考虑多级流速下的岩石粗糙单裂隙渗流传热特性试验研究

为系统研究增强型地热系统深部干热岩裂隙表面特征和热工质间的对流换热情况,基于N.Barton的JRC经典剖面和先进的3D打印技术,通过在岩样裂隙表面有规律地设置不同方向的粗糙度,以蒸馏水为热工质,考虑流体热物性变化,在人工岩样裂隙中进行多级流速下的对流换热试验。结果表明:低水平围压下,岩石单裂隙渗流特性呈线性演化规律,渗透压力与流速、温度呈正相关,与岩样粗糙度呈负相关;粗糙岩样中围压一定时,温度场和流场的耦合作用对流体出口温度影响较大;短边粗糙度相同时,长边粗糙度的增大会强化换热,且不同方向粗糙度主导的相邻岩样换热系数差及幅值比不一样;裂隙表面粗糙度大小对换热效果影响较大,此外,粗糙度的方向性通过控制渗流路径和有效换热面积来改变换热强度,说明粗糙度大小及各向异性在岩石渗流传热中是不可忽略的因素。