中深层同轴套管换热器冬季取热性能数值模拟研究

摘要

基于能量守恒和热传导理论,建立了2 000 m深度同轴套管换热器的地下取热换热模型,开展了数值模拟,并与实测结果进行了对比分析.获得了不同流量条件下同轴套管换热器的进出口温差、换热性能以及沿深度方向上水温变化规律.结果 表明,模拟与试验结果吻合较好.在当前模拟条件下,同轴管套的稳态换热量变化范围为110～210 kW (55～105 W/m).增大流量可以获得120 W/m甚至更高的延米换热量,但需要考虑水泵功耗对系统能效的影响.由于深层地温较高,地温恢复快,同轴套管换热器更适合于间歇运行,以便发挥其高效换热能力的优势.同轴套管换热器实际工程设计时,管间距离应不低于10m为宜.