《表1 不同地下换热器热响应试验结果对比》

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《增强型同轴套管换热器热响应试验及换热对比分析》

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图5给出了不同工况下增强型同轴套管的热响应试验曲线，其中施加功率分别为17.5 kW和21.4 kW，循环流量分别为6.73 m3/h和8.24 m3/h，循环方式为外管流进、内管流出。可以看出，运行50 h左右时，增强型同轴套管的进出水温度分别为35.3℃/33.0℃（17.5 kW）和38.1℃/36.1℃（21.4 kW）。值得注意的是，对于增强型同轴套管，若计算深度取120 m，岩土热导率测试值分别为3.26 W/（m·K）和2.92 W/（m·K）。很显然，此测试结果已经远远偏离正常测试值，这一点与常规同轴套管换热器有很大差异[9]。实际上，对于增强型同轴套管，由于内管外侧设置了螺旋环肋片，从而形成人工环状流动槽道，这在一定程度上增加了流程长度，强化了换热，使得轴向方向上热流不均衡，有所偏离理想的线热源模型。若忽略此因素，会造成单位井深换热量偏大，进而导致测试结果偏大，甚至不可信。因此，本文采取修正计算深度的方法来对岩土热导率计算进行修正处理。增强型同轴套管的沿程流动长度可以通过管径、肋片高度、肋片厚度、螺距等几何尺寸来进行计算[10]。对于本次试验中的增强型同轴套管结构形式，计算流程长度为215.5 m。以此特征尺度为依据，岩土热导率测试值分别为1.81 W/（m·K）和1.63 W/（m·K），平均值为1.72 W/（m·K），与上述单U孔和双U孔的岩土热导率测试值吻合良好。表1进一步汇总了全部热响应试验结果，其中4组试验的热导率平均值为1.69 W/（m·K），与室内土样测试结果1.50±0.03 W/（m·K）相比，偏高约12.7%，基本能够满足地源热泵工程设计和应用的精度要求。