基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法技术

本申请提供一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，包括：根据岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定位于第k层岩土层中的多个第一节点；获取第k层岩土层的热扩散率；不同岩土层的热扩散率不同；针对第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；将预先确定的时间步长、节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和热扩散率，输入岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度，准确地确定出地表下的各个位置在不同时点的温度。

【技术实现步骤摘要】
基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法
本申请涉及地质层
，具体而言，涉及一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法。
技术介绍
为了研究地表以下的各个位置处的热恢复问题，因此，需要研究地表以下的各个位置的温度随时间的变化情况；然而，在确定地表下面的各个位置的温度随时间的变化的情况时，由于现有技术未考虑岩土层分层现象，即默认各个位置的岩土层扩散率相同，事实上，地表下面的不同岩土层的热扩散率不同，地表下面的各个位置的温度随时间变化的情况与岩土层的热扩散率相关，继而导致估计出的温度的准确性不高。
技术实现思路
鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，以准确地确定出地表以下的各个位置在不同时间点的温度。第一方面，本申请实施例提供一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，所述方法包括：根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；/n获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同；/n针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；/n将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点...

【技术特征摘要】
1.一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；
获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同；
针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；
将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度，包括：
针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标和所述纵向深度步长，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标；
在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标；
基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述大地热流、所述地表温度、预先确定的所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标之后，所述方法还包括：
在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标；
基于所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数、所述大地热流、所述地表温度和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程之前，所述方法还包括：
获取所述第k层岩土层的导热方程，其中，所述导热方程为其中，ak为所述第k层岩土层的热扩散率，单位为m2/s；t为岩土层的温度，单位为℃；r为岩土层的横向长度，z为岩土层的纵向深度，单位为m；为岩土层的温度t关于时间τ的导数；
利用交替方向差分法对所述导热方程进行离散，得到所述预先确定的岩土层内部节点的差分方程。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若流体从深井同轴套管式地埋管换热器中的外管注入，内管流出，则根据所述节点划分规则，确定出位于管内的流体的各个第二节点；其中，所述换热器位于岩土层的钻孔内；所述内管位于所述外管内；所述钻孔内壁和所述外管之间设置有回填材料层；
针对所述管内的流体的各个第二节点，根据该第二节点的纵坐标，确定出该第二节点的初始温度；
将所述时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、预先确定的所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，李骥，李建峰，乔镖，冯晓梅，孙宗宇，薛汇宇，李兆，
申请(专利权)人：建科环能北京科技有限公司，中国建筑科学研究院有限公司，陕西四季春清洁热源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11