西安市草滩地区U型地热井水平井段换热规律研究

发布时间：2021-05-06 05:24

　　地热能作为一种可再生新型能源已引起人们广泛的关注,通过U型地热井对建筑物进行供暖也逐渐成为一种高效的地热能利用方式。只要在满足取暖要求的前提下,合理设计井身结构与水平段钻井长度便可以达到最高的能量利用率。本文以陕西省西安市草滩区U型地热井取暖系统作为研究对象,研制模拟U型地热井水平井段换热过程的试验平台,通过ANSYS FLUENT有限元软件建立U型地热井水平井段换热模型进行数值模拟。总结在不同注水流速、井眼直径和水平井段长度条件下,水平井段的出口温度、取热量变化规律和非采暖期间的地温恢复情况。U型地热井水平井段在同一注水流量条件下,随传热时间的延长,水平井段的出口水温逐渐下降并且在同一时刻,低流速的出口温度要高于高流速的出口温度。随着水平井段注水流量的增大,出口水温随换热时间的延长,下降的速率也逐渐加快且U型地热井水平井段取热量越大。U型地热井水平井段的长度越长,出口温度越高,水平井段在采暖期间的总取热量越高。U型地热井水平井段的出口温度与井筒直径呈负相关关系,与水平井段在采暖期的总取热量呈正相关关系。U型地热井水平井段在采暖期取热的过程中,地层的温度逐渐下降。在非采暖期间,地层温度... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 国外研究动态
        1.2.2 国内研究动态
    1.3 研究内容、研究方法和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
2 研究区概况
    2.1 自然地理概况
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 气候特征
        2.1.3 地形地貌
    2.2 研究区地质构造背景
        2.2.1 研究区域地层
        2.2.2 区域地质构造环境
    2.3 水文特征
        2.3.1 地下水的补给
        2.3.2 地下水的径流
        2.3.3 地表水
    2.4 地热资源开发利用概况
        2.4.1 地热资源的分布特点
        2.4.2 地热资源开发利用方式
    2.5 本章小结
3 U型地热井水平井段换热过程试验研究
    3.1 试验原理及试验装置
        3.1.1 试验原理
        3.1.2 试验装置的研制
        3.1.3 其他试验设备
    3.2 试验过程
        3.2.1 试验步骤
        3.2.2 不同注水流量的水平井段传热试验
        3.2.3 不同长度水平井段的传热试验
    3.3 试验结果与分析
        3.3.1 不同注水流量对水平井段的换热影响
        3.3.2 不同长度的水平井段对换热的影响
        3.3.3 水平井段换热过程中地层温度变化情况
    3.4 本章小结
4 U型地热井水平井段换热过程数值模拟
    4.1 U型地热井水平井段换热过程分析
    4.2 基本假设
    4.3 模型研究的控制方程
        4.3.1 传热学的基本原理
        4.3.2 水平井段传热基本方程
        4.3.3 传热场的边界条件和初始条件
    4.4 模型的建立及网格划分
        4.4.1 几何模型的建立
        4.4.2 模型网格的划分
        4.4.3 模型边界类型的设定
    4.5 模型的求解
        4.5.1 流体流动类型的选择
        4.5.2 材料物性参数的设定
    4.6 水平井段换热过程数值模拟与结果分析
        4.6.1 流速对水平井段换热量的影响
        4.6.2 水平井段的长度对换热量的影响
        4.6.3 水平井段井筒直径对换热量的影响
    4.7 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录 硕士研究生期间取得的学术成果



本文编号：3171322