关中地区U型地热井水平井段高效换热规律数值模拟

摘要

为研究U型地热井水平井段在采暖期间换热能力随注水流量的变化规律,并在非采暖期间不同流速且地层恢复至初始温度的前提下确定最优流速及最大取热量,以西安市深度为2050 m的垂直埋深U型地热井水平井段取暖系统为研究对象,利用ANSYS FLUENT软件进行数值计算。根据恒定入口水温和流速的现场实际情况,建立了数值模拟的物理模型和数学模型,设置合理的边界条件,得到了U型地热井水平井段换热能力随流速的变化规律。研究表明在同一采暖期间,注水流量越大,出口水温越低,取热量越大。在流速为0.3 m/s即流量为33.85 t/h时地层在非取暖期间可以恢复至初始温度且水平井段最大取热量为1.81×1013 J.