中深层地热井下同轴换热器长期换热性能研究

中深层地热井下同轴换热器具有取热量大、出口水温高的特点,近年来受到供热行业的高度关注。目前的研究主要是对单个供热周期内的中深层地热井下同轴换热器的换热性能进行分析,缺乏对其长期换热性能的相关研究。本文根据中深层地热井下同轴换热器供暖季供热、非供暖季停歇运行的特点,基于能量守恒方程建立换热器的数值换热模型,并采用有限体积法对模型进行离散,通过Matlab平台数值分析其在长期运行过程中换热性能的变化规律。结果表明：换热器的换热性能随着运行年份逐渐下降,且下降程度逐年减小,最终达到准稳态。其中,次年平均换热量的下降比例最大,且换热器埋深越大,换热量的下降比例越小。埋深为2 000、2 500、3 000 m换热器的次年平均换热量的下降比例依次为4.00%,3.78%和3.56%,第30年的平均换热量较第1年分别下降13.7%、13.1%、12.4%。岩体温度逐年下降,其受干扰半径逐年增加。在30 a运行期间,埋深2 000 m的换热器在每年供热季结束时的岩体温度受干扰半径从13 m增加至105 m。此外,换热器深度越大,其周围岩体温度受干扰半径越大。本研究结果阐明了中深层地热井下同轴换热器在长期取热过程中换热性能的变化规律,对换热器长期取热的设计具有指导意义。     

西安地区中深层套管式地埋管换热性能数值模拟

本文建立了符合西安地区地热地质的三维地质模型,基于FEFLOW软件模拟了入口流量、入口温度、换热井深度以及出水管管材导热系数4种参数对套管式地埋管换热器换热性能的影响,以换热量为换热性能衡量标准,探究如何合理设置参数来提高换热效率。结果表明：1）增加入口流量会导致出口端温升降低、换热量增大,西安地区入口流量设置在15 m³/h～25 m³/h最为适宜;2）增加换热井深度会使得出口端温升和换热量呈指数增长,井深对换热量的影响主要取决于换热段所处地层温度及换热时长,岩石导热系数贡献较小;3）针对西安地区,入口温度对换热量的影响最为明显,出水管管材导热系数和换热井深度次之,入口流量影响效应相对较弱。本研究对西安地区中深层地埋管换热系统设计施工和地热能勘探开发具有指导和参考意义。     

螺旋叶片强化中深层地热同轴换热器换热性能数值模拟

为强化同轴换热器在中深层地热开发中的传热效果,提出一种螺旋叶片形式新型地热同轴换热器。通过建立内插不同间距(d=200、150、100 mm)螺旋叶片的换热器数值模型,模拟套管中换热流体特性。结果表明：在Re=4 500～11 500的湍流状态下,螺旋叶片作为扰流元件,通过改变流体的流动形态和热边界层厚度,可以有效强化换热器的单相对流换热效果,提高开采岩土体热量的能力。随着间距减小,强化换热效果进一步增强,努赛尔数(Nu)增大。当间距d=100 mm时,强化传热效果最好,综合换热能力最强,较光滑管的Nu提高了41.05%～44.18%,传热增强因子TEF为1.16,该工作为同轴套管换热器的优化设计提供了理论基础。     

U形垂直埋管换热器换热性能试验研究

在地源热泵系统中,埋管换热器的换热性能与很多因素有关.本文通过地源热泵试验台,参照国外地下埋管换热器岩土温度场的求解方法,采用线热源理论及热阻原理,将U形垂直埋管换热器等效转化为单管换热器,对相关影响因素进行了分析与实验研究.实验结果表明,循环流体的流速对换热器换热效果影响较大,流速维持在2.5m 3/h左右内比较合理,管道材料的热物性对换热影响不大,但在回填材料中加入砂砾可以显著提高换热量,在北方寒冷地区应尽量避免系统的长时间连续运行.     

关中地区中深层地埋管换热器长期运行性能研究

我国关中地区地热资源丰富,中深层地热能供暖技术具有广阔的应用前景,而地质参数是影响中深层地埋管供暖系统性能的决定性因素。针对陕西关中地区中深层地埋管供暖性能展开研究,通过梳理关中地区咸阳市兴平市、咸阳市渭城区、西安市高陵区、西安市鄠邑区、西安市长安区5个典型区域的地质参数,结合典型地埋管结构参数,对长期运行下的换热器性能及热作用半径变化规律进行模拟计算。结果表明,不同地区换热器运行之初的性能变化较为显著,但均在经过5 a左右运行后趋于稳定。地埋管深度从2 000 m增至2 500 m时,出口水温有着明显的提升,同一时刻下出口水温的涨幅可达8%,各采暖季末的出口水温随深度增加的变化更为显著。由于长期运行,年平均取热功率呈现下降趋势,20 a内的总降幅为11%～12%;随着换热器埋深的增加,取热功率涨幅可达41.41%～53.23%。热作用半径受埋深的影响不显著,不同埋深管道运行20 a后的井底最大热作用半径均在50 m左右;土壤温度受与换热器距离及运行时长的影响更大,距离20 m以内的土壤温度呈现明显的波动下降趋势,而距离在60 m以外的土壤温度在20 a的运行期内降幅很小。此外,由于具...     

影响单位进尺成本的因素及其影响规律研究

介绍了一种用于分析不同因素对单位进尺成本影响的新方法--偏因素分析方法,该方法可用于在影响因素众多的情况下确定各因素对施工经济性的影响作用;同时介绍了成本影响系数这一新概念,成本影响系数表示了某一因素在一定的条件下对单位进尺成本影响程度的大小.在钻进技术经济研究中采用成本影响系数,可使对影响单位进尺成本因素的对比评价更加方便易行.以一个5 000 m取心钻进项目为例,计算了不同影响因素变化时的单位进尺成本和成本影响系数,最终根据成本影响系数绝对值的大小,对影响单位进尺成本的不同因素进行了评价.     

水体中三氮转化规律及影响因素研究

以城市污染水体为对象,研究了水体中氨氮（NH3-N）、亚硝酸盐氮（NO3^--N）、硝酸盐氮（NO3^-N）的转化及去除规律。结果表明,温度对水体中三氮（氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮）的去除具有重要的影响,在夏季实验中三氮的转化及去除速率明显高于冬季;而在温度相似的情况下,光照则成为影响三氮转化去除速率的决定因素,还发现,在黑暗条件下,水体中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮出现明显的累积现象,而在光照情况下则没有。由此推断,在光照条件下藻类生物的同化作用在三氮转化和去除中起了主要作用,藻类生物同化导致的三氮转化和去除速率明显高于硝化-反硝化过程。     

菏泽市岩溶地热井尾水回灌影响因素及流体可采量估算研究

通过在山东菏泽城区实施地下水回灌实验,对菏泽深覆型岩溶地区地热水的回灌影响因素进行分析研究,并初步估算出评价区可采量。结果可知:深覆型岩溶地热井尾水回灌效果的影响因素主要包括回灌压力、回灌水质、回灌水温、回灌工艺和热储层岩性特征等。在回灌条件下,估算可知允许开采量为6 408. 7 m³/d,而本次单井地热井的抽水实验开采量值81. 48 m³/r,远低于该值,说明菏泽城区地热资源丰富。研究结果为下一步的寒武-奥陶系岩溶热储开发打下基础。     

花岗岩残积土路用性能影响因素研究

为了分析花岗岩残积土路用特性,从影响因素入手研究。取湖南境内花岗岩残积土进行室内试验,通过薄片和XRD试验,得到残积土矿物成分及基本结构,发现云母含量较高且呈叠片状结构;通过大量统计与试验,从粒径组成、击实功、含水率三个因素出发,研究残积土路用特性变化。结果表明:细砂对残积土含水性影响关键,粗粒含量与CBR强度呈指数关系,特定粒径组成对残积土路用特性有利;以黏土质砂为试验对象,击实功增加,最大干密度增速“两头大、中间小”,最优含水率降速“两头小、中间大”,最大CBR值先线性增加后基本不受影响;结合击实功进行分析,含水率存在wcr,小于wcr,击实功与CBR正相关,反之负相关。     

江西省武山铜矿岩溶发育规律及影响因素研究

武山铜矿SN矿带均以碳酸盐岩类岩层为主要充水岩层,岩溶水文地质条件复杂,钻孔揭露见有溶洞、溶蚀裂隙、溶孔、溶蚀破碎带。各地段岩溶发育程度具不均一性,其含水层渗透性差别也很大。因此,深入分析岩溶发育规律对于矿坑涌水量计算中参数选择至关重要。论文在充分收集矿区勘探资料、生产矿井资料的基础上,通过对矿区钻孔揭露的溶洞数量、线溶洞率与地层岩性、矿床周边形态、构造、高程之间关系的研究,总结了区内岩溶在垂向上和平面上的发育规律。并从区内岩石的物质基础、构造条件、水化学特征、水的循环交替作用等方面阐述了区内岩溶发育的影响因素。为矿床深部疏干条件下涌水量预测评价的水文地质参数分区及选取提供了有力依据。     

钙质砂中毛细水高度与影响因素试验研究

钙质砂是指富含碳酸钙或其他难溶碳酸盐类的海洋成因的特殊介质,具有形状不规则、多孔隙且富含内孔隙等特点;土体因孔隙特性而存在广泛的毛细现象,植物根茎内的导管有如极细的毛细管,能由此吸收土壤里的水分,故钙质砂地层毛细水上升高度研究对岛礁生态研究有重要的意义。采用竖管法研究级配、粒径、干密度、盐度等因素对钙质砂毛细水上升高度的影响,结果显示：细颗粒含量越多、级配越好的连续级配钙质砂试样毛细水上升高度越高;单一粒径钙质砂试样毛细水上升高度随粒径的增大而减小;随着钙质砂干密度增加,粒径小于0.075 mm时毛细水上升高度逐渐减小,而粒径为0.075～0.250 mm时毛细水上升高度逐渐增大;与淡水相比,在低盐度下NaCl溶液对毛细水上升有抑制作用,海水对毛细水上升有促进但效果微弱。钙质砂中毛细水上升高度随时间变化关系符合双对数坐标下的二次多项式关系,其参量与钙质砂的物理性质以及溶液类型相关。     

某地陈家沟河水中重金属元素时空变化及影响因素研究

河水重金属污染一直是环境污染防治领域的热点。秦岭某地石煤矿区陈家沟河水中重金属含量严重超标,但重金属来源不明,为污染治理带来困扰。为了查明陈家沟河水中重金属来源和时空变化情况,采集了2期河水、废弃石煤矿硐排水、废渣堆淋溶水等地表水样品,采用污染指数法、主成分分析法和Pearson相关性分析方法,研究河水中重金属污染程度、空间分布,并对河水中重金属来源进行了解析。研究表明,陈家沟源头河水（对照点）重金属含量可以达到地表水的Ⅰ类标准,中游受废弃石煤矿矿硐排水及废渣堆淋溶水的影响,河水中重金属含量显著升高,汇入干流前河水中重金属含量是对照点的3.5～312倍;河水中Cd、Cu、Zn、Ni、Mn等重金属元素同源,均来源于矿硐排水、废渣淋溶水。河水中重金属含量的空间分布与地质体、污染源分布以及河水pH、盐度等因素有关。研究结果可为陈家沟河水重金属污染防治提供科学依据。     

软土稳态流变参数多因素影响特性试验研究

软土具有明显的流变特性,导致土体沉降变形、滑坡等严重的岩土地质灾害,对工程的稳定性和安全性构成极大的威胁。在静态荷载作用下测试了淤泥质软土的初始剪切力、塑性黏度等流变参数,并分析了黏粒含量、含水率等因素对流变参数的影响特性。采用理论分析微观结构显微技术,揭示了黏粒含量、含水率等对流变参数的影响作用机理。研究结论对分析软土流变参数影响特性、快速预测流变参数、加固处理软土地基、提高承载力和整体强度等具有理论和实际意义。     

纳米石墨粉红黏土强度影响因素敏感性试验研究

针对改性红黏土众多强度影响因素的敏感性,设计了不同含水率条件下各梯度掺量纳米石墨粉的红黏土不固结不排水三轴试验,结合SPSS多因素回归分析和MATLAB数据拟合得到强度与各因素之间的数学模型,通过电镜扫描试验,探讨分析纳米石墨粉掺量对区域红黏土微观结构的影响。结果表明：适量的纳米石墨粉对提高红黏土力学强度有明显的作用,其掺量比是影响区域红黏土强度的最敏感因素;由抗剪强度和黏聚力随着掺量比的拟合曲线建立的数学模型表明,抗剪强度和黏聚力c随着纳米石墨粉的增加呈现先增加后减少的特征,而内摩擦角基本不变。纳米石墨粉掺量不同程度地改变了红黏土的微观结构,致使其土样表面颗粒的结构由疏松状态逐渐向致密状态过渡,最终改变了红黏土的强度性能。     

硝基苯在含水层中迁移转化影响因素的定量研究

通过室内模拟实验,确定了影响硝基苯在含水层中迁移转化的主要因素,并采用解析解方法计算出各因素的影响水平。研究表明,硝基苯在淤泥介质中的吸附能力大于砂砾介质,其在淤泥介质中的阻滞系数为2.22,在砂砾介质中的阻滞系数为1.74。根据一级动力学方程计算得出,硝基苯在淤泥介质中的自然衰减总速率常数为0.063 5/h,在砂砾介质中的自然衰减总速率常数为0.0059/h。而且,不论是在淤泥介质还是在砂砾介质中,生物降解作用均是硝基苯迁移转化过程的主要影响因素,其影响水平占硝基苯自然衰减能力的50%左右。     

上埋式盖板涵受力特性及影响因素研究

现行公路桥涵设计通用规范中的土压力计算方法不能准确反映上埋式盖板涵的实际受力状态。结合现场测试和有限元数值模拟方法,分析了上埋式盖板涵在路堤填土荷载作用下的变形规律和受力特性,讨论了填土高度、填土性质、涵洞几何尺寸及地基弹性模量等因素对结构变形和受力状态的影响。研究结果表明：在填土荷载作用下,涵洞顶板、底板和侧墙均产生弯曲卸载现象,涵洞顶板、底板垂直土压力以及侧墙的水平土压力呈非线性分布,其实际受力状态与规范方法计算的结果存在较大差异。随着填土高度的增加,涵洞顶板和底板跨中及侧墙7h/8附近（h为涵洞侧墙高度）受到的土压力增长较慢,而在其他位置处土压力增长迅速。上埋式盖板涵设计和施工应综合考虑各种因素对结构受力状态的影响。     

基于Logistic-ISM模型的喀斯特地区农户石漠化治理行为影响因素及调控研究

喀斯特地区农户的石漠化治理行为对保障我国长江、珠江流域生态安全极为重要。为了深入了解农户石漠化治理行为的影响因素,促进石漠化治理政策的落实和治理工作的有效开发,本文选取了贵州省3个典型的石漠化县,晴隆县、关岭县、 黔西县为研究区,应用参与性农户评估法对437位农户开展治理行为调查。以调查数据为基础,结合运用Logistic回归模型与ISM分析方法研究农户石漠化治理行为的主要影响因素及其层次结构,实现对石漠化治理行为的剖析。分析结果显示:距最近乡集镇距离、是否自愿选择技术、接触信息次数、交流信息次数是表层直接影响因素,石漠化面积是中层间接因素,家庭农业收入、是否有科研治理项目、专家走访次数是深层根源因素。因此,农户农业收入低、资金投入匮乏和石漠化治理相关技术缺乏是导致农户石漠化治理积极性不够的根本原因。建议多渠道增加农民收入,以推动农户参与石漠化治理的积极性;改善农村基础设施条件以降低石漠化治理的成本;完善石漠化治理技术推广体系,提高农户石漠化治理技能。      

岩溶区嵌岩桩承载特性影响因素试验研究

基于室内模型试验,对岩溶区嵌岩桩承载能力的影响因素进行了研究。试验表明,随顶板厚度与溶洞位置偏移距离的增大,极限承载力逐渐增大,随溶洞直径、赤道半径与极半径的增大,极限承载力逐渐减小;破坏核体在竖直方向上基本未超过3d（d为桩体直径）范围,在水平方向上基本未超过4d范围。结合模型试验结果,影响因素的敏感性分析表明,敏感度大小的顺序为：溶洞直径>顶板厚度、赤道半径>极半径>溶洞位置。嵌岩桩的承载能力还与溶洞形状有关,厚径比为溶洞顶板厚度、赤道半径以及桩体底面积的综合影响因素,建议引进形状系数? 与底面积尺寸效应系数?,提出岩溶区嵌岩桩概念设计的注意事项,并通过工程实例进行了验证,现场静载试验与模型试验结果基本一致,楼房竣工后未发生岩溶危害。     

基于主成分分析的某灌区灌溉水有效利用系数影响因素研究

目前国内灌区灌溉水有效利用系数较低,提高灌区灌概用水效率意义重大。本文以黄河中上游某灌区为例,选取9个影响灌溉水有效利用系数的因素,采用主成分分析方法。结果显示,灌区灌溉用水效率正贡献率高的主要因素有四个：井渠结合灌溉面积比、渠道衬砌率、当年节水改造投资、节水灌溉面积;而负贡献率较高主要有常规水稻净灌溉定额、水稻种植比例。这些因素反映了灌区的种植结构、管理水平以及水利设施的现状。为此,在灌区要大力发展滴灌等节水技术;积极转变农业结构,例如：鼓励、引导农民发展高经济效益蔬菜、花舟、水果、草、牧;通过科技实验,推广节水技术,加大宣传力度,建立健全节水管理技术。