单井循环换热地能采集井的计算模型(连����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������载一)

2015/5/4 0 33962

恒有源科技发展集团(微信号����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������:HYYESSTD)专注于浅层地能作为建筑物供热的替����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������代能源的科研、开发和推广。致力于原创技����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������术的产业化发展,实现为建筑����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������物无燃烧供热,大力发展地能热����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������冷一体化新兴产业。

   &����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������nbsp;浅层地热能是一种新型可再生的能����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������源,它来源于地球内部的热����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������量和太阳辐射。浅层地热能广泛存在于岩石����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������、土壤、水源等许多介质中,位于����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������地表200米以内的恒温带����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������内。它的开采是随着全球能源危机和环境问题的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������凸显而逐步发展起来的一项能源及环境����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������保护技术,它的研究对于严重依赖����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������化石能源经济快速发展的中国����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������而言尤为重要。

   &����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������nbsp;国内外许多学者及单位在浅层地热能的研究中进����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������行了不懈努力并取得了丰硕成果。当前����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������浅层地热能的主要利用方式有地表水源为热源的水源����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������热泵和以地表岩石、土壤介质����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������为热源的土壤源热泵两种。本文的研����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������究对象是单井循环换热地能采集����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������井,它是原创性的适用于多种地质条件����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的新型浅层地热能开发技术。这����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������种单井循环浅层地热能开发方式结合了上述前两种����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������传统地能采集方法的优势,实现了循环水在同一含水层����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的完全回灌,从而成功实现了单����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������井循环浅层地热能的开发。该设备生产����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������成本较低,无水体污染,检修����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������方便,便于在有浅层地下水的地区推广,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������实现了真正的绿色能源利用。由于我国浅层地热����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������能分布地域广泛、资源丰富,开展此����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������项研究并大力开发这种单井循环浅层地热能对����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������于保障能源安全、降低环境污染具有重����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������要意义。

   &����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������nbsp;本文完整建立单井循环换热地能采集井完整的概念模型����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������和数学模型,对于深入理解其数学原理、水文����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������地质及物理过程,高效开发利用这种单井循环浅层����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������地热能具有重要意义。

一、单井循环换热地能采集井的物理概����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������念模型和多孔介质特征

1.1物理概念模型

   ����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������; 本文的研究对象是单井循环����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������换热地能采集井,它以循环水作为介质����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������采集地下温度低于25℃的热能����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������,实现了地下水的同层完全回灌。这种井不消耗也����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������不污染地下水,因此对于地下水体质量����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������是安全的。

   &����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������nbsp;这种地能采集井分为有蓄能颗粒类型和无����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������蓄能颗粒类型两种。以下以有蓄能颗����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������粒型为例说明。

   &nb����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������sp;有蓄能颗粒的单井循环换热地能采集井����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的物理过程为,循环水由绝热井壁����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������内部抽水区的潜水泵抽出排走送入热泵机组经过放����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������热或者吸热后,由热泵机组返回进入地能采集井上部的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������加压回水区内部。水流在绝热井壁与隔����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������离膜之间有蓄能颗粒的环形空间内����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������流动,大部分进入下部抽水区,一小部分透过����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������孔壁的隔离从加压回水区通过渗透流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������到土壤介质中,最后从抽水区回流。地能采集井����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的所有回水透过绝热井壁下部的花管由潜水泵����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������抽走送回热泵机组,见图-1。

1.2多孔介质特征

    ����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������单井循环换热地能采集井的多孔介质总共包括两种,一����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������种是绝热井壁与隔离膜之间充满蓄热颗粒,其特点����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������是有良好的蓄热性能。蓄热颗粒的蓄热系数����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������很大,亦即热流波动的振幅与温度振幅的比值����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������很大。另一种是隔离膜外侧的饱和土壤多����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������孔介质,其作用是通过水与����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������蓄能颗粒之间交换热量和水,亦即传热传质。可见����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������单井循环换热地能采集井是含����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������有两种多孔介质的对流传热传质的水热耦合体,水在����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������其中发挥最重要作用。

二、单井循环换热地能采集井的数学����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������模型

  ����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������  单井循环地能采集井分为有蓄����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������能颗粒采集井和无蓄能颗粒采集井两种类����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������型。有蓄能颗粒采集井的数学����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������模型中仅有多孔介质一种计算区域����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,无蓄能颗粒采集井则包括多孔����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������介质和充水两种计算区域。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������其数学模型的选取较复杂,前者用考虑固体骨架的流����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������体动力学模型即可,后者除此����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������之外另增加湍流模型用以计算只充水的计����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������算区域,当充满的水为层流状态时����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������则湍流模型退化为层流模型计算。可见典型的单井循����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������环换热地能采集井中存在三种流态的区域����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,即水介质中的紊流与层流两种流态和土壤(蓄能颗粒����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������)中的层流流态。(作者:孙骥  李����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������大秋)

选自_《中国地能》

 

 

http://weibo.com/p/100����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������160383876591846119����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������2

我的评论
猜您感兴趣的
恒有源科技发展集团有限公司
地址: 北京海淀区杏石口路102号����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������
邮编:100093
客户服务:400-655-8899
邮箱:hyy@hyy.com.cn
备案编号:京ICP证000000号
版权所有 © 恒有源����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������科技发展集团有限公司
内容:
联系方式: