CN211926176U - 一种增强换热的换热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种增强换热的换热管，包括设在地热井内由内层套管和外层套管组成的同轴双层套管。处于地表以下增温层的所述外层套管上包覆有增强换热材料。本实用新型有效增加了换热管与高温岩体间的接触面积和换热系数，提高了换热效率，并增加了单井的取热量。
Description
技术领域
本实用新型涉及中深层地热能开发利用技术领域，尤其涉及一种增强换热的换热管。
背景技术
地热能是一种清洁、无污染的新能源，其储量巨大，分布广泛、具有极大的发展潜力。我国地热资源丰富，以中低温资源为主，我国已发现的水温在25℃以上的热水点(包括温泉、钻孔及矿坑热水)约4000余处，分布广泛。
近年来，随着环境压力的不断增大，地热能利用需求也快速增长，主要有直接利用和间接利用两种方式：直接利用是抽取地下热水利用地热，其存在回灌难、回灌成本高、地下水资源被污染、地基下陷等诸多缺点。而间接利用是向地下钻井至一定深度，在井中放入双层套管，外管与井下高温岩体接触，换热介质从外管注入，内管流出，通过换热介质的循环往复源源不断地将地热能输出至地面，是一种“取热不取水”的新技术。但是，由于这种换热***是先打井再下管道，井下换热管表面与高温岩体间很难完全紧密接触，存在间隙，使得岩层与外层套管间换热面积受限，换热阻大，换热效率较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种增大接触面积、提高换热效率的增强换热的换热管。
为解决上述问题，本实用新型所述的一种增强换热的换热管，包括设在地热井内由内层套管和外层套管组成的同轴双层套管，其特征在于：处于地表以下增温层的所述外层套管上包覆有增强换热材料。
所述增强换热材料为导热系数大于2.0W/（m.K）的延时膨胀固化材料。
处于地表以下变温层和恒温层的所述外层套管上设有增强保温材料。
所述增强保温材料为膨胀固化后导热系数小于地表以下土壤导热系数的延时膨胀固化材料。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、由于本实用新型换热管本体为同轴套管的外层套管，且外层套管的外表面包覆有增强换热材料的增强换热段，同时，增强换热材料为导热系数大于2.0W/（m.K）的延时膨胀固化材料，因此，有效增加了换热管与高温岩体间的接触面积和换热系数，提高了换热效率，并增加了单井的取热量。
2、本实用新型设有带增强保温材料的保温段，因此，可减小外层套管内换热介质通过地表以下变温层和恒温层段的热量损失，并增强保温性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的另一个结构示意图。
图中：1-内层套管；2-外层套管；3-增强保温材料；4-增强换热材料；5-高温岩体；6-变温层；7-恒温层；8-增温层；9-保温段；10-增强换热段。
具体实施方式
如图1所示，一种增强换热的换热管，包括设在地热井内由内层套管1和外层套管2组成的同轴双层套管。处于地表以下增温层8的外层套管2上包覆有增强换热材料4，从而构成增强换热段10。
其中：地表以下依地温梯度分布自上而下依次有变温层6、恒温层7和增温层8。
外层套管2为金属管材。
增强换热材料4为导热系数大于2.0W/（m.K）的延时膨胀固化材料，该材料是指在遇水膨胀延时固化材料（申请号201811381547.5）中添加碳纤维、石墨烯、碳纳米管、铁粉等碳质材料或铁质材料制成。
工作时，将增强换热材料4涂覆在外层套管2外表面上，与外层套管2形成一个整体，随着外层套管2一起下到地热井内。
外层套管2下管结束后，根据打井时地层含水情况，在外层套管2外表面与钻孔间的缝隙处慢慢注水，边观察边注入，为了确保增强换热段10外层套管2的外表面与高温岩体5间缝隙的充分密实，增强换热材料4浸水6~8h后开始膨胀再固化，从而达到固井和增强换热的双重目的。
然后，换热介质由外层套管2注入，并通过外层套管2与地下高温岩体5进行换热后，由内层套管1输送至地面。
另外，为了增强保温性能，还可以在处于地表以下变温层6和恒温层7的外层套管2上设有增强保温材料3，从而构成保温段9。增强保温材料3为膨胀固化后导热系数小于地表以下土壤导热系数的延时膨胀固化材料，该材料是指在遇水膨胀延时固化材料（申请号201811381547.5）中添加EPS、聚氨酯、酚醛等高效保温材料制成。
Claims (4)
1.一种增强换热的换热管，包括设在地热井内由内层套管（1）和外层套管（2）组成的同轴双层套管，其特征在于：处于地表以下增温层（8）的所述外层套管（2）上包覆有增强换热材料（4）。
2.如权利要求1所述的一种增强换热的换热管，其特征在于：所述增强换热材料（4）为导热系数大于2.0W/（m.K）的延时膨胀固化材料。
3.如权利要求1所述的一种增强换热的换热管，其特征在于：处于地表以下变温层（6）和恒温层（7）的所述外层套管（2）上设有增强保温材料（3）。
4.如权利要求3所述的一种增强换热的换热管，其特征在于：所述增强保温材料（3）为膨胀固化后导热系数小于地表以下土壤导热系数的延时膨胀固化材料。
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Publications (1)
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2020
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