Ссылка для цитирования: Половников В.Ю., Шелемехова С.Д. Снижение теплопритоков к геотермальным теплообменникам в условиях длительной эксплуатации // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – №9. – С. 18-24.

Актуальность исследования обусловлена колоссальным энергетическим потенциалом геотермальной и петротермальной энергетики. Он призван стимулировать проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области геотермальных технологий. Развитие технологий использования геотермальной и петротермальной энергии в РФ тормозится рядом обстоятельств. Основными сдерживающими факторами являются: конкуренция со стороны традиционной энергетики, проблемы с законодательной базой и отсутствие актуальных направлений исследований и разработок. В настоящее время имеет место отставание России в области освоения геотермальных ресурсов от соответствующего мирового уровня развития. Цель: оценка влияния конденсации в конструкции геотермального теплообменника на изменение теплопритоков к нему. Объект: типичная конструкция геотермального теплообменника, состоящего из металлического трубопровода и обсадной цементной колонны. Полость между трубопроводом и обсадной колонной заполнена засыпкой из увлажненного песка. Методы. Численный анализ процессов переноса тепла выполнен с применением обоснованной разностной сетки и шагов интегрирования по времени. Обоснованность и достоверность результатов численного анализа температурных полей в зонах размещения геотермальных теплообменников следует из проведенных проверок используемого метода на сходимость и устойчивость решений на множестве сеток, выполнения условий баланса энергии на границах области расчета, а также подтверждается сравнением результатов с данными других авторов. Использовался метод конечных разностей и неявная разностная схема. Особенностями решения задачи являлись разрыв значений теплофизических свойств на границах разделов и наличие нелинейного члена в граничном условии. Результаты. Проведено численное исследование влияния конденсации пара в конструкции геотермального теплообменника на снижение теплопритоков в рассматриваемой системе. Выявлено, что конденсация пара приводит к снижению теплопритоков на 4,55–31,19 %. Показано, что применение даже сравнительно простых моделей теплопереноса позволяет прогнозировать изменение теплопритоков к геотермальному теплообменнику в условиях конденсации пара в его конструкции при длительной эксплуатации.