地热利用过程中埋地热管传热研究

发布时间：2017-07-02 07:18

  本文关键词：地热利用过程中埋地热管传热研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现今中国能源的消耗总量已经占到全球能源消耗总量的五分之一,今后地能源消耗仍将继续保持增长。能源问题已成为制约中国发展的一个重要问题。如何有效的提高能源的使用效率,有效地节约能源的使用成为当前的重大课题。地热在地球上分布很广,是一种可再生的清洁能源,开发前景广阔,具有很高的利用价值。但是如何将地热从地下顺利地开采出来,成为制约地热利用的一大瓶颈问题。而利用重力热管采集地热成为地热利用的一种新技术。采集地热的重力热管与一般的重力热管有很大的不同,存在着液池过深,蒸汽在管内流动阻力过大等问题。但由于采集地热的重力热管深埋地下,无法直接观察其流动状况,故本文采用CFD方法研究采集地热的重力热管内部工质的流动状况。本文在国内外文献调研的基础上,通过流体力学,传热学,计算科学等多学科交叉,采用理论分析与数值计算相结合的方法,建立了热管的传热数学力学模型,通过数值模拟研究了热管的流动传热规律。主要研究内容为：(1)在文献调研的基础上,建立了填充多孔介质表面改进热管和超长重力热管的传热数学模型；(2)采用CFD软件对填充多孔介质的热管进行了数值模拟研究,在前人的基础上,主要考虑了管道截面形状(分别为圆截面,椭圆截面,正方形截面,三角形截面)对传热的影响,分析了各种截面变性管轴线上温度,压力,流速的分布情况,也分别分析了热管不用位置截面上温度,压力,速度的分布,最后综合分析得出了在研究的管道截面形状当中三角形截面热管的综合换热性能是最佳的；(3)采用CFD软件对超长埋地重力热管的传热过程进行了数值模拟研究,通过对CFD软件进行二次开发,将C语言编写的自定义函数(UDF)加入软件当中进行模拟,模拟结果解释了其他文献实验过程中深埋重力热管蒸汽产量少,换热效率不高的原因,并针对该问题提出了改进建议,并在前面研究的基础上针对不同倾角的热管传热过程进行了对比研究,计算结果而说明了增大倾角有利于换热,更加高效利用地热。
【关键词】：热管 多孔介质 传热 相变 数值模拟 CFD
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-18
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.2 热管介绍8-12
• 1.2.1 热管历史8-9
• 1.2.2 热管分类9-10
• 1.2.3 热管特点10-12
• 1.3 研究现状12-16
• 1.3.1 国外研究现状12-14
• 1.3.2 国内研究现状14-16
• 1.4 研究内容16-17
• 1.5 技术方法与路线17-18
• 第2章 热管的理论基础及流动传热过程分析18-28
• 2.1 控制方程18-19
• 2.2 热管流动与传热过程19-28
• 2.2.1 重力热管的热阻分析19-23
• 2.2.2 重力热管的传热系数23-24
• 2.2.3 重力热管传热分析24-28
• 第3章 表面改进热管的截面形状对换热的影响28-46
• 3.1 计算模型及边界条件30-32
• 3.2 控制方程32-33
• 3.3 结果分析33-44
• 3.3.1 相同雷诺数情况分析33-41
• 3.3.2 相同流量情况分析41-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 埋地重力热管数值模拟46-63
• 4.1 计算模型及边界条件46-47
• 4.2 控制方程47-49
• 4.3 结果分析49-62
• 4.3.1 超长埋地热管传热过程分析49-59
• 4.3.2 不同倾角热管分析59-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 结论与展望63-65
• 5.1 主要结论63
• 5.2 不足与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文77

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