Термодинамика геотермального теплоснабжения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Физика

Опубликовано в Молодой учёный №13 (117) июль-1 2016 г.

Дата публикации: 21.06.2016

Статья просмотрена: 21 раз

Библиографическое описание:

Рахматов И. И., Саидова Р. М. Термодинамика геотермального теплоснабжения // Молодой ученый. — 2016. — №13. — С. 84-86. — URL https://moluch.ru/archive/117/31874/ (дата обращения: 19.07.2018).



Использование альтернативных источников энергии в народном хозяйстве – одно из актуальных задач современной энергетики. Геотермальное теплоснабжение – одно из направлений альтернативной энергетики. Термодинамика геотермального теплоснабжения изучена недостаточно хорошо. По степени водоотдачи геотермальные скважины разделяются на высокодебитные (0.02 м3/с и более), среднедебитные (0.005–0.02 м3/с) и малодебитные (менее 0.005 м3/с).

Температура отдельных геотермальных вод колеблется в довольно широких пределах. Поэтому температура как критерий для подразделения подземных вод по их качественным показателям нашла отражение во многих зарубежных и отечественных классификациях. В связи с разносторонним подходом к оценке геотермальных вод по их качественным показателям и значительной условностью при выборе температурного диапазона единой классификации пока нет.

Геотермальные воды по степени минерализации подразделяются [3] на пресные (до 1г/л), слабосолоноватые (1–3г/л), солоноватые (3–5 г/л), сильносолоноватые (5- 10 г/л), слабосоленые (10- 20 г/л) соленые (20- 35 г/л), сильносоленые (35- 50 г/л), слабые рассолы (50- 75 г/л), рассолы (75- 100 г/л) и крепкие рассолы (более100 г/л). Для нужд теплоэнергетики могут быть использованы и высокоминерализованные воды, однако в каждом конкретном случае необходимо находить оптимальные технико-экономические решения.

Подразделение геотермальных вод по химическому признаку основано на классификации Сулина. При этом выделяются четыре типа вод: гидрокарбонатно- натриевый, сульфатно-натриевый, хлормагниевый, хлоркальциевый.

По газовому составу геотермальные воды подразделяются на агрессивные (углекислые и сероводородные) и нейтральные (азотные и метановые).

Химический и газовый состав геотермальных вод, а также минерализация наряду с энергетическим потенциалом должны учитываться при выборе схемы или системы теплоснабжения. На начальной стадии проектирования следует решить следующие вопросы:

  1. Может ли геотермальная вода с данным химическим и газовым составом, минерализацией непосредственно подаваться в системы отопления горячего и технического водоснабжения?
  2. Может ли данная геотермальная вода подвергаться догреву?
  3. Какие устройства могут быть использованы для преобразования энергетического потенциала геотермальных вод?
  4. Каковы необходимые методы водоподготовки?

По тепловому потенциалу геотермальные воды можно разбить на следующие группы: Перегретые более (100 0 С), Высокотермальные (60–100 0 С), Термальные (40–60 0 С), Слаботермальные (до 40 0 С).

Улучшение технико-экономических показателей теплоэнергетического использования геотермальных вод требует применения различных технических приспособлений и агрегатов, использующих органическое топливо, электроэнергию, химические вещества как в сфере их использования, так и утилизации. К таким агрегатам относятся, например, котельные, теплообменники, артезианские и сетевые насосы, электрокотлы, тепловые насосы, холодильные машины. Поэтому, чтобы оценить получаемую и используемую энергию геотермальных вод, целесообразно воспользоваться общим термодинамическим методом анализа — эксергетическим методом, позволяющим оценить работоспособность энергии в соответствии со вторым началом термодинамики.

Составим эксергетический график Грассмана и энергетический график Сенки для отопления [1] (рис 1). Предположим, что температура пластовой воды на сбросе 65 0 С, температура воды у потребителя 600 С и температура воды при сбросе 30 0 С. Контрольная поверхность I показывает потери в стволе скважины, II- в тепловой сети, III — потери со сбросом, IV — потери при теплообмене в отопительном отделе.

Рис 1. Графики Сенки и Грассмана для геотермального отопления приборов

Анализ графиков показывает, что значительные потери эксергии имеют место и в стволе скважины, и в тепловой сети. Энергетический баланс дает заниженное значение потерь.

Потери эксергии в стволе зависят от разности температур воды в пласте tпл, как правило, от геотермической ступени Г конкретного района и глубины скважины Н и определяется по формуле

Где — глубина залегания слоя с постоянной температурой пород на глубине нейтрального слоя; — температура горных пород на глубине .

При достаточно больших дебитах скважин (около 0,04- 0,07 м3/с) и глубинах , равных 1500- 2500 м,

Рис. 2. Изменение температуры в устьях скважин при различных дебитах: 1- скважина 2- скважина 3- скважина 4- скважина 5- скважина

Разность незначительна (1–20С) и ряд авторов при оценке энергетического потенциала скважин этой величиной пренебрегают. При малых и средних дебитах геотермальных скважин температура воды на устье скважины в значительной мере зависит от фактического дебита и срока ее эксплуатации.

Проведенные в лаборатории геотермии Даг ЭНИН измерения температуры геотермальной воды в устьях скважин (рис 2) в зависимости от [2] эксплуатационного дебита показывают, что при уменьшении дебита значение уменьшается и разность температур велика. Так, при уменьшении дебита скважины от 0,012 до 0,006 м3/с разность температур составила 20 0 С. Точная оценка значения возможна в случае строгого решения сопряженной задачи нестационарного теплообмена потока геотермальной воды в скважине с окружающим ее горным массивом.

Литература:

  1. Гаджиев А. Г., Курбанов М. К., Султанов Ю. И. и др Проблемы геотермальной энергетики Дагестана. М.: Недра,1980.
  2. Гаджиев А. Г. Возооновляемая энергия — важный источник топливно-энергетических ресурсов. — Плановое хозяйство, 1981, № 9.
  3. Дворов И. М. Глубинное тепло Земли. М.: Наука, 1972.
Основные термины (генерируются автоматически): вод, геотермальная вода, скважина, газовый состав, температура воды, тепловая сеть, ствол скважины, III, геотермальное теплоснабжение, энергетический потенциал.


Похожие статьи

Некоторые принципиальные тепловые схемы геотермального...

Геотермальные воды, используемые в теплоснабжении, можно условно разбить на три группы: – геотермальные воды, которые могут непосредственно использоваться у потребителя и догреваться без каких-либо отрицательных последствий...

Перспективы развития геотермальной энергетики в Узбекистане

Температура воды в некоторых скважинах в Республике Узбекистан.

геотермальной воды из под земли, дают возможности использования энергии геотермальной воды для отопления и электроснабжения производственных зданий.

Геотермальное отопление односемейного жилого дома

Ключевые слова: геотермальное отопление, инженерные системы, почвенный теплообменник, тепловой насос, энергопассивный дом.

Принцип работы данного теплового насоса основан на «цикле Карно» [2]. В качестве источника тепла выступает грунт или вода, а в качестве...

Применение геотермальных вод в жилых домах

В Кашкадарьинской области определены места геотермальных подземных вод, например, в Касанском районе в селе Андабазор, в Мубарекском районе в селе Карлик температура геотермальных подземных вод поднимается до 70–800С.

Экологические аспекты применения возобновляемых источников...

Одно из неблагоприятных проявлений- загрязнение поверхностных и грунтовых вод в случае выброса растворов высокой концентрации при бурении скважин. Экологические и социальные последствия, связанные с геотермальной энергией, как правило...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения в городе Оренбург. Авторы: Легких Борис Михайлович, Езерский Дмитрий Сергеевич.

Система теплового насоса представляет собой энергетическую систему, в состав которой входит источник теплоты...

Взаимосвязь между температурами жидкости на забое и устье...

Поступающая в ствол реагирующей скважины жидкость начинает охлаждаться в силу существенной разницы температур пласта и расположенных выше горных пород. Контроль за тепловым полем пласта путем замеров температуры на забое добывающих скважин...

Уточнение геологического строения Дачного участка Мутновского...

Мутновское месторождение парогидротерм – одно из наиболее изученных на Камчатке геотермальных месторождений.

2. Термокаротаж (ТК) – измерение температуры по стволу скважины (для решения поставленной цели использовались каротажные диаграммы...

Применение теплового насоса в Ленинградской области

При увеличение температуры воды, уменьшается эффективность ТН и его надежность.

энергоэффективность, тепловой насос, возобновляемые источники энергии., геотермальная энергия, низкопотенциальная энергия, теплоснабжение.

Некоторые принципиальные тепловые схемы геотермального...

Геотермальные воды, используемые в теплоснабжении, можно условно разбить на три группы: – геотермальные воды, которые могут непосредственно использоваться у потребителя и догреваться без каких-либо отрицательных последствий...

Перспективы развития геотермальной энергетики в Узбекистане

Температура воды в некоторых скважинах в Республике Узбекистан.

геотермальной воды из под земли, дают возможности использования энергии геотермальной воды для отопления и электроснабжения производственных зданий.

Геотермальное отопление односемейного жилого дома

Ключевые слова: геотермальное отопление, инженерные системы, почвенный теплообменник, тепловой насос, энергопассивный дом.

Принцип работы данного теплового насоса основан на «цикле Карно» [2]. В качестве источника тепла выступает грунт или вода, а в качестве...

Применение геотермальных вод в жилых домах

В Кашкадарьинской области определены места геотермальных подземных вод, например, в Касанском районе в селе Андабазор, в Мубарекском районе в селе Карлик температура геотермальных подземных вод поднимается до 70–800С.

Экологические аспекты применения возобновляемых источников...

Одно из неблагоприятных проявлений- загрязнение поверхностных и грунтовых вод в случае выброса растворов высокой концентрации при бурении скважин. Экологические и социальные последствия, связанные с геотермальной энергией, как правило...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения в городе Оренбург. Авторы: Легких Борис Михайлович, Езерский Дмитрий Сергеевич.

Система теплового насоса представляет собой энергетическую систему, в состав которой входит источник теплоты...

Взаимосвязь между температурами жидкости на забое и устье...

Поступающая в ствол реагирующей скважины жидкость начинает охлаждаться в силу существенной разницы температур пласта и расположенных выше горных пород. Контроль за тепловым полем пласта путем замеров температуры на забое добывающих скважин...

Уточнение геологического строения Дачного участка Мутновского...

Мутновское месторождение парогидротерм – одно из наиболее изученных на Камчатке геотермальных месторождений.

2. Термокаротаж (ТК) – измерение температуры по стволу скважины (для решения поставленной цели использовались каротажные диаграммы...

Применение теплового насоса в Ленинградской области

При увеличение температуры воды, уменьшается эффективность ТН и его надежность.

энергоэффективность, тепловой насос, возобновляемые источники энергии., геотермальная энергия, низкопотенциальная энергия, теплоснабжение.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Некоторые принципиальные тепловые схемы геотермального...

Геотермальные воды, используемые в теплоснабжении, можно условно разбить на три группы: – геотермальные воды, которые могут непосредственно использоваться у потребителя и догреваться без каких-либо отрицательных последствий...

Перспективы развития геотермальной энергетики в Узбекистане

Температура воды в некоторых скважинах в Республике Узбекистан.

геотермальной воды из под земли, дают возможности использования энергии геотермальной воды для отопления и электроснабжения производственных зданий.

Геотермальное отопление односемейного жилого дома

Ключевые слова: геотермальное отопление, инженерные системы, почвенный теплообменник, тепловой насос, энергопассивный дом.

Принцип работы данного теплового насоса основан на «цикле Карно» [2]. В качестве источника тепла выступает грунт или вода, а в качестве...

Применение геотермальных вод в жилых домах

В Кашкадарьинской области определены места геотермальных подземных вод, например, в Касанском районе в селе Андабазор, в Мубарекском районе в селе Карлик температура геотермальных подземных вод поднимается до 70–800С.

Экологические аспекты применения возобновляемых источников...

Одно из неблагоприятных проявлений- загрязнение поверхностных и грунтовых вод в случае выброса растворов высокой концентрации при бурении скважин. Экологические и социальные последствия, связанные с геотермальной энергией, как правило...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения в городе Оренбург. Авторы: Легких Борис Михайлович, Езерский Дмитрий Сергеевич.

Система теплового насоса представляет собой энергетическую систему, в состав которой входит источник теплоты...

Взаимосвязь между температурами жидкости на забое и устье...

Поступающая в ствол реагирующей скважины жидкость начинает охлаждаться в силу существенной разницы температур пласта и расположенных выше горных пород. Контроль за тепловым полем пласта путем замеров температуры на забое добывающих скважин...

Уточнение геологического строения Дачного участка Мутновского...

Мутновское месторождение парогидротерм – одно из наиболее изученных на Камчатке геотермальных месторождений.

2. Термокаротаж (ТК) – измерение температуры по стволу скважины (для решения поставленной цели использовались каротажные диаграммы...

Применение теплового насоса в Ленинградской области

При увеличение температуры воды, уменьшается эффективность ТН и его надежность.

энергоэффективность, тепловой насос, возобновляемые источники энергии., геотермальная энергия, низкопотенциальная энергия, теплоснабжение.

Некоторые принципиальные тепловые схемы геотермального...

Геотермальные воды, используемые в теплоснабжении, можно условно разбить на три группы: – геотермальные воды, которые могут непосредственно использоваться у потребителя и догреваться без каких-либо отрицательных последствий...

Перспективы развития геотермальной энергетики в Узбекистане

Температура воды в некоторых скважинах в Республике Узбекистан.

геотермальной воды из под земли, дают возможности использования энергии геотермальной воды для отопления и электроснабжения производственных зданий.

Геотермальное отопление односемейного жилого дома

Ключевые слова: геотермальное отопление, инженерные системы, почвенный теплообменник, тепловой насос, энергопассивный дом.

Принцип работы данного теплового насоса основан на «цикле Карно» [2]. В качестве источника тепла выступает грунт или вода, а в качестве...

Применение геотермальных вод в жилых домах

В Кашкадарьинской области определены места геотермальных подземных вод, например, в Касанском районе в селе Андабазор, в Мубарекском районе в селе Карлик температура геотермальных подземных вод поднимается до 70–800С.

Экологические аспекты применения возобновляемых источников...

Одно из неблагоприятных проявлений- загрязнение поверхностных и грунтовых вод в случае выброса растворов высокой концентрации при бурении скважин. Экологические и социальные последствия, связанные с геотермальной энергией, как правило...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения...

Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения в городе Оренбург. Авторы: Легких Борис Михайлович, Езерский Дмитрий Сергеевич.

Система теплового насоса представляет собой энергетическую систему, в состав которой входит источник теплоты...

Взаимосвязь между температурами жидкости на забое и устье...

Поступающая в ствол реагирующей скважины жидкость начинает охлаждаться в силу существенной разницы температур пласта и расположенных выше горных пород. Контроль за тепловым полем пласта путем замеров температуры на забое добывающих скважин...

Уточнение геологического строения Дачного участка Мутновского...

Мутновское месторождение парогидротерм – одно из наиболее изученных на Камчатке геотермальных месторождений.

2. Термокаротаж (ТК) – измерение температуры по стволу скважины (для решения поставленной цели использовались каротажные диаграммы...

Применение теплового насоса в Ленинградской области

При увеличение температуры воды, уменьшается эффективность ТН и его надежность.

энергоэффективность, тепловой насос, возобновляемые источники энергии., геотермальная энергия, низкопотенциальная энергия, теплоснабжение.

Задать вопрос