Задача 3. Определить начальную температуру t0 и количество геотермальной энергии Еo (Дж)

Определить начальную температуру t₀ и количество геотермальной энергии Е_o (Дж) водоносного пласта толщиной h=1 км при глубине залегания z=4 км, если заданы характеристики породы пласта: плотность р_гр = 2700 кг/ м³; пористость а = 5 %; удельная теплоемкость С_гр =840 Дж/(кг· К). Температурный градиент (dT/dz) =70 °С /км

Среднюю температуру поверхности t_ср принять равной 10 °С. Удельная теп­лоемкость воды С_в = 4200 Дж/(кг · К); плотность воды ρ= 1·10³ кг/м³. Расчет произвести по отношению к площади поверхности F = 1 км². Минимально допусти­мую температуру пласта принять равной t₁ =40 ° С.

Определить также постоянную времени извлечения тепловой энергии τ_o(лет) при закачивании воды в пласт и расходе ее V =0,1 м³/(с·км²). Какова будет тепло­вая мощность, извлекаемая первоначально (dE/dτ)_τ=0 и через 10 лет (dE/dτ)_τ=10 ?

Решение Определим температуру водо­носного пласта перед началом его эксплуатации: T₀=T_ср+(dT/dz)·z=10+65·3,5=237,5 °С=510,5 K   Теплоемкость пласта С_пл (Дж/К) можно определить по уравнению: C_пл=[α·ρ_в·C_в+(1-α)·ρ_гр·C_гр]·h·F= =[0,05·1·10³·4200+(1-0,05)· 2,7·10³·840]· 700·1·10⁶=(210000+2154600)· 1000·1·10⁶= =236460·10¹⁰ Дж/К=2,36·10 ¹⁵ Дж/К   Тепло­вая мощность, извлекаемая первоначально Е_o (Дж): E₀=C_пл·(T₂-T₁)= 236460·10¹⁰ ·(290-70)= = 52021200· 10¹⁰ Дж= 52,02·10 ¹⁶ Дж [ ]=Дж  

Дано: h=0,7 км

z=3,5 км

р_гр = 2700 кг/ м³

λ_гр =2 Вт/(м·К)

а = 5 %

С_гр =840 Дж/(кг· К)

(dT/dz) =65 °С /км

T_ср=10 °С

С_в = 4200 Дж/(кг · К)

ρ= 1·10³ кг/м³

F = 1 км²

t₁ =40 ° С

V =0,1 м³/(с·км²)

1) τ=0 лет

2) τ=10 лет

Найти: t₀, Е_o, τ_o

Постоянную времени пласта τ₀ (возможное время его использования, лет) в случае отвода тепловой энергии путем закачки в него воды с объемным расходом V (м³/с) можно определить по уравнению:   τ₀=C_пл/(V·ρ_в·С_в) = c = 181 года

МВт

МВт

Ответ: начальная температура t₀ = 290 °С, тепловой потенциал к началу эксплуатации Е_o=52,02· 10 ¹⁶ Дж, возможное время использования пласта τ₀=181 года; тепловая мощность, извлекаемая первоначально МВт, через 10 лет 136,733 МВт.

Заключение

В ходе выполнения данной расчетно-графической работы я ознакомился с основными способами использования возобновляемых источников энергии. Изучил способы преобразования солнечной, геотермальной энергии и энергии перепадов поверхностных и глубинных вод. Определил площадь поверхности приемников солнечных лучей, расход теплой воды океанической ТЭС, а также определил начальную температуру и количество геотермальной энергии водоносного пласта. Улучшил навыки работы с технической литературой.

Список литературы

1. Умбетов Е.С., Живаева О.П. Основы использования возобновляемых источников энергии и энергосбережение. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ № 1,2 для студентов специальности 5В081200-Энергобеспечение сельского хозяйства. – Алматы: АУЭС, 2013.- 13 с.

2. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / П.П. Безруких, Ю.Д. Арбузов, Г.А. Борисов и др. - СПб.: Наука, 2002.

3. Твайделл Д. Возобновляемые источники энергии/Д.Твайделл, А.Уэйр. - М.: Эиергоатомиздат, 1990.

Дата добавления: 2015-10-16