АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОГО МЕТОДА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ

Abstract

Проведено численное моделирование процессов теплопереноса в каскаде термосифонов, представляющих собой систему извлечения геотермальной энергии с больших глубин. Предложена математическая модель теплопереноса в слое теплоносителя на нижней крышке термосифона и паровом канале, отличающихся от известных упрощенным описанием комплекса теплофизических процессов, протекающих в зонах испарения, транспорта и конденсации термосифона. Целью исследования является разработка упрощенного метода расчета температурных полей в каскаде термосифонов, обеспечивающего возможность проведения опытно-конструкторских работ по созданию систем извлечения геотермальной энергии на основе каскада термосифонов. Краевая задача математической физики решалась методом конечных разностей. Показана возможность анализа основных характеристик – температур – в рамках модели «эффективной» теплопроводности, коэффициенты переноса которой могут быть определены экспериментально. Установлена возможность переноса теплоты с больших глубин с «эффективностью», достаточной для достижения в системе теплоснабжения температур около 330 К в условиях полной теплоизоляции внешнего контура (поверхностей термосифона). Полученные результаты являются базой для дальнейшего развития моделей и методов анализа процессов извлечения геотермальной энергии с больших глубин с использованием каскада последовательно работающих термосифонов. По результатам полученных теоретических следствий сформулированы основные направления экспериментальных исследований с целью обоснования сделанных по результатам численного анализа выводов. Результаты численного моделирования дают основания для вывода о перспективности дальнейшей (экспериментальной и теоретической) разработки метода извлечения геотермальной энергии с больших глубин залегания грунтовых вод с использованием каскада термосифонов большой высоты.