多孔介质结构对储层内流动和换热特性的影响

作     者：汪健生 张辉鹏 刘雪玲 傅煜郭 朱剑啸 WANG Jiansheng;ZHANG Huipeng;LIU Xueling;FU Yuguo;ZHU Jianxiao

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300350 天津大学机械工程学院地热研究培训中心天津300350 

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

年 卷 期：2023年第42卷第8期

页      面：4212-4220页

核心收录：

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0705[理学-地理学] 

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3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,3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塞尔数(Nu_(sf))最大,但同时单位压降(△p/△x)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Nu_(sf)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Nu_(sf)较大,Re较大时十二面体梯度开孔结构的Nu_(sf)较大。