Hidrológiai tájékoztató, 1990

2. szám - DIPLOMATERV PÁLYÁZATOK - Piukovics Gábor: Hévízkút hőmérséklet-viszonyait befolyásoló tényezők

megelőző öt nap csapadékösszege 11 mm alatt maradjon. Az eredmény 66,04%, ami a napi átlaghőmérséklettel vizsgált változatok között a legnagyobb. Megállapítható, hogy a csapadékváltozók kiszűrése az adatsorból egy szorosabb korrelációt eredményez, aminek magyarázata a következő: — a hőmérsékleti változók hatása a vízfogyasztásra lineáris jellegű, míg a csapadékváltozók a vízfogyasztást nem lineárisan befolyásolják. (Egy későbbi vizsgálat tárgyát képezheti a csapadékváltozók hatása a vízfogyasztásra, például úgy, hogy a napi lehullott csapadékmagasság szerint osztályközöket veszünk fel.) A következő lépésben megvizsgáltuk, hogy létezik-e olyan hőmérsékleti küszöbérték, amely alatt a hőmérsékletnek vízfogyasztást befolyásoló hatása nem jelentős, és amely felett a hőmérséklet emelkedésével a vízfogyasztás lineárisan emelkedik. A vizsgálat eredménye: 15 CC hőmérsékleti küszöb alatt a hőmérsékletnek vízfogyasztást befolyásoló hatása csekély, a korrelációt kifejező értékek 2—3°/

0-ra adódtak. A 15 °C fölé eső értékek esetén az eredmények 55,16% és 62,8% között változtak, ami azt jelzi, hogy bizonyos fokú linearitás tapasztalható, de valamilyen hatás az eredményeket „lerontja". Ez lehet például az is, hogy a hőmérsékleti adatokat úgy kellett volna feldolgozni, hogy a „normál" hőmérsékleti tartomány (pl. 15—25 °C esetén megtartjuk a linearitást, az ennél nagyobb, illetve kisebb hőmérsékleti tartományban valamely konverziót alkalmazva más és más potenciális vízfogyasztással számolunk. 3. Összefoglalás, javaslatok a kutatómunka fejlesztésére Az adatok alapján a legszorosabb korrelációt a Budapesten 12 órakor mért napi hőmérséklettel és a napi csapadékhatástól megszűrt — a munkanapokra vonatkozó — adatsorra kaptuk. Az összefüggés a következő: Y = 8898,727 + 527,428 T(l) + + 445,326 T(5) — 222,14 CS(5) ahol az egyes változók jelentése: Y = előrejelzett napi vízfogyasztás a DMRV jobbparti regionális ágára (m

3/d), T(l) = a Budapesten 12 órakor mért hőmérséklet a vizsgált napon (°C), T(5) = a vizsgált napot megelőző öt nap átlaghőmérsékleteinek átlaga (°C), CS(5) = a vizsgált napot megelőző öt nap csapadékösszege (mm). _ Az ismertetett vizsgálatokat az ország különböző területén érdemes végezni, ezt bizonyítja a különböző vízszolgáltató vállalatok szakembereinek e témakörben végzett eddigi munkássága is. Hévízkút hőmérséklet-viszonyait befolyásoló tényezők* PIUKOVICS GABOR MTA Bányászati Kémiai Kutatólaboratóriuma, Miskolc-Egyetemváros Bevezetés A geotermikus energiával való ésszerű gazdálkodás az energiatermelés fizikai alapjainak minél alaposabb ismeretét és a feltárt összefüggéseknek a mérnöki gyakorlat számára alkalmas formában történő megfogalmazását igényli. Az egyik lényeges kérdés a hévízkutakból kitermelt víz hőmérséklet-eloszlásának, a lehűlést befolyásoló tényezők hatásmechanizmusának meghatározása. A feladat Ramey-féle megoldása A fizikai folyamat lényege: — a termelőcsőben egydimenziós, hengerszimmetrikus, turbulens áramlással függőleges konvektív hőtranszport alakul ki; — a kútszerkezetben radiális irányú hőátadás, amely a folyadék és a termelőcsőfal között kényszerkonvekció, a csőfalakon, cementpaláston és a kút kőzetkörnyezetén át hővezetés, az esetlegesen folyadékkal kitöltött gyűrűstérben természetes konvekció jelentkezik; — a kút egy hozzávetőlegesen 70—75 napos kezdeti időszakban fokozatosan melegíti fel a kőzet környezetét, enneík teljes 'kifejlődéséig fokozatosan növekszik a kútfejen a kitermelt víz hőmérséklete. A belső energia mérlegegyenletét erre a rendszerre először Ramey alkalmazta és oldotta meg. Eredetileg besajtoló kutakra adott megoldást, amelyet többen módosítottak termelőkutak esetére is általánosítva. A végeredmény a mélység menti hőmérséklet-eloszlásra: T

v = Tc + mz+ mA I 1 — e *i Az MHT 1888/89. évi Diplomaterv pályázatán egyetemi kategóriában III. helyezést nyert diplomamunka kivonata. m CV(FC -\-RiiUibfi

o) 2jtRibUibk ahol m = tömegáram, c

v = víz fajhője, 1c — kőzet hővezetési tényezője, R

L

B = termelőcső belső átmérője, U,

b = kútszerkezet hőátbocsátási tényezője, m = geotermikus gradiens, z = mélység, H = kút talpmélysége, A — mélységi tényező, f,„ = a kút körül kifejlődő felmelegedett kőzetpalást időbeli változását veszi figyelembe. Ramey képlete olaj- és gázkutakra 1 °C-on bélül egyezett a mérési eredményekkel. Hévízkutaknál lényegesen nagyobb, esetenként 10—12 °C-os eltérések is adódtak. Ennek az ellentmondásnak a feloldására vállalkoztam és a számítógépes szimuláció eredményeit elemezve, az eltérés a következő okokra vezethető vissza. A számítási módszer továbbfejlesztése A hévízkutak gyakran 200—300 m-es mélységközben csapolnak meg különböző hőmérsékletű vízadó rétegeket, ezek vize összekeveredik s a legfelső megnyitott réteg fölött alakul ki az a homogén hőmérséklet, amelyet peremfeltételként véve, az eredeti differenciálegyenlet megoldható. Így egy korrigált „talphőmérséklet" és „mélység" kerül a Ramey-megoldásban szereplő igazi talpmélység és az ottani tárolóhőmérséklet helyére: n 2h,zi í = í T = To + m n 2hi 4 = 1 9