[实用新型]井下换热器强化换热装置

说明书

技术领域

本实用新型属于地下换热技术，具体涉及到井下换热器与强化对流换热增速管相结合的装置。

背景技术

地热能利用属于绿色能源，日益受到人们的关注，尤其是利用井下换热器来提取地热能，具有经济和社会两大效益。井下换热器是与井筒内及其周围多孔层内流体以自然对流的方式进行换热，为了加速井下换热器井筒内流体的循环流动，提高换热能力，就要设法强化井下换热器表面与井筒内流体的自然对流换热。对流增速管技术始见于上世纪七十年代末，目的在于使井内流体发生围绕增速管的自然对流涡，即在增速管内外出现流动方向相反温度不同的自然对流涡。所以采用增速管可以强化井下换热器的传热，提高其传热效率。但以往的对流增速管的组装是与井下换热器固定在一起在放入井下的，增速管与井下换热器的相对位置无法调节，而且所有重量载荷由固定于井口的井下换热器管壁承担。因此，对流增速管的重量就会受到限制。另外当采用金属材料的对流增速管时，增速管的重量可能超出井下换热器自身的重量，在这种情况下，不得不采用井底部支撑的对流增速管安装模式，而对流增速管一般只有安装在孔隙度较高的含水层处才有效，因此，从井底部支撑的安装模式会浪费材料，甚至弱化自然对流的对流强度。本实用新型就是为解决这一难题而提出。

发明内容

本实用新型的目的是，提出一种井下换热器与强化对流换热增速管相结合的装置。

以下结合附图对本实用新型的原理与结构进行说明。井下换热器强化换热装置，包括U形换热管、井盖、对流增速管、悬索、井管壁、井花管等。U形换热管固定于井盖，对流增速管套装在U形换热管中部，悬索一端与对流增速管固定，另一端与井盖固定，在与对流增速管位置相对应的井管壁上设置井花管。在结构设置上考虑井盖不但要固定有U型管井下换热器，还要固定悬索承载对流增速管及悬索自身的重量，所以井盖采用强度较大的钢板。采用悬索吊装对流增速管，在水文地质差异很大的地区，可以方便调节增速管的高度使之处在含水层中。如果有些地区的含水层或渗水层可能不只一层，可以选择吊装多个对流增速管。在U形换热管中间套装对流增速管，其目的是强化井内流体围绕增速管产生自然对流涡，即在增速管内外出现流动方向相反温度不同的自然对流涡，由此达到强化换热的目的。基于此将对流增速管位置相对应的井管壁上设置井花管，即将对流增速管放置在井下含水层段，而且对流增速管的上端口低于井内静水位面；下端口设置在含水层内。

附图说明

图1为本实用新型系统原理图。

图2为对流增速管套装井下U形换热管示意图。

图3为对流增速管套装井下U形换热单管示意图。

具体实施方式

以下结合附图并通过具体实施例对本实用新型结构作进一步的说明。井下换热器强化换热装置的结构是(如图1)：U形换热管1固定于井盖2，对流增速管3套装在U形换热管中部，悬索4一端与对流增速管固定另一端与井盖固定。在与对流增速管位置相对应的井管壁5上设置井花管6。对流增速管3套装于U形换热管1(如图2)，并使井内的流体能够顺利的流动，所以对流增速管3的内径要大于U形换热管1两管轴心间距加上一个单管的直径。但对流增速管套装U形换热管中的一根管(如图3)，此时对流增速管的内径只要大于U形换热管单管的直径就可以了。对流增速管3与U形换热管1之间可以设置固定部件；也可以不设置固定部件。悬索4可以联结多个对流增速管3套装在U形换热管1管段中。对流增速管3放置在井下含水层段，对流增速管的上端口低于井内静水位面；下端口设置在含水层内。

对于本实施例而言：地热井深为115m，井筒内径280mm，U形管采用铜管，长度113m，铜管外径40mm，管间距为110mm，含水层厚度为40m。根据地质水文情况，对流增速管可以套装2根(即U形管)也可以套装U形管(进水或出水)中的一根，本实施例增速管的安装方式如图2所示。增速管材料为PVC管，直径200mm；高度8m。对流增速管用两个直径为5.0mm的钢丝悬索悬挂在钢制井盖上。经实验计算加装对流增速管以后，其传热效率可提高10％以上。

本实用新型的特点及有益效果是，选用密度略大于水的材料制作对流增速管，通过井口悬索式固定模式，可上下自由调节对流增速管的位置，甚至在不需要完全提取出换热器更换对流增速管。使得对流增速管的设计和使用快捷和方便。经实验计算加装对流增速管以后，其传热效率可提高10％以上。