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滨海软土能源桩热力性能数值模拟研究
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作者 胡晨晓 秦鹏举 +2 位作者 高飞宇 王庆华 杨梅芳 《信阳师范大学学报(自然科学版)》 2026年第1期10-18,共9页
研究了滨海软土能源桩的热力性能。基于修正剑桥模型、能量方程和动量守恒方程,建立单桩及群桩三维多物理场耦合有限元模型,系统分析了换热管排布、管壁厚度、地层温度及桩顶荷载对能源桩及其周围土体热力性能的影响。结果表明:(1)单桩... 研究了滨海软土能源桩的热力性能。基于修正剑桥模型、能量方程和动量守恒方程,建立单桩及群桩三维多物理场耦合有限元模型,系统分析了换热管排布、管壁厚度、地层温度及桩顶荷载对能源桩及其周围土体热力性能的影响。结果表明:(1)单桩和群桩支管间距在100~200 mm时,单位换热量增速显著,超过200 mm后增速减缓;(2)随着管壁厚度增加,单桩和群桩换热量显著降低,超过4 mm后降低幅度减小;(3)桩顶加载前后单桩沉降量变化为0.07 mm,群桩为0.027 mm,说明单桩沉降对荷载变化的响应更加明显;(4)单桩和群桩循环介质流速越快,提热效率越低;当高于0.4 m/s时,提热效率降低幅度减小。研究结果揭示了滨海软土能源桩系统热力性能变化机理,可为滨海地热能桩基工程的设计、材料选型和施工控制提供理论依据。 展开更多
关键词 能源桩 热力性能 桩-土相互作用 数值分析
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花卉温室中光伏光热耦合地源热泵跨季分区蓄热运行特性
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作者 王建强 蔡正雄 +1 位作者 鲍玲玲 杨培林 《农业工程学报》 北大核心 2026年第1期322-330,共9页
针对花卉温室中地源热泵系统土壤热失衡导致的热泵机组制热性能逐年下降的问题,提出了一种地埋管分区跨季节蓄热的光伏光热耦合地源热泵(photovoltaic/thermal-ground source heat pump,PV/T-GSHP)系统,通过20 a的仿真模拟,对无蓄热、... 针对花卉温室中地源热泵系统土壤热失衡导致的热泵机组制热性能逐年下降的问题,提出了一种地埋管分区跨季节蓄热的光伏光热耦合地源热泵(photovoltaic/thermal-ground source heat pump,PV/T-GSHP)系统,通过20 a的仿真模拟,对无蓄热、全年全区蓄热与各跨季分区蓄热模式的运行特性进行了深入研究。研究结果表明:跨季分区蓄热模式通过对土壤温度的提升,实现了热泵机组制热性能系数(coefficient of performance for heating,COP_(h))、年均热泵机组性能系数(mean annual coefficient of performance,COP_(m))与年均系统性能系数(mean annual coefficient of performance of the system,COP_(msys))较全年全区蓄热模式的进一步提高,计算得到的COP_(h)、COP_(m)与COP_(msys)平均增幅分别为3.9%、3.0%与7.1%;最佳蓄热模式的COP_(m)与COP_(msys)较无蓄热模式分别提高了7.7%和50.1%,COP_(msys)与太阳能保证率较全年全区蓄热模式分别提高了9.2%和7.8%,消耗的燃煤量较全年全区蓄热模式降低了6.8%。该研究可为花卉温室中PV/T-GSHP系统的高效节能运行提供借鉴。 展开更多
关键词 PV/T 花卉温室 地源热泵 跨季分区蓄热模式 运行成本 能效分析
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能量桩尺寸-相变材料匹配优化研究
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作者 贾永英 刘金卓 《能源化工》 2025年第5期63-69,共7页
聚焦于双螺旋形相变能量桩的性能优化,探讨不同相变材料(PCMs)及桩径对热响应、能量存储和换热效率的影响。对比分析了纳米复合PCMs与石蜡在不同直径桩中的应用效果,试验结果表明,在小直径桩中,纳米复合PCMs可显著缩短热响应时间;而在... 聚焦于双螺旋形相变能量桩的性能优化,探讨不同相变材料(PCMs)及桩径对热响应、能量存储和换热效率的影响。对比分析了纳米复合PCMs与石蜡在不同直径桩中的应用效果,试验结果表明,在小直径桩中,纳米复合PCMs可显著缩短热响应时间;而在大直径桩中,石蜡在单位成本储能密度方面表现出更优的性能。此外,螺旋结构的直径与螺距比对相变材料的熔融均匀性具有显著影响。通过数值模拟与试验数据验证,建立的数值模型可预测双螺旋形能量桩的热性能,为实际工程设计与应用提供了可靠的理论依据。 展开更多
关键词 双螺旋形相变能量桩 纳米复合PCMs 石蜡 换热性能 桩径 螺旋结构
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中深层地热供暖系统运行策略模拟研究 被引量:1
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作者 赵永哲 赵宝锋 +3 位作者 胡振阳 苟立 杜丁山 刘成路 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期203-212,共10页
【背景】积极利用中深层地热能供暖是实现碳达峰碳中和目标的重要举措。中深层地热供暖系统运行策略的优劣直接影响供暖效果,并对地热供暖系统运行能耗产生重要影响,在利用地热能的同时要避免造成资源的浪费。【方法】依托陕西关中盆地... 【背景】积极利用中深层地热能供暖是实现碳达峰碳中和目标的重要举措。中深层地热供暖系统运行策略的优劣直接影响供暖效果,并对地热供暖系统运行能耗产生重要影响,在利用地热能的同时要避免造成资源的浪费。【方法】依托陕西关中盆地某中深层地热能实际供暖工程,基于TRNSYS瞬态模拟软件建立动态仿真模型,模拟5种运行策略的供暖效果及系统运行能耗,并对温度数据、能耗表现、运行机理进行系统性分析。【结果和结论】结果表明:(1)在供暖季初期及末期采用地热井直接换热供暖模式下的运行策略供暖效果最佳,用户侧房间温度最高32℃,COP峰值可达19;采用地热井加热泵机组梯级利用的供暖运行策略适用于供暖季中期地埋管出水温度逐渐下降时,在短期内可将用户侧房间温度保持在30℃左右,COP值最高为12.75、最低为9.06。(2)单井连续供暖运行后期可采用以热泵机组供热为主的运行策略,短期内可将用户侧房间温度保持在20~28℃,COP值最高为6.99、最低为5.22。(3)此外,在不同应用场景下需根据地埋管出水温度及用户侧房间温度对运行策略进行调整,从综合能耗表现可得出应优先采用地热井直接换热供暖的运行策略,尽量减少热泵机组开启次数及时间。(4)梯级利用应优先开启一台热泵机组、尽量减少热泵机组开启台数。对于单口井供暖的运行策略,在供暖季中后期依赖热泵机组会导致系统能耗增加,条件允许应尽量采取多井间歇运行。研究成果可应用于中深层地热同轴套管式地埋管换热系统运行策略的调整优化,同时可为运行策略的设计提供借鉴。 展开更多
关键词 地热能开发利用 中深层套管式地埋管 TRNSYS模拟 运行策略 梯级利用
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雄安新区容东片区地热采灌井距快速确定方法
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作者 杨艳涛 周莹 +3 位作者 王心雨 秦立涛 李振兴 韩暖 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第4期388-395,共8页
地热作为清洁、可再生的能源,在实现“双碳”目标中具有重要作用.中国雄安新区地热资源丰富,但在开发利用中采灌井距的快速确定方法尚不成熟.本研究以雄安新区容东片区为研究对象,基于单井开采权益保护半径法,探讨热储层厚度、单井产量... 地热作为清洁、可再生的能源,在实现“双碳”目标中具有重要作用.中国雄安新区地热资源丰富,但在开发利用中采灌井距的快速确定方法尚不成熟.本研究以雄安新区容东片区为研究对象,基于单井开采权益保护半径法,探讨热储层厚度、单井产量和孔隙度对采灌井距的影响.研究发现,热储层厚度和单井产量是影响井距的主要因素,敏感度系数分别介于0.41~0.61和0.43~0.56,而孔隙度的影响较小,敏感度系数仅为0.01.基于此,建立以热储层厚度和单井产量为核心的地热井采灌井距快速查询表,并拟合简化计算公式,简化井距计算过程,为施工采灌井距的快速确定提供了便捷的途径.该方法可为地热采灌井距设计提供参考依据,同时为推动地热资源科学规划、绿色开采和可持续开发提供有力支撑. 展开更多
关键词 地热资源 采灌井距 单井开采权益保护半径 热储层厚度 单井产量 孔隙度
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砂岩热储层回灌条件对储层孔渗物性的影响
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作者 刘常源 赵增新 +4 位作者 亢品 胡景宏 王腾 高志前 唐玄 《特种油气藏》 北大核心 2025年第5期119-128,共10页
尾水回灌是保证地热资源开采可持续发展的必要手段,但尾水回灌时,过高的注入压力会对热储层产生破坏,尾水水质也会影响热储层流体流动能力。为保证热储层回灌的安全性与稳定性,以雄安新区馆陶组热储层为例,建立了热储层破裂压力预测模型... 尾水回灌是保证地热资源开采可持续发展的必要手段,但尾水回灌时,过高的注入压力会对热储层产生破坏,尾水水质也会影响热储层流体流动能力。为保证热储层回灌的安全性与稳定性,以雄安新区馆陶组热储层为例,建立了热储层破裂压力预测模型,计算分析热储层回灌的临界注入压力;利用数值模拟方法,研究回灌水温与注入压力对储层孔隙度与渗透率的影响;最后,建立尾水颗粒沉积数学模型,分析悬浮颗粒物粒径、渗流速度以及颗粒物质量浓度对热储层渗透率的影响。研究表明:在低于热储层破裂压力情况下,回灌尾水的温度和压力不会对热储层孔隙度和渗透率产生明显影响,孔隙度和渗透率的变化幅度均小于2.00%,并且在100 a内不会发生热突破;尾水水质会对热储层渗透率产生较大影响,在尾水回灌过程中,必须注意尾水水质对热储层物性的影响。该研究结果可为热储层尾水回灌施工的安全性和稳定性提供技术支撑。 展开更多
关键词 地热 尾水回灌 临界注入压力 颗粒沉积 热储层
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绿色阻垢剂对地热流体碳酸钙垢的阻垢性能与机理
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作者 谷永 胥博文 +3 位作者 王惠荣 时光伟 郑晓菲 阮传侠 《现代化工》 北大核心 2025年第S2期163-169,共7页
通过研制新型绿色复配阻垢剂HPMA-AMPS-PAA,并利用6种实际地热流体验证其阻垢性能。研究结果表明,当HPMA、AMPS和PAA投加量分别为2、6 mg/L和8 mg/L时,复配阻垢剂较单一阻垢剂阻垢率提升25.92%,在200℃高温或pH=9条件下,停留时间为24 h... 通过研制新型绿色复配阻垢剂HPMA-AMPS-PAA,并利用6种实际地热流体验证其阻垢性能。研究结果表明,当HPMA、AMPS和PAA投加量分别为2、6 mg/L和8 mg/L时,复配阻垢剂较单一阻垢剂阻垢率提升25.92%,在200℃高温或pH=9条件下,停留时间为24 h时仍可保持80%以上阻垢率,同时Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)等离子由于盐效应可进一步提升阻垢效果。通过对阻垢机理研究得出,HPMA-AMPS-PAA通过晶格畸变、螯合和分散协同作用,促使碳酸钙从方解石向球霰石晶型转变,有效抑制碳酸钙生长。 展开更多
关键词 地热 结垢 绿色阻垢剂 热动力学因素影响 协同阻垢机理
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高温含水层储热系统地层热损失影响因素量化分析
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作者 王一鸣 陈伟 卜宪标 《化工进展》 北大核心 2025年第10期5717-5729,共13页
高温含水层储热(HT-ATES)可解决太阳能供暖跨季节储热难题,但热回收效率低,影响其高效、可持续运行。以HT-ATES系统为研究对象,构建了流动换热模型,提出了热量损失评价指标。基于对地层各部分热损失的定量分析,揭示了影响热回收效率(R)... 高温含水层储热(HT-ATES)可解决太阳能供暖跨季节储热难题,但热回收效率低,影响其高效、可持续运行。以HT-ATES系统为研究对象,构建了流动换热模型,提出了热量损失评价指标。基于对地层各部分热损失的定量分析,揭示了影响热回收效率(R)和地层热损失(Q_(s,m))的主要因素。模拟结果表明,R和Q_(s,m)对渗透率、储层热导率和流量更为敏感。储层横向渗透率由4.5D降低至0.5D、热导率由2.5W/(m·K)降低至1.8W/(m·K),可使得Q_(s,m)分别减少4.9%、6.6%,采热量分别增加3%、2.4%,R分别提高1.8%和1.7%。储层孔隙度由0.15增大至0.25、比热容由830J/(kg·K)增加至1030J/(kg·K),可将储层储热量分别提高2.1%、3.1%,并使热影响范围分别缩小1.64m、2.18m。注入流体温度和流量的增加分别导致R下降0.5%和提高5.6%,适当提高流量并降低注入温度可实现HT-ATES系统储热量和热回收效率的最大化。量化分析HT-ATES系统热损失为储层的选择以及最佳开发方案的制定提供了科学依据。 展开更多
关键词 高温含水层储热 热回收效率 地层热损失 敏感性分析 热损失定量分析
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基于筏板换热器的鼓式离心机散热系统及性能
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作者 陈小刚 程晓辉 +1 位作者 郭红仙 关文 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第6期663-669,共7页
为实现浅层地热能的充分利用并研究筏板换热器的换热性能,在清华大学新土木馆筏板基础内埋设换热管路,并基于此筏板构建实验室土工离心机的散热系统.综合考虑筏板换热器的换热能力与离心机的散热需求,依靠自循环即可满足离心机的散热需... 为实现浅层地热能的充分利用并研究筏板换热器的换热性能,在清华大学新土木馆筏板基础内埋设换热管路,并基于此筏板构建实验室土工离心机的散热系统.综合考虑筏板换热器的换热能力与离心机的散热需求,依靠自循环即可满足离心机的散热需求.在不同转速下对离心机进行测试,记录电机的温度变化、筏板换热器的进水温度和回水温度,并通过预先布设在筏板基础内的分布式光纤监测其应变和温度变化,利用传热方程解析解估计筏板换热器长期散热性能.结果表明,散热过程中筏板基础的应变和温度基本保持不变,散热对筏板的附加影响可忽略不计;随着工作时间延长,单向散热会引起不容忽视的热堆积问题.此筏板换热器的换热性能良好,满足离心机的散热需求.研究成果可为筏板换热器的后续研究和应用提供经验. 展开更多
关键词 岩土工程 筏板基础 地热交换器 浅层地热能 土工离心机 散热性能 分布式光纤
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基于柱热源模型的同轴套管分段耦合模型研究
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作者 王晶晶 郑建国 +3 位作者 邓军涛 于永堂 朱建民 黄鑫 《太阳能学报》 北大核心 2025年第11期20-28,共9页
为有效描述地下埋管换热器系统的传热过程,便于地埋管换热器系统的优化设计。采用分层复合介质的方法和分段迭代计算,建立一种考虑土壤和钻孔传热过程的同轴套管换热器耦合解析模型,并基于试验及数值模拟结果验证模型的合理性。采用模... 为有效描述地下埋管换热器系统的传热过程,便于地埋管换热器系统的优化设计。采用分层复合介质的方法和分段迭代计算,建立一种考虑土壤和钻孔传热过程的同轴套管换热器耦合解析模型,并基于试验及数值模拟结果验证模型的合理性。采用模型分析了初始地温分布、温度比对地埋管系统性能的影响。结果表明:忽略变温层的影响将会低估热交换器的换热能力,且对浅层地埋管换热性能的影响程度大于深层。另外,决定热交换量的不是入口流体温度高,而是入口流体温度与初始地温的差值高。 展开更多
关键词 地热能 换热器 解析模型 分段耦合 地温分布 温度比
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季节性埋管蓄热系统长周期蓄取热特性及参数敏感性分析
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作者 王茜如 冯国会 +2 位作者 黄凯良 田晓珂 李霖 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第11期3728-3738,共11页
北方地区供热面积逐年增加,低品位工业余热是补充供热负荷峰值的零碳热源,地埋管季节性蓄热技术(BTES)是解决余热产生和利用间不匹配问题的重要手段。建立大规模BTES系统瞬态仿真模型,研究设计参数对系统性能的影响,监测系统10年的动态... 北方地区供热面积逐年增加,低品位工业余热是补充供热负荷峰值的零碳热源,地埋管季节性蓄热技术(BTES)是解决余热产生和利用间不匹配问题的重要手段。建立大规模BTES系统瞬态仿真模型,研究设计参数对系统性能的影响,监测系统10年的动态蓄取热特性和热损失情况。结果表明,选取工程地点时应选择土壤热导率、比热容较大的区域,使用热导率较高的回填材料进行钻井回填,井间距宜取2.5~4.5 m,井深宜不低于60 m。井深、井间距和土壤热导率是影响BTES系统性能的关键参数。在各边界热损失中,径向热损失占比最高。经过10个蓄、取热期,工业余热总共向BTES系统注入了90593.3GJ热量,其中57666.1 GJ被提取,23696.0 GJ散失到周围环境中,其余热量转化为系统内能的增加。可为BTES系统实际工程设计应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 地埋管蓄热 季节性蓄热 优化设计 动态仿真 数值模拟
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浅层地热能高效开发研究——水泥土能源桩传热特性试验与模拟
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作者 戎慧敏 周训 +2 位作者 王立志 郑佳 李启民 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期229-237,共9页
土壤源热泵供热制冷系统是当前浅层地热能最主要的开发利用方式。为了解决土壤源热泵系统中传统地埋管热效率低、占地面积大等瓶颈问题,本研究提出了一种新方案:将地埋管与水泥土桩复合地基相耦合,即一边钻进一边将水泥与原土在桩孔内... 土壤源热泵供热制冷系统是当前浅层地热能最主要的开发利用方式。为了解决土壤源热泵系统中传统地埋管热效率低、占地面积大等瓶颈问题,本研究提出了一种新方案:将地埋管与水泥土桩复合地基相耦合,即一边钻进一边将水泥与原土在桩孔内现场搅拌成桩,利用地基处理材料良好的热力特性提高地埋管热效率。通过COMSOL Multiphysic5.0软件的数值模拟以及相似比为1∶2的相似模型试验,对比研究了地埋管分别在水泥土桩和土壤的热传递机理,探讨了温度场分布的时空变化规律,初步建立了水泥土能源桩的计算方法。研究表明:水泥土能源桩有效减小了能源桩传热系统中的最大热阻部分,极大提高了能源桩的热效率;在制冷或制热工况下,水泥土能源桩单位孔深换热量比常规地埋管分别提升了22.88%~34.20%和21.20%~55.60%;但是,仅靠提高埋管内的流速并不能进一步提高水泥土能源桩的换热能力,需要选择合适的流速与管径。水泥土能源桩系统这种建筑物绿色供热与制冷新模式,充分发挥了土壤源热泵系统适用性广和水泥土桩环保降本等各自的主要优势,为浅层地热能的高效开发提供了新的途径。 展开更多
关键词 地源热泵 水泥土能源桩 相似模型试验 数值模拟 传热机理
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干热岩地热资源清洁化及效益化开发新方法
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作者 刘永旺 王红 +4 位作者 霍韵如 巩亮 马广军 高清春 王增丽 《世界石油工业》 2025年第4期79-88,共10页
为了推动干热岩地热资源的清洁化及效益化开发,以单水平井闭式循环模式为基础,提出了一种全热取能新方法。研析了现有增强型地热系统、U型井闭式循环采热系统、重力热管循环采热系统及单井闭式循环采热系统的技术瓶颈,明确了高能耗、施... 为了推动干热岩地热资源的清洁化及效益化开发,以单水平井闭式循环模式为基础,提出了一种全热取能新方法。研析了现有增强型地热系统、U型井闭式循环采热系统、重力热管循环采热系统及单井闭式循环采热系统的技术瓶颈,明确了高能耗、施工难度大、作业成本高及环境不友好等问题。基于低沸点液体工质在井底环空受热汽化膨胀的原理,结合蒸汽压力及热量协同发电机制,研发了无需压裂作业和高压泵注入的自驱动循环系统。研究结果表明:①新方法通过单水平井结构显著提升换热面积,热利用效率较传统EGS提高20%~30%;②采用低沸点工质(如异戊烷等)可在180℃以上储层温度下高效汽化,蒸汽压力达2~5MPa,驱动发电装置运行;③系统能耗降低40%~50%,避免了传统EGS20%以上的工质流失问题;④封闭式循环设计杜绝了结垢、污染及压裂诱发地震等环境风险。结论认为,该方法在能耗、热效率及环保性方面具有显著优势,为干热岩资源规模化开发提供了新思路,但还需要进一步优化工质选择及现场验证。 展开更多
关键词 干热岩 清洁化开发 效益化开发 增强型地热系统 单水平井闭式循环 全热取能 低沸点工质 热利用效率
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用于冬季葡萄根系土壤增温的混合重力热管温度响应及热性能分析
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作者 邓改革 杨佳 +3 位作者 马翔 康宁波 何建国 李建设 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期230-237,共8页
重力热管是一种高效的传热设备,在浅层地热能的开发方面具有巨大潜力。为提高冬季葡萄根系土壤的温度,该研究设计并测试了一种混合重力热管(hybrid gravity heat pipe,HGHP)。HGHP由铜和聚丙烯无规共聚物(polypropylene random,PPR)材... 重力热管是一种高效的传热设备,在浅层地热能的开发方面具有巨大潜力。为提高冬季葡萄根系土壤的温度,该研究设计并测试了一种混合重力热管(hybrid gravity heat pipe,HGHP)。HGHP由铜和聚丙烯无规共聚物(polypropylene random,PPR)材料组成,其中铜用于蒸发段和冷凝段,PPR用于绝热段。通过大地试验研究比较了HGHP与传统铜重力热管(copper gravity heat pipe,CGHP)的热力学性能。结果显示,与对照组相比,CGHP和HGHP分别使土壤温度提高了4.94和3.08℃,增温效果显著;两种热管均表现出良好的等温特性。由于使用了低成本的PPR材料替代昂贵的铜材料,HGHP成本较CGHP降低48.39%,降幅明显。尽管HGHP的热传递性能略低于CGHP,其经济性和可行性使其在地热能开发中具有应用潜力。该研究为降低地热能开发成本提供了可行的解决方案,并为重力热管在农业领域的应用提供了理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 混合重力热管 铜重力热管 热力学性能 浅层地热能
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上海地区地热能开发利用实践与方向
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作者 汪集暘 庞忠和 +2 位作者 黄坚 孔彦龙 程远志 《上海国土资源》 2025年第4期1-5,13,共6页
地热能因其清洁、可再生、稳定等特性,成为优化城市能源结构和推动低碳转型的重要途径之一。上海浅层地热资源丰富,中深层地热亦具备一定的开发潜力。本文梳理了上海地热资源的类型和分布特点,分析了地热能在建筑供暖和制冷中的应用现... 地热能因其清洁、可再生、稳定等特性,成为优化城市能源结构和推动低碳转型的重要途径之一。上海浅层地热资源丰富,中深层地热亦具备一定的开发潜力。本文梳理了上海地热资源的类型和分布特点,分析了地热能在建筑供暖和制冷中的应用现状及其节能减排效益。在此基础上,归纳了地热开发利用的模式创新,包括浅层与中深层地热技术的集成应用、商业与管理模式的探索,以及地热与多种清洁能源的融合发展。结合当前存在的勘查不足、技术短板、投融资困难与法律法规不健全等问题,本文提出了完善资源规划、加强科研投入、推动市场化扶持机制与健全标准体系等政策建议。研究认为,地热能在上海未来能源转型中具备广阔的发展前景,通过加强资源勘查、开发利用技术创新和政策支持的协同推进,有望成为城市绿色低碳发展的重要能源支撑。 展开更多
关键词 上海 地热资源 开发利用 模式创新 “双碳”目标
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中深层地热管群非等深布置对取热性能的影响
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作者 张期强 王烨 +3 位作者 刘亨坚 张露予 鲁贽 恒子欣 《化工进展》 北大核心 2025年第12期6859-6870,共12页
为研究同轴套管式地埋管换热器管群(DBHEs)的不同布置形式及井管间距对管群取热性能的影响规律,在总埋管长度相等的条件下,针对等深布置和非等深布置情况,使用COMSOL Multiphysics 6.2进行数值模拟,分别对比分析了井管交叉线形排列、井... 为研究同轴套管式地埋管换热器管群(DBHEs)的不同布置形式及井管间距对管群取热性能的影响规律,在总埋管长度相等的条件下,针对等深布置和非等深布置情况,使用COMSOL Multiphysics 6.2进行数值模拟,分别对比分析了井管交叉线形排列、井管矩形排列和井管圆形排列3种井管排列方式的管群运行20年后的取热效果。结果表明:无论是等深布置还是非等深布置,DBHE的不同井管布置形式对地埋管取热性能的影响存在一定差异。交叉线形排列时各地埋管出口水温和取热功率衰减最小,其次为矩形排列,圆形排列方式衰减最大。根据“冷堆积”区域范围有针对性地移除部分井管,在等深布置和非等深布置情况下均可有效提升管群的取热能力。与等深布置相比,改进平面布置后的非等深布置,矩形排列取热量提升率可达24.59%,交叉线形排列提升率可达24.36%,而圆形排列仅为13.04%。本文研究结果对于管群设计具有一定的理论指导意义。 展开更多
关键词 中深层地热 管群 布置形式 非等深 热传导 数值模拟
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中深层U型地热井换热特征及影响因素数值模拟研究
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作者 韩朝旭 高千 +3 位作者 韩元红 周德胜 余华贵 孙强 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第15期6332-6343,共12页
U型地热井作为开采中深层地热能的一种方式,其热开采效率的提高对地热储层的能源利用具有重要意义。为了研究U型地热井的换热特征及相关因素对热开采效率的影响,结合陕西黄陵地区地质与储层资料,通过建立3500 m深U型地热井数值模型,对... U型地热井作为开采中深层地热能的一种方式,其热开采效率的提高对地热储层的能源利用具有重要意义。为了研究U型地热井的换热特征及相关因素对热开采效率的影响,结合陕西黄陵地区地质与储层资料,通过建立3500 m深U型地热井数值模型,对现场实验案例进行了模拟验证,重点分析了地热井井型、储层地温梯度和工况条件等因素对热开采效率的影响,并进一步对井型优选与参数优化做出了评价。研究结果表明:U型地热开采井相较于其他类型的地热井,在岩土地温梯度较高,尤其是管道埋深3000 m以上的地区热开采效率更为突出;在本研究的参数选择范围内(注水流量分别为40、60、80、100、120 m^(3)/h,注入温度分别为20、25、30、35、40℃),U型地热井的出入口的流体温差越大,换热量也就相应越高,研究区域U型地热开采井的注入流量采用100 m^(3)/h,注入温度采用20℃为最佳,对于注入流量的选择需综合考虑出口温度和热开采功率的要求以及循环水泵的功耗进行设计。研究成果有望指导所在地区中深层地热开采的优化设计。 展开更多
关键词 U型地热井 换热特征 中深层地热 数值模拟 热开采效率
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不同类型地埋管换热器换热性能试验研究
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作者 李鹏 杨超 +3 位作者 段新胜 苏鹏为 李奇 马瑞 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期74-82,共9页
该文以实际工程为背景,开展埋深为120 m单U型与345 m一进两出型地埋管换热器的现场岩土热响应与热恢复试验研究。分析不同管材及埋管类型地埋管换热器传热效率。结果表明,管材对换热效率影响较大,一进两出型换热器进孔钢管换热量占总换... 该文以实际工程为背景,开展埋深为120 m单U型与345 m一进两出型地埋管换热器的现场岩土热响应与热恢复试验研究。分析不同管材及埋管类型地埋管换热器传热效率。结果表明,管材对换热效率影响较大,一进两出型换热器进孔钢管换热量占总换热量的71.4%。相较于120 m单U型地埋管换热器,345 m一进两出型地埋管换热器在冬季供暖工况下,每延米换热量平均提高24%,在夏季制冷工况下,由于初始平均地温较高,每延米换热量略有下降。 展开更多
关键词 地热能 地源热泵 换热器 热响应试验 热恢复试验
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渗流条件下双U型地埋管换热器换热特性的数值研究
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作者 陈实 阴继翔 +1 位作者 乔鹏飞 朱建利 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期620-628,共9页
文章基于多孔介质模型,建立了考虑地下水渗流的双U型地埋管换热器三维传热模型,采用数值模拟方法分析了渗流速度和管内流速对换热器温度场的影响,并对比了圆管(管截面纵横比ζ=1)与扁管(ζ分别为0.54,0.44,0.34)的换热性能。结果表明:... 文章基于多孔介质模型,建立了考虑地下水渗流的双U型地埋管换热器三维传热模型,采用数值模拟方法分析了渗流速度和管内流速对换热器温度场的影响,并对比了圆管(管截面纵横比ζ=1)与扁管(ζ分别为0.54,0.44,0.34)的换热性能。结果表明:增大渗流速度v和管内流速u均可以提高埋管换热量;当ζ减小时,进水管换热量的增幅大于出水管的换热量,垂直于渗流方向布置埋管换热量的增幅大于沿渗流方向布置的埋管换热量;减小管截面纵横比可以减小钻孔热阻并提高埋管换热量,但也会使埋管压降增大,热短路损失有所增大;当v=1.50×10^(-5)m/s,u=1.3 m/s时,与圆管相比,ζ=0.34的扁管换热量提高了11.4%,钻孔热阻降低了20.52%,压降增加了24.32%。 展开更多
关键词 双U型地埋管 渗流 扁管 圆管 数值模拟
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热管型深层地热驱动热电联供系统热力学与热经济分析
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作者 李骥飞 饶建业 +2 位作者 李瑞忠 郭智琳 苗政 《热力发电》 北大核心 2025年第9期135-144,共10页
建立了热管型深层地热驱动热电联供系统分析模型,通过热管-地热岩层数值计算获取热管的动态取热特性,通过耦合直膨式热电联供系统热力学与热经济性能分析,研究了热管结构(热管直径、热管长度、保温层长度)、运行时间和地温梯度对热电联... 建立了热管型深层地热驱动热电联供系统分析模型,通过热管-地热岩层数值计算获取热管的动态取热特性,通过耦合直膨式热电联供系统热力学与热经济性能分析,研究了热管结构(热管直径、热管长度、保温层长度)、运行时间和地温梯度对热电联供系统性能的影响规律。结果表明:热管蒸汽冷凝温度越低,热管取热量越大,有助于缩短投资回收期,但冷凝温度的降低会降低热电联供系统热效率,同时,存在最佳蒸汽冷凝温度使得系统平均度电成本最低。热管取热量在前5年下降较快,之后逐渐趋于平稳;为保持系统的长期(30年)稳定取热,避免相邻热管的干扰,每2根热管的中心距离应保持在80m以上,热电联产系统的经济性与热管结构参数密切相关,在适宜蒸汽冷凝温度下,增大热管直径和长度,选择地温梯度较高的靶区可有效降低热电联供系统投资回收期和平均度电成本。 展开更多
关键词 地热能利用 热管 热电联供系统 投资回收期 平均度电成本
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