【目的】在“双碳”背景下，推进能源结构碳效水平提升，破解高效生产、多能转化及减碳固碳核心技术是CO2减排研究的热点问题。【方法】基于CO2多相态变化特性及能源利用方面表现出的安全环保优势，提出一种新型深地钻孔超临界CO2换热器。采用流体仿真手段揭示了气-液耦合换热机理及相变吸热变化规律，通过工业试验分析了CO2换热器致裂效果。【结果】研究结果表明：1)随着水温增加，CO2升温速率与水热流体温度呈正相关，水温随着CO2吸热量的增加逐渐降低，水热流体的耗散温度与CO2吸热温度成正比，CO2传热系数由1.5×104 W/(m2·K)上升至6×105 W/(m2·K)，CO2传热系数与水热流体的传热系数成正比，CO2体积流量恒定状态下，水体积流量均由35300mm3/s增加至58800mm3/s；2)随水温增加CO2相变吸热温度呈指数型增长，CO2吸热量增加水流温度逐渐降低，液态CO2传热系数与气体CO2传热系数变化趋势成反比；3)孔内CO2相变压裂使得孔壁两侧产生对称裂缝，平均连通率为92.55%，气-水-岩耦合压裂使得煤柱峰值应力呈现先增大后减小的趋势，煤柱应力得到有效释放，围岩巷道卸压后平整度得到有效提升。【结论】工业试验验证了深地钻孔超临界CO2换热器的可靠性，为探索创新能源利用模式构建多能互补分布式能源系统提供借鉴。

1 数值模型
1.1几何模型
1.2 控制方程
1.3网格划分与模型设置
1.4模拟方案
2模拟结果
2.1温度变化规律
2.2传热变化规律
2.3流量变化规律
3 气-水耦合传热机理
3.1 CO_(2)相变吸热规律
3.2 气-水耦合传热机理
4 超临界CO_(2)换热器工业试验
4.1 CO_(2)致裂工矿背景
4.2 CO_(2)相变致裂设备
4.3 CO_(2)相变致裂裂隙演化特征
4.4 巷道围岩变形监测
5.结论

蔚斐,邓广哲,袁超.气-液两相流套管内流动换热机理及其应用研究[J/OL].太原理工大学学报,1-11[2024-09-29].http://kns.cnki.net/kcms/detail/14.1220.n.20240927.1757.002.html.