地温条件下重力热管蒸发段极限长度研究

黄梦清，赵树兴，许康鹿，于云雁

（1.天津城建大学，天津300384；2.杭州市城乡建设设计院股份有限公司，杭州310000）

我国地热能资源丰富，全国336个城市的浅层地热能资源每年可开采量折合成标准煤约为7亿t，但目前开采量仅占总量的2.3%，可见地热资源开发利用具有巨大潜力[1].重力热管，亦称两相闭式热虹吸管，结构上主要由管壳、端盖和工质三部分组成[2].重力热管是集凝结和蒸发两种相变过程于一身的具有高效热传输性能的元件，其导热能力也超过了现今已知任何金属的导热能力.采用重力热管来提取地热能，既可以减少能耗又能提高取热效率，符合当今绿色发展要求，并具有很好的开发前景和实际意义.

冬季地下土壤的温度分布情况是地埋重力热管应用的基本前提，浅层地温条件是指地面以下至200 m深度范围内，地下土壤温度低于25℃且热流密度低的情况[3].目前有关热管的传热研究，工作温度范围多集中在100℃以上的高温和-20℃以下的低温[4-9]，对于浅层地温条件下的重力热管研究较少.杨勇平等[10]利用有限元软件ANSYS对浅层地温条件下的重力热管横向和纵向温度场分布开展了三维数值模拟研究，得到不同冻土区热管埋设间距以及对路基冻土上限的影响因素；周圆圆[11]建立了一个浅层地温条件下重力热管传热数学模型，对埋于地下稳态运行的重力热管的传热特性进行了数值模拟，并对模拟结果进行了分析，得出了埋地运行的重力热管的传热特性；……