Energetika va radioelektronika

Geotermal issiqlikdan foydalanish hisobiga issiqlik quvvatini hisoblash
Reja:

1. 
   Nazariy ma'lumotlar
   
2. 
   Mustaqil ishlash uchun topshiriqlar.
   

RASM - Issiq suv qatlami haqida ma'lumot.
Tabiiy suv qatlamlari sezilarli darajada chuqurlikda bo'lsa, issiqlik manbai suv qatlamida yotadi. Suv omborining bir qismini teshiklar egallaydi (g'ovaklilik koeffitsienti p), qolgan joyni zichligi ρ_r bo'lgan tosh egallaydi.
Keling, suv qatlamining qalinligi (h) uning paydo bo'lish chuqurligidan (z₂) ancha past va shunga mos ravishda butun suyuqlik massasining harorati T₂ga teng. Ishlatiladigan minimal harorat - T₁. Issiqlik manbasining xarakteristikalari quruq tosh uchun bo'lgani kabi aniqlanadi.
T₂ = T_o+ (dT/dz)∙z = T_o +J∙z
E_o/A = C_g∙(T₂ – T₁)
qayerdaki S_g = [r∙ρ_v∙s_v + (1 – r)∙ρ∙_gc_g]∙h.
Q hajmli tezlikda va T₁ dan yuqori θ qiymatda issiqlik chiqarilishini aniqlaylik
Q∙ρ_v∙s_v∙θ = - S_g∙dθ/dt.
E = E_oexr(-t/τ_a),
τ_a = S_g/(Q∙ρ_v∙s_v) = [r∙ρ_v∙s_v+ (1 – r)∙ρ_g∙c_g]h/(Q∙ρ_v∙s_v).
Masala: Qatlam jinsining xarakteristikalari berilgan bo'lsa, z km chuqurlikda h km qalinlikdagi suv qatlamining boshlang'ich t₂ harorati va E₀ (J) geotermik energiyasining miqdorini aniqlang: zichlik ρgr = 2700 kg / m³; g'ovaklilik a%; solishtirma issiqlik quvvati sgr = 840 J/(kg*K). Harorati (dT/dz)°C/km. O'rtacha sirt harorati t₀ 10°C ga teng olinadi. Suvning solishtirma issiqlik quvvati sv = 4200 J/(kg∙K); suvning zichligi ρ=1∙10³kg/m³. F km² sirt tekisligiga nisbatan hisoblang. Rezervuarning minimal ruxsat etilgan harorati t₁=40 °C ga teng bo'lishi kerak. Maydon F = 1 km².
Suv omboriga quyilganda issiqlik energiyasini olishning τ₀ (yil) vaqt doimiyligini va uning sarflanishini V = m³ / (c km²) aniqlang. Dastlab (dE / dτ) τ = 0 va 10 yildan keyin chiqarilgan issiqlik quvvati qanday bo'ladi?

Sozlamalar	Variantlar
h, km	0.8	0.9	1	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	0.8	1	1.2	1.3	1.5	0.9	1.1
z, km	3.5	3	4	2	3	4	2	3	4	2	2	3	4	5	4
a, %	5	4	5	6	7	4	5	6	7	4	5	6	7	4	5
dT/dz°c/km	65	70	75	80	60	65	70	75	80	85	90	70	80	75	80
V, m3/(s∙km2)	1	1.2	1.1	1.3	1.4	1.5	1.4	1.3	1.2	1	1.4	1.5	1.1	1.2	1.3

1-Masala:
Geotermal so‘zi grekchadan geo-yer va thermy–issiqlik so‘zlari bo‘lib, geotermal energiya-yer issiqligi energiyasi deb ataladi. Yer qa’rida juda katta issiqlik miqdori mavjud. Undan juda arzon va ekologik zararsiz bitmas-tuganmas energiya olish mumkin. Hisoblarga ko‘ra, yer bag‘rida to‘plangan issiqlikdan olinadigan energiya, yer yuzidagi hamma organik yoqilg‘i zaxirasidan olnadigan energiyadan bir necha barobar ko‘p ekan. Ammo bu issiqlik energiyasi faqatgina yer ostidagi qaynoq suvlardan olinadi xolos.
Geotermal resuslardan foydalanish uchun ikki xil tushuncha kiritamiz.
Manba harorati T
Harorat gradienti q
Bir birlik masofada harorat oʻzgarishiga teng boʻlgan kattalikka harorat gradienti deyiladi
Q= =
Geotermik resuslar harorat gradientiga ko`ra 3 xil turda tavsiflanadi.

• 
  Gipertermal resusular bunda q>80 °C/km.
  
• 
  Yarim issiqlik resuslar bunda 40
• 
  Normal resusular bunda q<40 °C/km.
  

Geotermik energiya potensialini hisoblash uchun issiqlik energiyasi mavjud boʻlgan suv qatlamining harorati paydo bo`lish chuqurligi va bu qatlamning qalinligi eʼtiborga oladi.
Masala

Qatlam jinslarining berilgan xarakteristikalari uchun 4000 m chuqurlikda τq. Qatlamdan foydalanishning mumkin bo'lgan vaqtini va undan 20 yillik ish boshida va undan keyin olinadigan issiqlik quvvatini aniqlang. Sirt maydoni F = 1,0 km², qatlam jinsining g'ovaklilik koeffitsiyenti a = 5%, qatlam qatlamining solishtirma issiqlik sig'imi Cn = 840 J / (kg ^oK) deb qabul qilinadi.

Berilgan;

Variant	6
Harorat gradiyenti q, ^oS/km	75
Qatlam chuqurligi N, km	4
Qatlam qalinligi b, km	0.7
Quduqni ishlatish boshlanganidan beri yillar n, let	20

Yechilishi

Geotermik mintaqaning turi (q=75 ^oS/km demak) Yarim issiqlik resuslli

Qatlamning ma'lum bir issiqlik mintaqasi uchun issiqlik quvvati

=1*700*(5/100*1000*4180+(1-5/100)*2700*840)=1654,52 M𝐉/°𝐊

Bu yerda: F – sirt yuzasi, km²; b – qatlam qalinligi, m; α – jinslarning g'ovakliligi, ya'ni.; ρs = 1000 kg/m3 – suvning solishtirma og'irligi; Ss =4180 Dj/(kg·oK) – suvning solishtirma issiqlik sig’imi; ρn – jinsning zichlig, ρn=2700 kg/m3; Sn – jinsning solishtirma issiqlik sig'imi.

3. Suv qatlamining boshlang'ich harorati quyidagicha aniqlanadi.

𝛕_𝐪= 𝛕_{𝐨`𝐫𝐭}+𝐪∙𝐇=10+75*4=310 °C,

Bu yerda: τo`rt –10 ^oS deb taxmin qilingan yer yuzidagi o'rtacha harorat; q – ma'lum bir issiqlik maydoni uchun harorat gradyenti, ^oS/km; H – suv qatlamining chuqurligi, km.

4. Suv qatlamining issiqlik quvvati aniqlanadi

𝑷_𝑻=𝑪_𝒒∙( 𝝉_𝒒− 𝝉_𝒎𝒊𝒏)= 1654,52 *(310-40)= 446720.4 M𝑱

Bu yerda: τmin – qatlamning minimal solishtirma issiqligi, 40oS deb qabul qilinadi.

5. Qatlamdan foydalanish vaqti undan issiqlik energiyasini olib tashlash vaqti bilan aniqlanadi :

𝒕_𝟎= = =3958.1𝒚𝒊𝒍

Bu yerda: V – issiqlik olishdagi suvning sarfi, hisoblash uchun 0,1 m³/(s·km²).

6. Ishning boshida qatlamdan olinadigan issiqlik quvvati aniqlanadi:

= · = =113.43 MW;
7. n yillik ishdan keyin suv omboridan olinadigan issiqlik quvvati aniqlandi:


= · = =112.29 MW;