地下含水层储能原理及其工程应用

内容简介

本书是国家自然科学基金项目“储能地下含水层流动和传热特性的研究”的系统性总结。本书全面阐述了含水层储能的一般原理，建立了含水层储能耦合模型，研究了“冬灌夏用”、“夏灌冬用”的两阶段模型，介绍了避免发生储热井和储冷井间热导通的科学方法，论述了含水层储能系统的切能特性和经济性能，重点分析了储能系统功率和初投资的关系。本书共分10篇25章。第1篇介绍了地下含水层储能技术的起源、发展和现状；第2篇探讨了地下含水层储能原理及其运行系统；第3篇研究了地下水的特征、流动和传热问题；第4篇涉及地下水运动和地下含水层储能的数值模拟；第5篇展示了含水层储能的实验研究；第6篇阐述了储能方案的比较和分析；第7章具体讨论了储能系统的设计方法及优化。附录部分共三篇是相关的水文地质资料。

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本研究包括：开采条件下储能含水层动力特征试验研究；地下水采灌过程中地下水温度场的动态变化规律及含水层储能效率的研究；地下水采灌过程中地下水水质动态变化的研究；含水层储能工艺和管井回灌技术方法试验研究等方面。 通过研究查明了储能试验场的地质结构及含水层分布埋藏规律，取得了灌采前含水层的各项水热参数、土体工程地质参数。在地下水降落漏斗边缘布置了储能试验场，基本查明了单井冬灌、对井灌采、群井灌采试验的水动力场时空变化规律。依据不同灌采比地面沉降效应的试验研究，证明在一定灌采比情况下，可以提高地下水位、增加孔隙压力、减缓土层压缩，从而有利于控制地面沉降。查清了含水层地下水温度场冷、热量传输是以强迫对流为主。建立单井、对井、群井灌采水量与水温关系的三维热运动模型，并应用于四个储能井和三十四个观测井的大型试验场，获得较为理想的结果。基本查明了储能含水层常规离子的时空动态变化规律及水动力弥散作用机制，建立了回采水质与回采量的相关关系。控制一定灌采比，保持一定回灌水质可以局部地改善地下水水质，使其向淡化方向发展。这对沿海和干旱地区开展回灌、改善水质，有一定指导意义。 上海市多年回灌的实践证明，管井储能技术方法是比较成熟的。其中灌井的堵塞分析与处理，最佳灌采流程设计，有推广价值。 该项技术在上海已广泛应用于夏季空调降温，冷却、洗涤和冬季采暖给温、锅炉用水等方面，在国内外居领先地位。 2100433B

潜热储能是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华以及其他形式的相变过程中，都要吸收或放出相变潜热的原理进行蓄热，所以也可称为相变储能。相变可以是固一液、液一气、气一固及固一固，其中以液一固相变最为常见。从能量密度的角度来讲，潜热储存的能量要比显热储存的大很多。