俄勒冈州克拉马斯福尔斯地区井下换热器系统的对流圈设计.pdfVIP

俄勒冈州克拉马斯福尔斯地区井下换热器 系统的对流圈设计 “Toni’’ Tonya Boyd 美国克拉马斯福尔斯，OR97601，3201CampusDrive俄勒冈理工学院地热中心 摘要：井下换热器通过两种途径提取热量：提取流经含水层的水中的热量和井周围岩石中储存的热量。 虽然对井内水、含水层中的水和井周围岩石之间的相互作用了解甚少，但是大家知道如果井内可建立对流田，输出热量会大幅增加。此 外，必定有一定程度的混合(如含水层中的水)不断进入井内，井内水与从井内流入含水层的水混合。有三种方法谤导对流：1)套管开孔， 2)‘‘抽水和回灌”，3)安装辅助管。 辅助管只不过是一根放置在井内两端开口的管道。辅助管可沿一倜或在井下换热器周围放置，因为可以利用更小的辅助管，因此前者更 经济一些。为了利用辅助管建立对流圈，开孔的位置很重要。在辅助管上恰当位置开孔形成对流圈，增加辅助管在长度方向上水的温度。顶 部开孔通常位于最低静水位以下底部开孔在含水层内。 本文给出了三个有关井下换热器系统的例子，描述了它们的最初设计和之后的重新设计。第一个系统利用一个辅助管，在三个不同的位 置开孔；第二个系统利用了套管开孔，但是水位下降，于是安装了一根辅助管。第三个系统在套管中没有开孔，但仅在含水区域内开口。对三 个系统进行了分析，未从这些系统获得预期的结果。将会讨论增加系统输出量的解决方法。 【鳊译者注】地埋管循环的地源热泵系统的U型管是井下换热器之．一·。如何提高挟热效率有多种研究。本文所述是美国、新西兰等目实 施的在地热异常区钻浅地热井进行供暖的另一种井下换热器试验，研究了建立井内对流，提高取出热量的方法，可作为一种在适宜条件时的 参考。 一．概述 和壳式换热器中的管线类似)，延伸至井底附近(图 井下换热器(DHE)由悬挂在井内的一组管线系1)。由多个末端带集管的小管构成的实验设计，刚好 统组成，其中“干净”的二次水被抽出或允许自然对 悬挂在水面下方，在浅井中表现出经济和热容方面的 流循环，从而消除处理地热流体的问题，因为只从井 优势。 内取热。这些系统相对于地表换热器节约了大量的 井下换热器通过两种方法提取热量——提取流 成本，单井系统就足够了(通常小于0．8MWt，井深 经含水层的水中的热量和井周围岩石中储存的热量， 可达fi00ft左右)，可能井深1500ft时在某些条件下是前者最主要。 and a1．，1975；CulverLund， 经济的(Lund，et 为了获得最大的输出量，换热井必须设计在钻孔 1999)。 和套管之间有一个开式的环型空间，并在取水的含水 一些设计已被证明是成功的；但是，最普遍的 层中的井的底部和低于最低静水位处开孔。通过底 是一个简单的发卡式回路或多重铁管回路(与U型管 部的开孔，自然对流使得水向下流入套管循环，在环 2013第五届中国地源热泵行业高层论坛论文集 -II-=h中国能蠢研究会地热专业委员会 工”：目际地漂热泵协会中国地区委员会 盈 自来水 图1位于俄勒冈州克拉马斯福尔斯的典型井下按热器系统 I l 一