螺旋叶片强化中深层地热同轴换热器换热性能数值模拟

作者：罗冀; 张延军^*; 刘强斌; 李晓光; 娄俊庆

来源：世界地质, 2023, 42(04): 740-748.

• 地热能
• 同轴换热器
• 强化换热
• 螺旋叶片
• 传热增强因子

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。

• 单位
  长春工程学院; 土木工程学院; 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司