对影响地埋管换热器热短路现象及换热性能的主要因素（回填材料导热系数和热泵运行方式），建立了U形地埋管换热器的三维非稳态数值模型，通过热响应实验验证了该模型。采用FLUENT软件进行模拟分析，得到不同导热系数土壤条件下地埋管换热器的热短路损失系数和每延米换热量随回填材料导热系数的变化规律，推荐采用导热系数比周围土壤稍大的回填材料。对比了地源热泵连续与间歇两种运行方式，得出当回填材料导热系数小于或等于周围土壤导热系数时，间歇运行对热短路现象基本无影响；当回填材料导热系数大于周围土壤导热系数时，间歇运行可使热短路损失系数降低51．6％～74．5％，每延米换热量提高32．6％～34．0％。

套管式地埋管换热器的换热影响因素研究

为解决传统U型地埋管换热器在严寒地区换热效率低的问题.以套管式换热器为研究对象,以实验结果验证模型可靠性,采用数值模拟的方法对入口流速、回填导热系数、流体流动方式以及埋管材质对其换热性能的影响进行研究.研究结果表明,入口流速为0.5 m/s时,单位延米换热量可达42.2 W/m;回填导热系数由1 W/m·K增加到2.5 W/m·K时,单位延米换热量提升32.4%,由2.5 W/m·K增加到4 W/m·K时,单位延米换热量提升9.2%;套管内外管导热系数分别为0.45、2 W/m·K时,单位延米换热量可达56.98 W/m;套管内流体内出外进较内进外出的换热性能提升4.23%.研究成果可为土壤源热泵系统中换热器优化设计提供参考.

浅层地埋管热交换器换热能力分析

采用自主研发的浅层地下岩土热物性测试平台,通过模拟冬夏季取放热实际运行工况,对不同工况下地源热泵地埋管热交换器的换热能力进行了实际测试,分析了地埋管换热器与周围地下岩土之间的换热状况,确定了该地区地源热泵系统地埋管换热器冬夏季工况下的实际单位延米换热量。同时,根据测试数据推算出了该地区地下岩土的综合导热系数,体积热容等热物性参数,为该地区地源热泵系统的模拟分析以及设计施工提供了依据。

岩土热物性集总热阻计量模型及其求解体系

由于地埋管周围岩土体状况的复杂性及由此导致的回归分析时统计性误差影响等原因,根据现有岩土热物性传热模型及热响应试验不能精确求解岩土热物性。探讨了消除解释变量性质影响的岩土集总热阻分析方法,并通过计量学误差分析体系进一步建立了岩土集总热阻计量模型,摆脱了相关不确定扰动的复杂影响,将这一传热问题转变为热工计量分析问题,根据逐时集总热阻即可计算出在各种进出口温度及初始土壤温度条件下的逐时单位管长换热量。以多个工程实测结果验证了该模型及其求解体系的有效性。

绍兴某山地现场热响应试验研究

热物性参数是地源热泵系统地埋管换热器设计的关键参数。采用自行研制的岩土热物性参数测试仪,于地处夏热冬冷地区的绍兴某山地开展单U和双U测试井现场热响应试验,使用线热源模型对数据进行分析,获得工程所在山地单U测试井的岩土导热系数为2. 27 W/(m·K),钻井热阻为0. 123 (m·K)/W,排热工况下单位延米换热量为86. 39 W/m,双U测试井的岩土导热系数为3. 31 W/(m·K),钻井热阻为0. 119 (m·K)/W,单位延米换热量为106. 72 W/m,为该地区地源热泵系统的设计及施工提供了依据。

新建联合厂房地源热泵系统设计简介

介绍了位于上海市青浦区某新建联合厂房地源热泵系统的设计情况,重点探讨了在地源热泵系统设计中所常见的地源侧换热量实测与理论计算问题以及关于地下热平衡的系统型式选择问题。

土壤源热泵夏季运行中关键参数短期预测的研究

本文通过TRNSYS软件建立了仿真模型模拟土壤源热泵系统的运行,并借助现场实验数据对仿真模型进行修正,得到了在不同系统加载热流密度和不同土壤初始温度条件下,地埋管出水温度和土壤平均温度的逐时变化规律,同时拟合得出了相应的预测公式并分析了其特性,此预测公式对指导土壤源热泵系统的设计和运行控制具有一定的参考价值。