地下换热提取地热的诱导对流装置制造方法及图纸

地下换热提取地热的诱导对流装置，主要由对流加速管（１），开槽套管（２）和地下Ｕ型换热器（３）组成，其特征在于：对流加速管（１）和地下Ｕ型换热器（３）设置在开槽套管（２）中，形成一体式结构，其中，对流加速管（１）是两端敞开的通管，通管上端形成有若干出水小孔（１１），通管下端形成有若干进水小孔（１２），地下Ｕ型换热器（３）在对流加速管（１）的内侧，开槽套管（２）呈底部封死，顶部开口的槽结构，开槽套管（２）的下部管壁有若干开孔（２１），对流加速管（１）的上顶端超出开槽套管（２）的顶部，对流加速管（１）的下底端靠近开槽套管（２）的底部，地下Ｕ型换热器（３）的顶端超出开槽套管（２）的顶部，地下Ｕ型换热器（３）的底部靠近开槽套管（２）的底部，达到设计目的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地热的提取装置，尤其是地下换热提取地热的诱导对流装置。
技术介绍
上个世纪七十年代初以来，随着石油、煤等不可再生能源的过度开采，造成了能源 的极度短缺，开发利用新能源，尤其是可再生能源越来越紧迫，地热能作为一种具有广阔开 发前景的新能源日益受到关注。地热能除了用于发电之外，更为大量地直接用于采暖、制 冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热，以及水产养殖等。在世界上80多个直接利用地热 的国家中，中国直接利用热地装置采热的能力已经位居全球第一。地热能系指储存在地下的干蒸汽、热水和干热岩中的热能。干热岩资源虽然在技 术上最容易开发利用，但是已发现的数量估计仅为热水资源的二十分之一。另一方面，虽然 干热岩中可能蕴藏有极大量的热能，可是没有提取这种能量的成熟技术，也还没有进行大 规模的勘探来确定什么地方有可利用的蕴藏。因此，地热能的发展重点放在以热水为主的 地热资源的开发利用上。以热水为主的地热资源按温度划分，可分为高温(> 150°C )、中温(90 150°C )、 低温(< 90°C )三种类型。我国是一个以中低温地热资源为主的国家，而中低温地热资源 的开采利用存在一个问题，即中低温地热井不能直接形成蒸汽将地热能量带出，传统的地 热开采利用是采用地下换热器装置提取地热，地下换热器的原理是换热器内的流体，与井 内从含水层流出的地热水以自然对流的方式进行热交换，而自然对流的热交换效率较低， 而且成本高，不能满足人们的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于研制一种解决现有提取地热装置的设备投资高、热效率低 的问题，为地下换热器增加对流加速管，形成换热介质与地热水的诱导对流，成本低，换热 效率高，对环境无任何污染的地下换热提取地热的诱导对流装置。本技术通过以下技术方案实现本技术地下换热提取地热的诱导对流装置，主要由对流加速管，开槽套管和 地下U型换热器组成，其特征在于对流加速管和地下U型换热器设置在开槽套管中，形成 一体式结构，其中，对流加速管是两端敞开的通管，通管上端形成有若干出水小孔，通管下 端形成有若干进水小孔，地下U型换热器在对流加速管的内侧，开槽套管呈底部封死，顶部 开口的槽结构，开槽套管的下部管壁有若干开孔，开槽套管采用金属材料制作，对流加速管 的管径是开槽套管内直径的一半，地下U形换热器的管径是开槽套管内直径的四分之一， 对流加速管的上顶端超出开槽套管的顶部，对流加速管的下底端靠近开槽套管的底部，地 下U型换热器的顶端超出开槽套管的顶部，地下U型换热器的底部靠近开槽套管的底部，达 到设计目的。在使用时，将本技术整体置入地热井中，开槽套管底部接近地热井底部，开槽套管上部露出水平，静水面高于对流加速管上端的出水小孔，地下U型换热器一端外接工 作介质输入管，工作介质输入管端设置有增加泵，在增压泵与地下U型换热器之间设置有 单向阀，地下U型换热器另一端外接工作介质输出管，工作介质输出管端设置有冷源热交 换装置，然后再和增加泵接通，形成封闭式的循环系统，工作介质采用低沸点的物质，地热 水在压力差作用下，从对流加速管进水小孔处进入对流加速管内，并在对流加速管内逐步 上升，上升到一定高度后，地热水从对流加速管的出水小孔处涌出，涌出的地热水在重力的 作用下往下流动，在往下流动时与进入到地下U型换热器中的工作介质进行热交换，此时 地热水与工作介质的热交换方式为诱导对流，热交换效率相对自然对流较高，工作介质在 吸收地热水的热量之后汽化，并沿地下U型换热器的另一端管道上升，到达地面的冷源热 交换装置，汽态工作介质冷凝液化释放热量，液化的工作介质再泵入地下U型换热器与地 热水进行热交换，这样不断的循环就形成一个地下换热提取地热的系统，达到设计目的。地热水从对流加速管的进水小孔进入，在对流加速管内上升并从上端的出水小孔 流出，地热水再返回底部的进水小孔形成诱导对流，使U形换热器的产热量因地热水的对 流扰动而增加，实验表明，对于低渗透率的井，储热是很重要的，此时设置对流加速管可以 起到增加储热的作用，从而也增加了非稳态的产热量。诱导对流是指通过人为方式等非机械作用迫使流体沿传热表面流动产生的传热 现象；自然对流是由于流体内部温度的差异而引起流体质点密度的不同，使轻者上浮而重 者下沉，自然对流要考虑流体浮力的影响。对流传热是流体的宏观流动而引起的一种传热 方式，诱导对流由于在外在因素的影响下，使用于传热的两种流体产生相对流动，故传热效 率相对与自然对流较高。本技术具有以下优点1、经由本技术的实施，结构简单、紧凑，充分利用空间资源。2、经由本技术的实施，能提取中低温地热资源，地热水与工作介质的热交换 效率较高。3、经由本技术的实施，利用可再生的地热资源，在整个系统过程中，没有污染 物的排放，符合国家节能减排的政策。4、经由本技术的实施，由于没有抽取地下水，能维持地下水的完全封闭，不需 要考虑地下水是否有充足的供应以及地下水的耗散。以下结合附图对本技术作进一步说明，但不作为对本技术的限定。附图说明图1是本技术的结构原理示意图。在图中，1对流加速管、11出水小孔、12进水小孔、2开槽套管、21开孔、3地下U型换热器、4静水面具体实施方式图1中所示，本技术地下换热提取地热的诱导对流装置，主要由对流加速管 1，开槽套管2和地下U型换热器3组成，其特征在于对流加速管1和地下U型换热器3设 置在开槽套管2中，形成一体式结构，其中，对流加速管1是两端敞开的通管，通管上端形成有若干出水小孔11，通管下端形成有若干进水小孔12，地下U型换热器3在对流加速管1的 内侧，开槽套管2呈底部封死，顶部开口的槽结构，开槽套管2的下部管壁有若干开孔21，开 槽套管2采用金属材料制作，对流加速管1的管径是开槽套管2内直径的一半，地下U形换 热器3的管径是开槽套管2内直径的四分之一，对流加速管1的上顶端超出开槽套管2的 顶部，对流加速管1的下底端靠近开槽套管2的底部，地下U型换热器3的顶端超出开槽套 管2的顶部，地下U型换热器3的底部靠近开槽套管2的底部，达到设计目的。在图1中，对流加速管1中的箭头所示方向是地热水的水流方向，地下U型换热器 3中的箭头所示方向是工作介质的运动方向。在使用时，将本技术整体置入地热井中，开槽套管2底部接近地热井底部，开 槽套管2上部露出静水面4，静水面4高于对流加速管1上端的出水小孔11，地下U型换热 器3 —端外接工作介质输入管，工作介质输入管端设置有增加泵，在增压泵与地下U型换热 器3之间设置有单向阀，地下U型换热器3另一端外接工作介质输出管，工作介质输出管端 设置有冷源热交换装置，然后再和增加泵接通，形成封闭式的循环系统，工作介质采用低沸 点的乙二醇，地热水在压力差作用下，从对流加速管1进水小孔12处进入对流加速管1内， 并在对流加速管1内逐步上升，上升到一定高度后，地热水从对流加速管1的出水小孔11 处涌出，涌出的地热水在重力的作用下往下流动，在往下流动时与进入到地下U型换热器 3中的工作介质乙二醇进行热交换，此时地热水与工作介质乙二醇的热交换方式为诱导对 流，热交换效率相对自然对流较高，工作介质乙二醇在吸收地热水的热量之后汽化，并沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．地下换热提取地热的诱导对流装置，主要由对流加速管（１），开槽套管（２）和地下Ｕ型换热器（３）组成，其特征在于：对流加速管（１）和地下Ｕ型换热器（３）设置在开槽套管（２）中，地下Ｕ型换热器（３）在对流加速管（１）的内侧，形成一体式结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐毅，
申请(专利权)人：徐毅，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]