Моделирование теплопереноса в водоносном горизонте при аккумуляции и отборе тепловой энергии

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Авторы:

Д.В. Рудаков, доктор технических наук, старший научный сотрудник, Государственное высшее учебное заведение „Национальный горный университет“, профессор кафедры гидрогеологии и инженерной геологии, г. Днепропетровск, Украина

И.А. Садовенко, доктор технических наук, профессор, Государственное высшее учебное заведение „Национальный горный университет“, заведующий кафедрой гидрогеологии и инженерной геологии, г. Днепропетровск, Украина

А.В. Инкин, кандидат технических наук, доцент, Государственное высшее учебное заведение „Национальный горный университет“, доцент кафедры гидрогеологии и инженерной геологии, г. Днепропетровск, Украина

З.Н. Якубовская, кандидат технических наук, Государственное высшее учебное заведение „Украинский государственный химико-технологический университет“, доцент кафедры физики, г. Днепропетровск, Украина

Реферат:

Сезонная неравномерность потребления и ограниченность запасов природных энергоносителей в Украине приводит к необходимости поиска нетрадиционных способов добычи и хранения тепловой энергии. В сформировавшихся горно-геологических и климатических условиях страны снижение энергетических нагрузок может быть достигнуто за счет создания систем подземного аккумулирования теплоносителей. Эти системы обеспечат отопление, горячие водоснабжение и кондиционирование инженерных сооружений за счет сохранения летнего тепла и зимнего холода в водоносных пластах. Эффективность применения данной геотехнологии должна быть обоснована численным моделированием фильтрации и теплопереноса в пласте, используемом в качестве коллектора.

Цель работы. Обоснование применения данной геотехнологии математическим моделированием фильтрации и теплопереноса в водоносном горизонте, который используется как коллектор нагретой и охлажденной воды. Вычислительная реализация математической модели была выполнена с помощью программы ModFlow 2009 (Schlumberger W.S.). Тестирование модели выполнено на основе аналитического решения задачи радиального теплопереноса. Максимальные отклонения между профилями температуры, рассчитанными двумя методами, не превышают 2 °C (менее 10% от разности температур) и характерны только для зоны раздела теплой и холодной воды (в полосе шириной 15–20 м). С течением времени отклонение между численным и аналитическим решением не возрастает. Оцененная погрешность модели может считаться приемлемой для решения практических задач.

На основе численного анализа теплового баланса установлено, что к моменту завершения закачки в водоносном горизонте остается более 98% тепла, поступившего через скважину, в диапазоне реальных значений коэффициента теплопроводности пласта. Показано, что суммарные потери тепла через кровлю и подошву в период закачки, для принятых исходных данных, отличаются незначительно. Более заметны отличия между потерями тепла в течение следующего периода: после паузы и последующей откачки. Так, в результате откачки эквивалентного объема воды, с тем же дебитом и в течение того же периода, через скважину удается отобрать от 62 до 74% исходной тепловой энергии, в зависимости от значений коэффициента теплопроводности пласта.

Список литературы / 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.

Files:
2012_01_rudak
Date 2013-02-18 Filesize 377.51 KB Download 666

Посетители

3475084
Сегодня
За месяц
Всего
381
36732
3475084

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Архив журнала по выпускам 2012 Содержание №1 2012 Разработка месторождений полезных ископаемых Моделирование теплопереноса в водоносном горизонте при аккумуляции и отборе тепловой энергии