一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法技术方案

本申请涉及地热井开式同轴套管换热系统的领域，尤其是涉及一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法，其包括以下步骤：确定循环流体密度、循环流体比热容和循环水流量；确定地下水开采系数；确定外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度；根据循环流体密度、循环流体比热容、循环水流量、地下水开采系数、外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度，确定系统换热功率。本申请具有计算准确，便于匹配循环泵、热泵机组以及用户数量的效果。热泵机组以及用户数量的效果。热泵机组以及用户数量的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法


[0001]本申请涉及地热井开式同轴套管换热系统的领域，尤其是涉及一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法。

技术介绍

[0002]地热资源有着广泛的用途，它和矿物燃料的区别在于不用燃烧,因其可输送性比较低,输送高温地热水的极限距离约100km,天然蒸汽的输送距离大约只有10km,故一般是使地热能就地转换为电能或直接利用。我国利用地热主要用于发电、工业烘干及制冷空调、供暖、医疗洗浴、温室、养殖、农业灌溉等。
[0003]地热井，指的是井深3500米左右的地热能或水温大于30℃的温泉水来进行发电的方法和装置，地热分高温、中温和低温三类。开采地表以下热资源(主要为天然蒸气、热水和热卤水等)的钻探井称为地热井。所谓地热，就是能够经济地为人类所利用的地球内部的热资源。
[0004]为了降低地热换热系统的施工难度，相关技术人员设计了地热井开式同轴套管换热系统；开式同轴套管换热系统与普通换热系统的区别之处在于，开式同轴套管换热系统中有地热原水的参与，其热量的转化效率更高、换热量更大。
[0005]在针对已有的地热井和油水井的基础上进行改造，设计内管，并依据模拟换热量和用能需求，匹配合适的潜水泵、循环泵等相应配套设施时，专利技术人发现，由于地热原水的加入，导致换热功率发生改变，需要重新计算，其匹配的循环泵参数、热泵机组以及用户数量等数据都需要根据新的换热功率确定。

技术实现思路

[0006]为了计算开放式同轴换热系统的换热功率，本申请提供一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法。
[0007]本申请提供的一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法采用如下的技术方案：一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法，包括以下步骤：确定循环流体密度、循环流体比热容和循环水流量；确定地下水开采系数；确定外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度；根据循环流体密度、循环流体比热容、循环水流量、地下水开采系数、外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度，确定系统换热功率。
[0008]通过上述方案，通过多维度的测量数据确定系统换热功率，得到的换热功率更加准确可靠，从而使后续根据系统换热功率匹配的循环泵参数、热泵机组以及用户数量等数据都更加适配。
[0009]可选的，循环流体密度记做ρ
f
，循环流体比热容记做c
f
，循环水流量记做v，地下水
开采系数记做α，外管流入流体的温度记做T
in
，内管流出的温度记做T
out
，初始温度记做T
ori
；系统换热功率记做Q：Q＝ρ
f
c
f
v[(1
‑
α)T
out
+αT
ori
‑
T
in
]ꢀꢀꢀ
(1)通过上述方案，可以根据公式(1)得到系统换热功率Q。
[0010]可选的，在确定地下水开采系数步骤中，根据地下水贮水系数、开放式换热器过水断面面积和循环水流量确定地下水开采系数。
[0011]通过上述方案，通过多重系数确定地下水开采系数，使地下水开采系数更加准确。
[0012]可选的，地下水开采系数记做α，地下水贮水系数记做u
w
，开放式换热器过水断面面积记做A，循环水流量记做v；所述地下水开采系数α：通过上述方案，可以根据公式(2)得到地下水开采系数α。
[0013]可选的，地下水开采系数α的范围取10％
‑
30％。
[0014]通过上述方案，其实在多次计算后得到的范围，便于检验地下水开采系数的取值是否正确。
[0015]可选的，确定地下水贮水系数时，根据地下多孔介质渗透系数和流体动力粘度系数，确定地下水贮水系数。
[0016]通过上述方案，通过多重系数确定地下水贮水系数，使地下水贮水系数更加准确可靠。
[0017]可选的，地下水贮水系数记做u
w
，地下多孔介质渗透系数记做k，流体动力粘度系数记做μ；地下水贮水系数u
w
：通过上述方案，通过公式(3)确定地下水贮水系数u
w
。
[0018]可选的，还包括以下步骤：根据系统换热功率Q和地热井深度I，确定延米换热功率Q
I
：通过上述方案，根据延米换热功率Q
I
可以更方便对循环泵参数、热泵机组以及用户数量等数据进行匹配。
附图说明
[0019]图1是本申请确定开放式同轴换热系统换热功率的方法的流程框图；图2是展示本申请步骤S200的流程框图。
[0020]公式定义说明：ρ
f
：循环流体密度c
f
：循环流体比热容Λ
f
：循环流体热动力张量T
out
：内管流出的温度T
ori
：初始温度
T
in
：外管流入流体的温度k：地下多孔介质渗透系数μ：流体动力粘度系数α：地下水开采系数v：循环水流量A：开放式换热器过水断面面积l：深度Q：换热功率Q
l
：延米换热功率
具体实施方式
[0021]以下结合附图1
‑
2对本申请作进一步详细说明。
[0022]本申请实施例公开一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法。参照图1，确定开放式同轴换热系统换热功率的方法包括以下步骤：步骤S100：确定循环流体密度、循环流体比热容和循环水流量；步骤S200：确定地下水开采系数；在步骤S200中，根据地下水贮水系数、开放式换热器过水断面面积和循环水流量确定地下水开采系数。
[0023]具体的，地下水开采系数记做α，地下水贮水系数记做u
w
，开放式换热器过水断面面积记做A，循环水流量记做v；根据公式(2)得到地下水开采系数α：参照图1、图2，步骤S200中还包括步骤S201：根据地下多孔介质渗透系数和流体动力粘度系数，确定地下水贮水系数；地下水贮水系数记做u
w
，地下多孔介质渗透系数记做k，流体动力粘度系数记做μ；根据公式(3)得到地下水贮水系数u
w
：在步骤S200中，地下水开采系数α的范围一般取10％
‑
30％范围中的值。
[0024]步骤S300：确定外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度；具体的，需要温度数据的位置设置温度传感器并进行数据收集。
[0025]步骤S400：根据循环流体密度、循环流体比热容、循环水流量、地下水开采系数、外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度，确定系统换热功率。
[0026]其中，循环流体密度记做ρ
f
，循环流体比热容记做c
f
，循环水流量记做v，外管流入流体的温度记做T
in
，内管流出的温度记做T
out...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定开放式同轴换热系统换热功率的方法，其特征在于：包括以下步骤：确定循环流体密度、循环流体比热容和循环水流量；确定地下水开采系数；确定外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度；根据循环流体密度、循环流体比热容、循环水流量、地下水开采系数、外管流入流体的温度、内管流出的温度和初始温度，确定系统换热功率。2.根据权利要求1所述的确定开放式同轴换热系统换热功率的方法，其特征在于：所述循环流体密度记做ρ
f
，循环流体比热容记做c
f
，循环水流量记做v，地下水开采系数记做α，外管流入流体的温度记做T
in
，内管流出的温度记做T
out
，初始温度记做T
ori
；所述系统换热功率记做Q：Q＝ρ
f
c
f
v[(1
‑
α)T
out
+αT
ori
‑
T
in
]
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(1)3.根据权利要求2所述的确定开放式同轴换热系统换热功率的方法，其特征在于：在所述确定地...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静晨，郭帅，王卓卓，黄亦斌，王治，刘清晓，尉小永，杨茜婷，刘弦，王维逸，刘哲，孟杉，
申请(专利权)人：北京市工程地质研究所，
类型：发明
国别省市：