多孔介质储层内的流动和换热特性分析

作     者：汪健生 张辉鹏 刘雪玲 傅煜郭 朱剑啸 

作者机构：中低温热能高效利用教育部重点实验室天津大学 天津大学地热研究培训中心 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主　　题：含水层储能 人工储层 对流换热 多孔介质传热 

摘      要：针对含水层储能对选址的要求高且存在地下水污染的问题，提出了构建人工填充储层进行储能，并对储层内的局部流动和换热特性进行了研究。采用共轭传热模型分别对填充非均匀颗粒、十二面体梯度开孔和二十面体梯度开孔结构三种多孔介质孔隙内的流动和换热进行了直接数值模拟，对比分析了多孔介质结构对流动和换热特性的影响。研究发现，通过选择合适的填充介质，储层内的综合换热性能能够得到改善，三种多孔介质中十二面体梯度开孔多孔介质的总换热效率(η)最高；非均匀颗粒多孔介质的平均努赛尔数(Nusf)最大，但同时单位压降(Δp/Δx)与摩擦系数(f)也最大；十二面体梯度开孔多孔介质和二十面体梯度开孔多孔介质的Nusf随雷诺数(Re)的变化存在交叉，在Re较小时二十面体梯度开孔结构的Nusf较大，Re较大时十二面体梯度开孔结构的Nusf较大。