单井循环地下换热系统CFD模拟研究
发布时间：2021-04-07 02:26
为了探索循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井的系统特性,本文利用已验证的数值模型,通过改变初始地温和热源井抽水流量分析各系统的影响情况,并研究了这3种单井循环地下换热系统含水层压力场变化和抽水流量对填砾抽灌同井含水层温度等值线运移的影响.结果表明,提高初始地温能够显著提高热源井的抽水温度和累计取热量,填砾抽灌同井所受影响最大;增大抽水流量使得3种热源井的抽水温度降低,换热量显著增加;当抽水流量从0.34m3/h增大到0.96m3/h,3种热源井的累计取热量分别增加2 725.2、3 569.8和3 606.9kJ;当抽水流量为0.96m3/h时,抽灌同井和填砾抽灌同井的累计取热量分别为循环单井的1.5倍和1.7倍.循环单井的压力场分布呈现"漏斗形",抽灌同井和填砾抽灌同井的压力场,均被含水层中心线处的压力等值线分为上下两个半"椭圆形".
【文章来源】：应用基础与工程科学学报. 2019,27(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
抽水流量对3种热源井抽水温度及累计取热量的影响Fig．2Effectofoutletwaterflowonoutletwatertemperatureandaccumulativeheatabsorptionquantitiesofthreethermalwells
降低幅度略大于其他3种工况，说明抽水温度的变化受抽水流量的影响较大;当流量从0.34m3/h增大到0.96m3/h时，至模拟结束时，抽灌同井的抽水温度与砂箱初始温度相比依次降低了2.9、3.4、3.7、4.0℃，抽水流量增大0.62m3/h，使得抽水温度降低1.1℃;在填砾抽灌同井中，至模拟结束时4种工况下的抽水温度依次降低了1.8、2.5、2.9、3.3℃，抽水流量增大0.62m3/h，使得抽水温度降低1.5℃．图3单井循环地下换热系统含水层压力场分布Fig．3Aquiferpressurefielddistributionofsinglewellcyclinggroundheatexchangersystem图2(d)显示了抽水流量的变化对3种热源井累计取热量的影响．结合图2(a)～(c)分析可知，抽水流量变化对单井循环地下换热系统的影响较大，抽水流量的增加使得抽水温度降低，而抽水流量变化对3种热源井的影响又略有不同．当抽水流量从0.34m3/h增大到0.96m3/h时，循环单井、抽灌同井和填砾抽灌的累计取热量分别增加了2725.2、3569.8和3606.9kJ．在抽水流量为0.96m3/h时抽灌同井与填砾抽灌同井的累计取热量分别为循环单井的1.5倍和1.7倍．通过抽水流量对单井循环地下换热系统抽水温度与累计取热量的分析，在模拟刚开始时低温回水注入热源井中，循环单井与抽灌同井的抽水温度在很短的时间内受到影响而快速降低;填砾抽灌同井的抽水温度并没有即刻受到影响，而是保持砂箱的初始温度一段时间，然后缓慢降低，同时降低的幅度也低于另外两种热源井．可见，在同等条件下，填砾抽灌同井的换热量要高于循环单井和抽灌同井，承担高峰负荷的能力也强于其他两种热源井．3压力场分析图3给出了单?
的抽水区与回水区分别对应低压区与高压区．其中，循环单井回水区压力朝抽水区逐渐降图4不同抽水流量下填砾抽灌同井含水层温度等值线的运移Fig．4ThemigrationofaquifertemperaturecontoursatdifferentoutletwaterflowrateofFECSCW低，抽水管内的压力最小，压力等值线的分布呈现为“漏斗形”，漏斗的顶端位于抽水区的上顶板;抽灌同井与填砾抽灌同井的压力场分布规律基本一致，均以含水层中心线(Y=460mm)处的压力等值线，把整个压力场分为上下两个区域，高压区与低压区的等值线均呈现半“椭圆形”，不同之处在于填砾抽灌同井的抽/回水区的压力等值线形成了封闭的环路，而抽灌同井未形成．循环单井的高低压差量级为100～101Pa，抽灌同井和填砾抽灌同井的高低压差量级则为101～102Pa，可见，循环单井的回灌压力会略低于其他两种热源井．4温度等值线运移通过初始地温、抽水流量和压力场对单井循环地下换热系统的换热影响分析，可以看No．3宋伟等:单井循环地下换热系统CFD模拟研究186
本文编号：3122617
【文章来源】：应用基础与工程科学学报. 2019,27(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
抽水流量对3种热源井抽水温度及累计取热量的影响Fig．2Effectofoutletwaterflowonoutletwatertemperatureandaccumulativeheatabsorptionquantitiesofthreethermalwells
降低幅度略大于其他3种工况，说明抽水温度的变化受抽水流量的影响较大;当流量从0.34m3/h增大到0.96m3/h时，至模拟结束时，抽灌同井的抽水温度与砂箱初始温度相比依次降低了2.9、3.4、3.7、4.0℃，抽水流量增大0.62m3/h，使得抽水温度降低1.1℃;在填砾抽灌同井中，至模拟结束时4种工况下的抽水温度依次降低了1.8、2.5、2.9、3.3℃，抽水流量增大0.62m3/h，使得抽水温度降低1.5℃．图3单井循环地下换热系统含水层压力场分布Fig．3Aquiferpressurefielddistributionofsinglewellcyclinggroundheatexchangersystem图2(d)显示了抽水流量的变化对3种热源井累计取热量的影响．结合图2(a)～(c)分析可知，抽水流量变化对单井循环地下换热系统的影响较大，抽水流量的增加使得抽水温度降低，而抽水流量变化对3种热源井的影响又略有不同．当抽水流量从0.34m3/h增大到0.96m3/h时，循环单井、抽灌同井和填砾抽灌的累计取热量分别增加了2725.2、3569.8和3606.9kJ．在抽水流量为0.96m3/h时抽灌同井与填砾抽灌同井的累计取热量分别为循环单井的1.5倍和1.7倍．通过抽水流量对单井循环地下换热系统抽水温度与累计取热量的分析，在模拟刚开始时低温回水注入热源井中，循环单井与抽灌同井的抽水温度在很短的时间内受到影响而快速降低;填砾抽灌同井的抽水温度并没有即刻受到影响，而是保持砂箱的初始温度一段时间，然后缓慢降低，同时降低的幅度也低于另外两种热源井．可见，在同等条件下，填砾抽灌同井的换热量要高于循环单井和抽灌同井，承担高峰负荷的能力也强于其他两种热源井．3压力场分析图3给出了单?
的抽水区与回水区分别对应低压区与高压区．其中，循环单井回水区压力朝抽水区逐渐降图4不同抽水流量下填砾抽灌同井含水层温度等值线的运移Fig．4ThemigrationofaquifertemperaturecontoursatdifferentoutletwaterflowrateofFECSCW低，抽水管内的压力最小，压力等值线的分布呈现为“漏斗形”，漏斗的顶端位于抽水区的上顶板;抽灌同井与填砾抽灌同井的压力场分布规律基本一致，均以含水层中心线(Y=460mm)处的压力等值线，把整个压力场分为上下两个区域，高压区与低压区的等值线均呈现半“椭圆形”，不同之处在于填砾抽灌同井的抽/回水区的压力等值线形成了封闭的环路，而抽灌同井未形成．循环单井的高低压差量级为100～101Pa，抽灌同井和填砾抽灌同井的高低压差量级则为101～102Pa，可见，循环单井的回灌压力会略低于其他两种热源井．4温度等值线运移通过初始地温、抽水流量和压力场对单井循环地下换热系统的换热影响分析，可以看No．3宋伟等:单井循环地下换热系统CFD模拟研究186
本文编号：3122617
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3122617.html
