為研究不同圍壓下砂巖平直單裂隙的滲流傳熱特性,采用自主研制的高溫三軸滲流-換熱試驗系統(tǒng),以蒸餾水為換熱介質,進行不同圍壓和不同溫度下的對流換熱試驗。試驗設置4,4.5,5,5.5,6MPa 5個圍壓水平,對低溫區(qū)（T=50℃、70℃、100℃）的對流換熱規(guī)律進行了分析,還創(chuàng)新性地開展了高溫區(qū)（T=130℃）的對流傳熱試驗。結果表明:（1）在相同溫度、圍壓下,提高流速,滲透壓力增大,導致裂隙開度隨流速的增加而變大;在相同流速、圍壓下,溫度升高使巖樣骨架膨脹,彈性模量變小,巖樣裂隙閉合程度加大,裂隙開度隨溫度的升高而變小;在相同溫度、流速下,加大圍壓,裂縫緊密貼合,滲流通道進一步減小,開度也隨之減小;（2）換熱系數(shù)與流速、溫度呈正相關,與開度呈負相關,高溫下?lián)Q熱系數(shù)相對于低溫時對流速、開度的變化更加敏感,高流速下?lián)Q熱系數(shù)相對于低流速時對溫度、開度的變化更加敏感;（3）通過對比流速、溫度、開度3個因素對換熱系數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)流速、溫度對換熱系數(shù)的影響比開度的影響強。研究結果對斷層模式地熱開發(fā)中提高干熱巖換熱效率有重要指導意義。 

【文章來源】：礦業(yè)研究與開發(fā). 2020,40(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

試驗系統(tǒng)及砂巖巖樣

式中，Re為雷諾數(shù)，無量綱；q是流過裂隙面的流量，m3/s；ν為運動黏度，m2/s，設置背壓閥進水壓力為固定值1.5 MPa時，水的熱物理性質隨溫度變化如圖2所示；D為換熱試樣的直徑，m。計算可得本次試驗裂隙面通過流體的雷諾數(shù)范圍在5.99～59.27，屬于層流范圍內，因此下面可按照層流公式進行計算[13]。根據(jù)立方定律反演可以得到不同圍壓、不同溫度條件下的裂隙開度，開度可以按照如下公式進行計算：

由圖3(b）可知，高溫區(qū)（T=130℃）開度變化范圍在8.84～10.99μm，總增幅為24.32%。與低溫區(qū)相同的是，高溫區(qū)開度與流速基本呈線性正相關關系；區(qū)別是，相同圍壓下高溫區(qū)開度隨流速變化幅度減小。這是因為在低溫區(qū)裂隙面閉合程度不夠大，開度受流速的影響大，而在高溫區(qū)由于巖樣受熱膨脹導致裂隙面閉合程度大，所以開度受流速的影響較小。3.2 溫度對開度的影響

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]巖石裂隙中的水流-巖石熱傳導[J]. 趙堅.  巖石力學與工程學報. 1999(02)

博士論文
[1]干熱巖裂隙滲流—傳熱試驗及儲層模擬評價研究[D]. 李正偉.吉林大學 2016

碩士論文
[1]裂隙巖體滲流—傳熱耦合模型試驗及數(shù)值模擬研究[D]. 田魯魯.北京交通大學 2010



本文編號：2985361