单井地热供暖关键因素分析

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单位中国科学院广州能源研究所;中国科学院可再生能源重点实验室;广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室;中国科学院大学;兰州兰石能源装备工程研究院有限公司;
来源浙江大学学报(工学版)
出版年2019
期号05
摘要
基于地热井内流体的流动换热方程以及岩石的能量方程,研究井直径、岩石导热系数、井深和地温梯度对采出水温度和采热功率的影响.结果表明:单井采出水温度、采热功率和岩石温度场均随时间衰减,第1、10、20个供暖季对应的平均采热功率分别为755.01、660.02、639.42 kW,上述数据可用于热泵选型.对于20 a的供暖期,当两井间距为200 m时不会产生热干扰;岩石导热热阻远大于井内对流热阻和井壁导热热阻,降低岩石的导热热阻是提高采热功率的最有效手段;增加井直径和岩石导热系数可以降低岩石导热热阻;岩石导热系数每增加0.5 W/(m·K),采热功率增加100 kW;增加地温梯度和井深可以增大岩石和流体之间的传热温差,提高采热功率;地温梯度每增加10 K/km,采热功率增加213.54 kW.

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