申请/专利权人：西南石油大学

申请日：2022-08-24

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115270512B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.11.18#实质审查的生效;2022.11.01#公开

摘要：本发明涉及地热供暖技术领域，涉及一种闭式循环地热利用系统最佳流量设计方法，其包括：S1、输入闭式循环地热利用系统CGS基本参数；S2、基于CGS井筒传热数学模型计算一定流量范围内的出口温度和取热功率；S3、拟合得到出口温度、取热功率随流量变化的函数并得出功率与流量的关系函数；S4、计算的功率最大值所对应的流量就是CGS最佳设计流量。本发明从能量品质角度确定了CGS最佳运行流量，为CGS的运行参数优化提供了一定的理论依据。

主权项：1.闭式循环地热利用系统最佳流量设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、输入闭式循环地热利用系统CGS的基本参数；所述的基本参数，包括井身结构、地温梯度、工质、管柱及地层的几何、物性参数；S2、基于CGS井筒传热数学模型计算设定的流量范围内的出口温度和取热功率；所述的CGS井筒传热数学模型，包括：1岩层传热模型传热区域内每一层岩层的导热方程表示为： 式中：a——参地层热扩散系数，m2s；r——径向坐标，m；z——轴向坐标，m；T——地层温度，K；t——时间坐标，s；2芯管内工质传热模型芯管内工质的能量方程为： 其中： C＝qmc 以上各式中：Tf1、Tf2——芯管内与环空内工质的温度，K；R1——单位长度芯管内外循环工质间热阻之和，m·KW；C1——芯管单位长度的热容量，Jm·K；C——工质的热容流量，Js·K；d1i、d1o——芯管的内外径，m；h1、h2——芯管内外壁与工质间的对流传热系数，Wm2·K；λp1——绝热芯管的导热系数，Wm·K；c——工质的比热，Jkg·K；qm——工质质量流量，kgs；ρ——工质的密度，kgm3；3环空内工质传热模型环空内工质的能量方程为： 其中： 以上各式中：R2——单位长度环空内工质与地层间的热阻之和，m·KW；Tb——水泥环外层温度，K；C2——套管的单位长度热容量，Jm·K；d2i、d2o——套管的内外径，m；h3——套管内壁与工质间对流传热系数，Wm·K；λp2、λc、λg——套管、水泥环及岩层的导热系数，Wm·K；db、rb——井筒的直径和半径，m；TD——无量纲温度；tD——无量纲时间；τ——工质与地层累计接触时间，s；4井筒内工质的压损模型基于质量守恒、动量守恒和流动阻力方程，芯管及环空内工质压力的分布模型分别如以下两个公式所示： 以上两式中：p1、p2——芯管及环空内工质压力，Pa；g——重力加速度，9.81ms2；θ——井斜角，°；f1、f2——芯管及环空内的流动摩阻系数，无量纲；v1、v2——芯管及环空内工质的平均流速，ms；S3、根据计算结果拟合出口温度、取热功率随流量变化的函数并得出功率与流量的关系函数；S4、在计算的运行流量中，功率最大值所对应的流量就是CGS的最佳流量Qopt；即，当流量取Qopt时，取得最大功率，有最大可用功率。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南石油大学 闭式循环地热利用系统最佳流量设计方法

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