рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Приближенные методы расчета температурных режимов при эксплуатации породных теплообменников

Приближенные методы расчета температурных режимов при эксплуатации породных теплообменников - раздел Производство, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА   Если Принять, Что Вода, Фильтрующая В Породном Теплообмен­Ник...

 

Если принять, что вода, фильтрующая в породном теплообмен­нике, нагревается только за счет тепла, заключенного в его объеме, а потеря тепла в нем компенсируется за счет подпитки теплообмен­ника теплом из окружающих пород, то при самом первом приближе­нии, в соответствии с уравнением теплового баланса имеем

(1.36)

где Gв — объемный расход воды, фильтрующей через породный теплообменник, м3/с;

сb — удельная теплоемкость воды, Дж/ (кг • К);

γв — плотность воды, кг/м3;

Тв - средняя температура воды на выходе из породного теплобменника за время очередного п-го интервала эксп­луатации породного теплообменника, К;

ТВB — средняя температура воды на входе в породный теплообменик за время п-го интервала эксплуатации, К;

Δτп = Δτ1 = Δτ2 = Δτ3 ... — равные интервалы эксплуатации породно­го теплообменника, с;

Vпт — объем раздробленных пород породного теплообмен­ника, м3;

γп — плотность пород породного теплообменника, кг/м3;

cп — удельная теплоемкость пород теплообменника, Дж/(кг-К);

Тпт(п-1) — средняя температура пород в породном теплооб­меннике за время (п-1)-го интервала его эксплуа­тации, К;

ТПТП — средняя температура пород в породном теплооб­меннике за время п-го интервала его эксплуата­ции, К.

При высокой степени разрыхления породного массива в объеме теплообменника можно считать температуру воды на выходе из теп­лообменника, равной температуре его пород, т.е.

Тв = Тпт.

С учетом этого, выражение (1.36) можно представить в виде:

откуда

(1.37)

где

(1.38)

Для самого первого интервала эксплуатации породного теплообменника температура воды на выходе из него будет равна

(1.39)

где Твв1 — температура воды на входе в породный теплообменник в самом начале его эксплуатации, К; Тпто — начальная температура пород в породном теплообмен­нике, К.

Формулы (1.36)-(1.38) являются довольно приближенными, од­нако они позволяют качественно оценить влияние расхода воды и объема породного теплообменника на температуру теплоносителя. Более точные формулы, но тоже приближенные, можно получить, если учитывать условия теплообмена в породном теплообменнике, силы гравитации и трения. С учетом этого для начального периода эксплуатации породного теплообменника (от нескольких дней до нескольких месяцев) дифференциальное уравнение теплового баланса на участке продольной зоны дробления можно записать в виде

(1.40)

где Тв — температура воды на выходе из породного теплообмен­ника, К;

RДP — радиус продольной (вдоль скважины) зоны дробления, м;

ТПT — температура пород в породном теплообменнике, К;

l — переменная длина продольной зоны дробления породно­го теплообменника, м;

Fт — суммарная теплообменная поверхность кусков горной породы в 1 м3 породного теплообменника, м /м ;

(1.41)

dк — средний приведенный диаметр куска горной породы, м; Vк — средний объем куска горной породы, м3; α' — коэффициент нестационарного теплообмена между по­родным теплообменником и окружающим его массивом, Вт/(м2К);

(1.42)

— критерий Кирпичева;

λП — теплопроводность пород, Вт/(м·К);

α"- коэффициент нестационарного теплообмена между теплоносителем и раздробленными породами породного те­плообменника, Вт/(м·К);

(1.43)

Vф — скорость фильтрации теплоносителя в породном теплообменнике, м/с;

τ — время эксплуатации породного теплообменника, час;

qпн — тепловыделение от потерь напора теплоносителя на еди­нице длины скважины в единицу времени, Дж/ (м с);

(1.44)

ν - кинематическая вязкость теплоносителя, для воды при

g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с .

Левая часть выражения

представляет собой теплопроизводительность породного теплообменника. Первое слагаемое правой части характеризует теплопроизводительность породного теплооб­менника за счет его теплообмена с окружающим массивом, второе - за счет теплообмена внутри породного теплообменника, третье — за счет тепловыделения от гидравлических потерь в фильтрационных каналах.

Приведем дифференциальное уравнение (1.40) к виду

Полученное уравнение является линейным неоднородным уравнением первого порядка и его решение, найдем по формуле Эйлера

после интегрирования и алгебраических преобразований общее решение принимает вид

(1.45)

где Тв — температура воды на выходе из породного теплообменника, К;

Твв — температура воды на входе в породный теплообмен­ник, К;

ТПТП — температура пород в начале (по ходу движения воды) породного теплообменника, К;

; (1.46)

; (1.47)

lдр — длина зоны дробления породного теплообменника, м; Ге — градиент температуры по длине породного теплообмен­ника, К/м; если отводящая скважина пробурена под углом β к вертикальной нагнетательной скважине, то

(1.48)

а если нагнетательная скважина состыковывается с отводящей путем искривления ствола последней с постоянным радиусом кривизны RКP то

(1.49)

В последнем случае

(1.50)

где Тптк — температура пород в конце (по ходу движения воды) породного теплообменника, К;

Гг — геотермический градиент, К/м.

Для больших значений времени эксплуатации породных тепло­обменников (годы и десятки лет) дифференциальное уравнение теп­лового баланса имеет вид

(1.51)

где Rс — радиус скважины, м;

τ — время эксплуатации скважины, с.

Уравнение (1.51) легко приводится к линейному неоднородному дифференциальному уравнению первого порядка, поэтому его решение имеет вид

(1.52)

где

; (1.53)

(1.54)

При времени эксплуатации породного теплообменника τ > 5÷10 лет и при достаточно большом расходе воды вторым слага­емым в знаменателе последнего выражения можно пренебречь. В этом случае

(1.55)

 


ТЕМА №2. ПРОМЕРЗАНИЕ СВЯЗНЫХ ПОРОД ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Кольский филиал Петрозаводского государственного университета...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Приближенные методы расчета температурных режимов при эксплуатации породных теплообменников

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Термодинамические параметры земной коры
  Верхняя толща горных пород Земли называется земной корой. Земная кора простирается от поверхности Земли до границы Мохоровичича, которая отделяет земную кору от мантии Земли. Мощ­но

Источники тепла земных недр
  Тепловое поле земной коры формируется в результате процесса теплообмена при наличии источников тепла. Теплообмен в земной коре осуществляется посредством теплопроводности, конвекции

Процессы теплопереноса в недрах Земли
  Как было отмечено ранее, теплообмен в горных породах осуществляется теплопроводностью, конвекцией и излучением. Применительно к задачам горного производства весьма важной является з

Использование тепла земных недр
  Геотермальные ресурсы разделяют на повсеместно распростра­ненные и локализованные. Повсеместно распространенные гео­термальные ресурсы представлены те

Разработка связных пород в период с отрицательными температурами
  В России около 25-30% ежегодных объемов разрабатываемых рыхлых и связных пород на карьерах приходится на периоды года с отрицательными температурами. Еще больший объем земляных ра­б

Месячные колебания температуры внешней среды
  Для определения зависимости изменения температуры в зим­ний период используем значения среднемесячной температуры в данном районе. Обозначим среднемесячные температуры с октября по

Расчет глубины промерзания связанных пород
  Рассмотрим случай промерзания связной породы при открытой разработке месторождений. Сформулируем задачу: на поверхности полупространства в момент времени t=0 устанав

Полное предотвращение промерзания грунта при использовании теплоизоляционных покрытий
  Рассмотрим случай, когда теплоизоляционное покрытие обес­печивает полное предотвращение промерзания грунта. Для определения толщины теплоизоляционного покрытия (d) и

Промерзание грунта на допустимую глубину при использовании теплоизоляционного покрытия
  Для решения данной задачи рассмотрим модель «теплоизоляци­онное покрытие-промерзший грунт-талый грунт», изображенную на рис. 2.3.

Сущность способа и область его применения
  Проведение горных выработок в слабоустойчивых водоносных породах невозможно без специальных мероприятий по их упрочне­нию и понижению водопроницаемости. При строительстве ш

Тепловой расчет формирования одиночного ледопородного цилиндра
  При замораживании вокруг каждой замораживающей колонки формируется температурное поле, изотермы которого представляют собой в плане концентрические окружности. Температура породы не

Параметры образования ледопородных ограждений
  Формирование ледопородных водонепроницаемых ограждений и подпорных стен производят с помощью серии замораживающих колонок, расположенных на равном расстоянии друг от друга. В этом с

Требования к тепловому режиму в подземных выработках
Тепловой режим в подземных выработках характеризуется совокупностью термодинамических параметров воздуха, окружающе­го массива, горной массы, машин и людей. Основными термодинами­ческими

Влияние теплового режима на процессы ведения подземных горных работ
  Влияние теплового режима рудничного воздуха сказывается на производительности труда горнорабочих, обеспечении безопасных условий их труда, поддержании устойчивости горных выработок

Уравнения теплообмена массива с вентиляционной струей в шахтной выработке
  При проветривании возможны следующие случаи взаимодейст­вия вентиляционной струи в шахтной выработке с окружающим мас­сивом: • стационарный режим теплообмена; • не

Теплообмен при проветривании подземных выработок
  Критериальная зависимость для определения параметров теп­лообмена рудничного воздуха со стенками выработок имеет следую­щий вид:

Источники тепла в подземных выработках
  Учет источников тепловыделения в выработках и определение их интенсивности необходимо для составления уравнений теплового баланса, на основании которых производят расчет необходимог

Методы нормализации температурного режима рудничного воздуха
  Мероприятия по нормализации температурного режима руд­ничного воздуха можно разделить на два типа: 1) теплотехнические, основанные на применении различных технически

Проблемы разработки и транспортирования рыхлых и связных пород
  При разработке талых рыхлых и связных пород проблемным является вопрос предотвращения налипания горной массы на рабо­чую поверхность добычного и транспортного горного оборудования и

Термодинамическое разрушение талых рыхлых и связных пород
  Как уже указывалось, что для очистки транспортных сосудов от налипшей горной массы применяют бесконтактный термодинамиче­ский способ. В качестве генератора высокоскоростной газовой

Термодинамическое хрупкое разрушение мерзлых рыхлых и связных пород
  Этот способ разрушения имеет место при термическом бурении скважин в мерзлых породах, а также при термодинамической очист­ке рабочих поверхностей добычного и транспортного горного о

Термодинамическое разрушение мерзлых рыхлых и связных пород путем оттаивания и абляции
  Режим термодинамического разрушения мерзлых рыхлых и связных пород путем оттаивания и абляции имеет место при TTh < 106°С/м в процесс бурения скважин или оч

Техника и технология термодинамического разрушения талых и мерзлых пород при их разработке и транспортировании
  Термодинамическое разрушение талых и мерзлых рыхлых и связных пород применительно к очистке добычного и транспортного горного оборудования от налипшей и намерзшей горной массы в нас

Коэффициенты диффузии
  В выражениях для диффузионных газовых потоков ко­эффициенты молекулярной и турбулентной диффузии являются единственными параметрами, учитывающими свойства среды. Ес­тественно, что э

Общие положения
  Во многих случаях по­лезные результаты могут быть получены более простым инте­гральным методом. Интегральный метод, или метод усредненных характеристик, ос­нован на том фак

Выработка как объект вентиляции
  Характер проявления газодинамических эффектов в горных выработках существенно зависит от характера движения воздуха в последних. Как известно, в практике шахтной аэрологии воздушные

Ограниченные потоки в системе выработок
  Возникающие в выработках с ограниченными воздушными по­токами газодинамические ситуации зависят от режима вентиляции, вида источника (точечный или линейный), характера газовыделения

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги