A Magyar Hidrológiai Társaság II. Országos Vándorgyűlése II. kötet, Hidrogeológia (Pécs, 1981. július 1-2.)

DR. BOBOK ELEMÉR: Hévízkutak termikus veszteségeinek számítása

HÉVIZKUTAK TERMIKUS VESZTESÉGEINEK SZÁMÍTÁSA Dr. Bobok Elemér Nehézipari Műszaki Egyetem Olaj termelési Tanszék Miskolc A hévizkutak vizének hőmérséklet-eloszlását számítjuk egy olyan továbbfejlesztett módszerrel, amelyben figyelembe vesszük, hogy a geotermikus gradiens és a kőzetkömyezet hővezetőképessége változik a mélységgel, s hogy a termelőcső érdessége is befolyásolja a hőátadási tényező értékét. Megvizsgáljuk, hogyan függ a kifolyó viz hőmérséklete a hozamtól, az üzemeltetés időtartamától s a termelőcső hőszigetelésétől. A termálkutakból kitermelt héviz hőmérséklete, s ezzel belső energiatartalma a megcsapolt rezervoártól a kútfejig tartó uton jelentősen csökkenhet. Ennek oka, hogy a kútban felszálló héviz hőmérséklete nagyobb, mint a kutat körülvevő kőzettesté, s a hőmérséklet-inhomogenitás hatására a belső energia radiális irányú árama alakul ki a kuttól a távolabbi kőzettömeg felé. Ez a belső energia áram túlnyomórészt konduktiv, ám a nagy porozitású és permeabilitásu pleisztocén üledékekben konvektiv áram is kifejlődhet. A termálvíz energiavesztesége következtében a kut kőzetkörnyezete fokozatosan fölmelegszik, a hőmérsékleti mező inhomogenitása csökken, vele a belső energia árama is. így a kifolyó héviz hőmérséklete a beindítás után fokozatosan növekszik, mig az egész rendszer stacionárius állapotba nem kerül. Ezt az időben változó termikus kölcsönhatást vizsgáljuk a következőkben, elsősorban a lehűlés mértékét befolyásoló tényezőket elemezve. Termálkútjaink legtöbbször 1800-2000 m mélységből 100-110 °C hőmérsékletű rezervoár rétegvizét hozzák felszínre, amely esetenként 12-19 °C-kal lehűl. Ez a belső energia veszteség erősen rontja a kut fűtésre hasznosítható kapacitását. Energiatakarékossági szempontból fontos a hévizkutak termikus veszteség-mechanizmusának minél pontosabb megismerése és a feltárt összefüggéseknek a műszaki gyakorlat számára használható megfogalmazása. Egy hévízkút szokásos kiképzését mutatja az 1. ábra [l] . Ennek felnagyított részletén látható az az ellenőrző felület, amelyre vonatkozóan felírjuk a belső energia mérlegegyenletét [2] .A jelenség vizsgálatára - a geometriai elrendezésre figyelemmel - olyan hengerkoordinátarendszert veszünk, amelynek z-tengelye egybeesik a kut szimmetriatengelyével. A z = 0 pont a felszínhez kötött, s a pozitív z irány függőlegesen lefelé mutat. Mielőtt az adódó differenciálegyenletek megoldásához kezdenénk, néhány egysze12