随着有限传统能源的不断消耗，可再生清洁能源的开发变得日益重要，地热能就是其中之一。地热能按照热储埋深可以划分为浅层地热能和中深层地热能。利用地热能的主要方式为地源热泵技术，在地源热泵技术中，不同深度的地热储层需要采用相应深度的地埋管式换热器来进行取热。中深层地热能量要远高于浅层地热能，相较而言，其取热效果更为可观；中深层地埋管换热系统取热技术具有较为广泛的地域适应性，占地面积小，对当地的各种环境条件并无很大的限制。因此，开发中深层地热技术前景广阔，对其地埋管换热器的研究非常重要。
利用理论分析和数值模拟技术，本文对中深层套管式换热器传热性能进行了具体分析，并探讨了相关参数对其换热能力影响。
首先本文建立了中深层套管式换热器的解析模型，其中将整个换热模型分解成钻孔内和钻孔外分别进行建模，并求得解析解，再结合已有测井数据，使用Matlab软件对解析模型分别进行编程计算，得到了换热器内外管的轴向温度分布。研究发现，求出解析解的前提是忽略钻孔壁面土壤的温度梯度，但这导致模拟得到的出口水温与实际相差略大；因此解析模型精度有限，只能使用其进行简单、定性的参数分析。
然后本文基于Fluent软件建立了中深层套管式换热器的二维数值模型，并将地温梯度这一关键因素编写成UDF用于模拟过程中。通过模拟验证发现数值模型得出的出口水温与实际值相差结果较小，该方法具有一定的准确性。
最后本文基于建立的数值模型，采用控制变量法进行参数分析，同时采用单位延米换热量的概念，结合出口水温对换热器换热能力进行综合评价，分析了流动方式、结构参数、运行参数和物性参数对中深层套管式换热器换热能力的影响，并对每种参数进行了多种工况的对比模拟分析。
本文研究成果可对实际工程中提高中深层套管式换热器的换热能力提供一定的理论指导。
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