地熱能作為一種可再生新型能源已引起人們廣泛的關注,通過U型地熱井對建筑物進行供暖也逐漸成為一種高效的地熱能利用方式。只要在滿足取暖要求的前提下,合理設計井身結(jié)構(gòu)與水平段鉆井長度便可以達到最高的能量利用率。本文以陜西省西安市草灘區(qū)U型地熱井取暖系統(tǒng)作為研究對象,研制模擬U型地熱井水平井段換熱過程的試驗平臺,通過ANSYS FLUENT有限元軟件建立U型地熱井水平井段換熱模型進行數(shù)值模擬�？偨Y(jié)在不同注水流速、井眼直徑和水平井段長度條件下,水平井段的出口溫度、取熱量變化規(guī)律和非采暖期間的地溫恢復情況。U型地熱井水平井段在同一注水流量條件下,隨傳熱時間的延長,水平井段的出口水溫逐漸下降并且在同一時刻,低流速的出口溫度要高于高流速的出口溫度。隨著水平井段注水流量的增大,出口水溫隨換熱時間的延長,下降的速率也逐漸加快且U型地熱井水平井段取熱量越大。U型地熱井水平井段的長度越長,出口溫度越高,水平井段在采暖期間的總?cè)崃吭礁�。U型地熱井水平井段的出口溫度與井筒直徑呈負相關關系,與水平井段在采暖期的總?cè)崃砍收嚓P關系。U型地熱井水平井段在采暖期取熱的過程中,地層的溫度逐漸下降。在非采暖期間,地層溫度... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)
        1.2.1 國外研究動態(tài)
        1.2.2 國內(nèi)研究動態(tài)
    1.3 研究內(nèi)容、研究方法和技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技術路線
2 研究區(qū)概況
    2.1 自然地理概況
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 氣候特征
        2.1.3 地形地貌
    2.2 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景
        2.2.1 研究區(qū)域地層
        2.2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境
    2.3 水文特征
        2.3.1 地下水的補給
        2.3.2 地下水的徑流
        2.3.3 地表水
    2.4 地熱資源開發(fā)利用概況
        2.4.1 地熱資源的分布特點
        2.4.2 地熱資源開發(fā)利用方式
    2.5 本章小結(jié)
3 U型地熱井水平井段換熱過程試驗研究
    3.1 試驗原理及試驗裝置
        3.1.1 試驗原理
        3.1.2 試驗裝置的研制
        3.1.3 其他試驗設備
    3.2 試驗過程
        3.2.1 試驗步驟
        3.2.2 不同注水流量的水平井段傳熱試驗
        3.2.3 不同長度水平井段的傳熱試驗
    3.3 試驗結(jié)果與分析
        3.3.1 不同注水流量對水平井段的換熱影響
        3.3.2 不同長度的水平井段對換熱的影響
        3.3.3 水平井段換熱過程中地層溫度變化情況
    3.4 本章小結(jié)
4 U型地熱井水平井段換熱過程數(shù)值模擬
    4.1 U型地熱井水平井段換熱過程分析
    4.2 基本假設
    4.3 模型研究的控制方程
        4.3.1 傳熱學的基本原理
        4.3.2 水平井段傳熱基本方程
        4.3.3 傳熱場的邊界條件和初始條件
    4.4 模型的建立及網(wǎng)格劃分
        4.4.1 幾何模型的建立
        4.4.2 模型網(wǎng)格的劃分
        4.4.3 模型邊界類型的設定
    4.5 模型的求解
        4.5.1 流體流動類型的選擇
        4.5.2 材料物性參數(shù)的設定
    4.6 水平井段換熱過程數(shù)值模擬與結(jié)果分析
        4.6.1 流速對水平井段換熱量的影響
        4.6.2 水平井段的長度對換熱量的影響
        4.6.3 水平井段井筒直徑對換熱量的影響
    4.7 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 碩士研究生期間取得的學術成果



本文編號：3171322