Нормализация температурного режима в многолетних мерзлых породах

Министерство образования РФ

Санкт-Петербургский государственный горный институт

(технический университет)

кафедра ТТБС

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №8

По дисциплине: Гидроаэромеханика и теплообмен

«Нормализация температурного режима в многолетних мерзлых породах»

Выполнил: студент гр. НГ-01                          Боровиков И.С.

Проверил: ассистент                                        Никишин В.В.

Санкт-Петербург

2004

«Нормализация температурного режима в многолетних мерзлых породах»

Дано:

Длина скважины:

L = 1900 м

Расход воздуха:

V₀ = 29,3 м³/с

Внутренний диаметр КБТ:

d₀ = 0,113 м

Диаметр КБТ:

d = 0,127 м

Диаметр скважины:

d = 0,215 м

Температура в скважине:

Т = 303 К

Коэффициент теплопроводности:

l_п = 3,7 Вт/(м×°С)

Плотность породы (известняк):

r_п = 2600 кг/м³

Теплоемкость породы:

С_п = 1500 Дж/с

Выбрать марку компрессора

Расчетные формулы:

Массовый расход воздуха

Определение коэффициента теплоотдачи для кольцевого пространства:

внутри бурильных труб:

Коэффициент теплопередачи через стенку бурильных труб:

,

где l_Т – коэффициент теплопроводности материала труб = 45,5 Вт/(м×°С)

Коэффициент нестационарного теплообмена

,

где Bi – критерий Био, F₀ – критерий Фурье

,

,

где l_п – коэффициент теплопроводности пород, Вт/(м×°С), t - продолжительность циркуляции (1 – 3 часа), [с]; а_п – коэффициент температуропроводности

,

где С_п – теплоемкость пород, Дж/кг×°С

Коэффициент интенсификации теплообмена:

,

где W_п – активная массовая влажность породы [10 – 20%]

[t] – абсолютное значение температуры очистного агента, °С (-3 ¸ -10)

Определение сокращающие значения r₁ и r₂:

,

где С – удельная массовая теплоемкость воздуха = 1×10³ Дж/кг×°С

Максимальная допустимая температура воздуха:

Необходимая температура воздуха нагнетаемого в бт:

,

Dt_з – прирост температуры очистного агента за счет местного нагрева на забое при работе

,

где Dy – прирост влагосодержания воздуха от температуры, N – мощность, затрачиваемая на забое

Расчеты:

Массовый расход воздуха

Определение коэффициента теплоотдачи для кольцевого пространства:

внутри бурильных труб:

Коэффициент теплопередачи через стенку бурильных труб: