裂隙介質(zhì)流-固換熱理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文以干熱巖地?zé)崂脼楸尘埃槍?duì)熱儲(chǔ)層采熱過(guò)程中流-固傳熱問(wèn)題展開研究，以裂隙內(nèi)水-巖換熱系數(shù)的理論求解和實(shí)驗(yàn)研究作為主要研究?jī)?nèi)容。
　　首先建立了單裂隙圓柱巖體水-巖強(qiáng)制對(duì)流換熱物理模型，得出流體流動(dòng)與傳熱過(guò)程中的能量守恒方程，據(jù)此推導(dǎo)出裂隙通道內(nèi)水-巖強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)解析解。
　　通過(guò)不同方法，得到兩種水-巖對(duì)流換熱系數(shù)的解析解。對(duì)兩種解析式進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：（a）一維導(dǎo)熱法得到的解恒大于二維導(dǎo)熱法的解；（b）在相

2、同的裂隙開度條件下，隨著流速的增大兩種方法解的誤差也隨之增大；（c）在相同流體流速條件下，隨著開度的增大兩種方法解的誤差隨之減小。
　　為進(jìn)行裂隙水-巖換熱實(shí)驗(yàn)研究，研制了TAW—2000型微機(jī)控制電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)。通過(guò)水鉆法和巴西劈裂試驗(yàn)得到了直徑50mm×高度100mm的實(shí)驗(yàn)巖樣。實(shí)驗(yàn)中分別選取4組巖樣外壁溫度、3組巖體圍壓和10組流體流量，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到120組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　基于理論與實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)解析解計(jì)算

3、出了水-巖強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)，分析了兩種解析解計(jì)算出的換熱系數(shù)結(jié)果，印證了理論分析得出的結(jié)論。兩種結(jié)果差異的原因是求解內(nèi)壁面溫度采用的導(dǎo)熱方程不同，一維解通過(guò)簡(jiǎn)化的導(dǎo)熱方程計(jì)算出偏小的內(nèi)壁面溫度值，因此導(dǎo)致了換熱系數(shù)恒大于二維解的結(jié)果。此外，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，在層流（雷諾數(shù)范圍為3.82—27.84）范圍內(nèi)得到了兩組不同形式的水-巖對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。在四種不同外壁溫條件下針對(duì)擬合得出的Nu＝f（Re，Pr）中的雷諾數(shù)及普朗特?cái)?shù)進(jìn)行了