Науковий вісник НГУ

Моделювання теплопереносу у водоносному горизонті при акумуляції і відборі теплової енергії

Рейтинг користувача:  / 1

Деталі

Категорія: Розробка родовищ

Останнє оновлення: Вівторок, 19 лютого 2013, 09:26

Опубліковано: П'ятниця, 16 листопада 2012, 11:44

Перегляди: 5857

Автори:

Д.В. Рудаков, доктор технічних наук, старший науковий співробітник, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, професор кафедри гідрогеології та інженерної геології, м. Дніпропетровськ, Україна

І.О. Садовенко, доктор технічних наук, професор, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, завідуючий кафедрою гідрогеології та інженерної геології, м. Дніпропетровськ, Україна

О.В. Інкін, кандидат технічних наук, доцент, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, доцент кафедри гідрогеології та інженерної геології, м. Дніпропетровськ, Україна

З.М. Якубовська, кандидат технічних наук, Державний вищий навчальний заклад „Український державний хіміко-технологічний університет“, доцент кафедри фізики, м. Дніпропетровськ, Україна

Реферат:

Сезонна нерівномірність споживання і обмеженість запасів природних енергоносіїв в Україні призводить до необхідності пошуку нетрадиційних способів збереження і добичі теплової енергії. У гірничо-геологічних і кліматичних умовах країни зниження енергетичних навантажень може бути досягнуте за рахунок створення систем підземної акумуляції теплоносіїв. Ці системи забезпечать опалювання, гаряче водопостачання і кондиціонування інженерних споруд за рахунок збереження літнього тепла і зимового холоду у водоносних пластах. Ефективність застосування цієї геотехнології має бути обґрунтованою чисельним моделюванням фільтрації і теплоперенесення в пласті, що використовується в якості колектора.

Обчислювальна реалізація математичної моделі була виконана за допомогою програми ModFlow 2009 (Schlumberger W.S.). Тестування моделі виконано на основі аналітичного рішення задачі радіального теплоперенесення. Максимальні відхилення між профілями температури, розрахованими двома методами, не перевищують 2 °C (менше 10 % від різниці температур) і характерні тільки для зони розділу теплої і холодної води (у смузі шириною 15–20 м). Із часом відхилення між чисельним і аналітичним рішенням не зростає. Оцінена похибка моделі може вважатися прийнятною для вирішення практичних завдань.

На основі аналізу теплового балансу встановлено, що до моменту завершення закачування у водоносному горизонті залишається понад 98% тепла, що надійшло через свердловину, у діапазоні реальних значень коефіцієнта теплопровідності пласта. Таким чином сумарні втрати тепла через покрівлю і підошву в період закачування, для прийнятих початкових даних, відрізняються несуттєво. Помітніші відмінності між втратами тепла впродовж наступного періоду: після паузи і подальшого відкачування. Показано, що в результаті відкачування еквівалентного об’єму води з тим же дебітом і впродовж того ж періоду, через свердловину вдається відібрати від 62 до 74% початковій тепловій енергії, залежно від значень коефіцієнта теплопровідності пласта.

Список літератури / References:

1. Аренс В.Ж. Физико-химическая геотехнология: Учеб. пособие / Аренс В.Ж. – М: Издательство Московского государственного горного университета, 2001. – 656 с.

Arens, V.Zh. (2001), Fiziko-khimicheskaya geotekhnologiya [Physical and Chemical Geotechnology], Tutorial, Izdatelstvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, Moscow, Russia, 656 p.

2. Снайдерс А.Л. Подземное аккумулирование тепла и холода в водоносных слоях / А.Л. Снайдерс, О.А. Потапова // АВОК. – 2001. – № 3. – С. 30–37.

Snaiders, A.L. and Potapova, O.A. (2001), “Underground Accumulation of Heat and Cold in Aquifers”, AVOK, no.3, pp. 30–37.

3. Бэр Я. Физико-математические основы фильтрации воды / Бэр Я., Заславски Д., Ирмей С. – М.: Мир, 1992. – 451 с.

Bear, J., Zaslavsky, D. and Irmay, S. (1992), Fiziko-matematicheskiye osnovy filtratsyi vody [Physical Principles of Water Percolation], Мir, Moscow, Russia, 451 p.

4. Гончаров С.А. Термодинамика: Учебник / Гончаров С.А. – М: Издательство Московского государственного горного университета, 2002. – 440 с.

Goncharov, S.A. (2002), Termodinamika [Thermodynamics] Textbook, Izdatelstvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, Moscow, Russia, 440 p.

5. Bundschuh, J. and Suarez, Mc.A. (2010), Introduction to the Numerical Modeling of Groundwater and Geothermal Systems: Fundamentals of Mass, Energy and Solute Transport in Poroelastic Rocks, CRC Press, 522 p.

6. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика / Шестаков В.М. – М.: КДУ, 2009. – 336 с.

Shestakov, V.M. (2009), Hydrogeodinamika [Hydrogeodynamics], KDY, Moscow, Russia, 336 p.

7. Фрид Ж. Загрязнение подземных вод / Фрид Ж. – М.: Недра, 1993. – 304 с.

Fried, J. (1993), Zagriaznenie podzemnykh vod [Groundwater Pollution], Nedra, Moscow, Russia, 304 p.

2012_01_rudak
2013-02-18  377.51 KB  1202

• < Попередня
• Наступна >