中深层地热井下同轴换热器长期换热性能研究

• 作者: 李奉翠 韩二帅 梁磊 吴京安 鲁冰雪
• 来源期刊: 煤田地质与勘探
• 关键词: 地热井 中深层 同轴 换热器 长期换热
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 水文地质 工程地质 环境地质
• 页码范围: 194-201
• 页数: 8页
• 分类号: TK529
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.02.024

摘要

中深层地热井下同轴换热器具有取热量大、出口水温高的特点,近年来受到供热行业的高度关注.目前的研究主要是对单个供热周期内的中深层地热井下同轴换热器的换热性能进行分析,缺乏对其长期换热性能的相关研究.本文根据中深层地热井下同轴换热器供暖季供热、非供暖季停歇运行的特点,基于能量守恒方程建立换热器的数值换热模型,并采用有限体积法对模型进行离散,通过Matlab平台数值分析其在长期运行过程中换热性能的变化规律.结果 表明:换热器的换热性能随着运行年份逐渐下降,且下降程度逐年减小,最终达到准稳态.其中,次年平均换热量的下降比例最大,且换热器埋深越大,换热量的下降比例越小.埋深为2000、2500、3000 m换热器的次年平均换热量的下降比例依次为4.00％,3.78％和3.56％,第30年的平均换热量较第1年分别下降13.7％、13.1％、12.4％.岩体温度逐年下降,其受干扰半径逐年增加.在30 a运行期间,埋深2000 m的换热器在每年供热季结束时的岩体温度受干扰半径从13m增加至105 m.此外,换热器深度越大,其周围岩体温度受干扰半径越大.本研究结果阐明了中深层地热井下同轴换热器在长期取热过程中换热性能的变化规律,对换热器长期取热的设计具有指导意义.