單井循環(huán)地下?lián)Q熱系統(tǒng)的儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、單井循環(huán)地下?lián)Q熱系統(tǒng)將抽水管和回水管置于一口井內(nèi),在下部抽水,上部回水。有三種熱源井形式:循環(huán)單井、抽灌同井和填礫抽灌同井。循環(huán)單井是在基巖層中直接開孔,大部分水在井孔之內(nèi)循環(huán),與井壁發(fā)生熱交換過程;少部分進(jìn)出井孔,與含水層進(jìn)行原水交換。抽灌同井是在井孔內(nèi)部加入隔板,將井孔分為三個(gè)部分,上部為回水區(qū),中間為隔斷區(qū),下部為抽水區(qū)。填礫抽灌同井的型式和抽灌同井類似,所不同的在于,填礫抽灌同井的井孔較井管的直徑要大很多,其空隙采用分選性比較好

2、的礫石回填。本文根據(jù)不同的運(yùn)行模式對(duì)單井循環(huán)地下?lián)Q熱系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)運(yùn)行周期的儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn),并定量分析了熱貫通和季節(jié)性儲(chǔ)能。
　　通過實(shí)驗(yàn)表明,排熱取熱量的平衡可以有效維持含水層的溫度及抽水溫度穩(wěn)定。同樣使用條件下,抽灌同井具有較好的維持抽水溫度穩(wěn)定的能力。對(duì)同樣的熱源井,抽回水間距越大,其維持抽水溫度穩(wěn)定的能力越強(qiáng)。當(dāng)排熱取熱交替運(yùn)行,先取熱時(shí),整個(gè)周期的抽水溫度都要低于先發(fā)生排熱的那一組。并且當(dāng)每個(gè)運(yùn)行周期的負(fù)荷都是一致的時(shí)候,平均(

3、峰值)抽水溫度隨周期呈現(xiàn)線性變化。不同實(shí)驗(yàn)周期下,砂箱含水層內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化規(guī)律是一致的,所不同的僅在于其溫度變化幅度大小。系統(tǒng)開始排熱(取熱)過程的時(shí)候,接近井孔的區(qū)域溫度首先發(fā)生變化,排熱(取熱)過程隨著時(shí)間向遠(yuǎn)離井孔的方向擴(kuò)散。循環(huán)單井對(duì)砂箱含水層的影響范圍最小,僅僅在接近回水區(qū)的測(cè)溫點(diǎn)發(fā)生了小幅度的溫度變化;而抽灌同井會(huì)產(chǎn)生一定的發(fā)生在井壁外側(cè)和含水層骨架之間的熱貫通現(xiàn)象;填礫抽灌同井的影響范圍的擴(kuò)散速度是大于抽灌同井的。<

4、br>　　循環(huán)單井發(fā)生熱貫通的程度最大,填礫抽灌同井次之,抽灌同井最弱,這是由于井的結(jié)構(gòu)性差異導(dǎo)致的瞬變熱貫通的程度不同。而對(duì)于同種井而言,抽回水間距越大,熱貫通現(xiàn)象越弱,這是在緩變熱貫通上發(fā)生的區(qū)分。并且取熱工況的瞬變熱貫通要大于排熱工況。運(yùn)行周期越大,系統(tǒng)發(fā)生熱貫通的程度就越大。經(jīng)過一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和擬合,可以認(rèn)為峰值抽水溫度和平均抽水溫度是隨著負(fù)荷比線性變化的。同樣的運(yùn)行條件下,循環(huán)單井的儲(chǔ)能比最小,可以認(rèn)為未發(fā)生儲(chǔ)能現(xiàn)象。對(duì)