Рғақ тау жынысының және табиғи су қабатының құрамының анализі.

Құрғақ тау жыныстары. Нақты тау жынысының массасы беттен алыс емес жерде орналасқан қабықтан қалыңдау жерде орналасқан деп алатын болсақ. Тау жыныстарының тығыздығы меншікті жылусыйымдылығы , қарастырып отырғын массивтің көлденең қимасының ауданы . Біртекті материал үшін конвекция болмаған кезде температура көлденең артады. Егер де Жер беті бойымен өсетін болса, онда

(15.1)

Минималды мүмкін темпертура тереңдік -ге сәйкес келеді десек, онда

(15.2)

температурасында, тереңдігінде, қалыңдығындағы пайдалы жылу сақтауы :

(15.3)

Таулы топырықтың толық пайдалы жылу сақтауы тереңдікке дейін бірдей болады:

(15.4)

– денасатын орташа мүмкін температура - ге тең деп аламыз:

(15.5)

Бұл жағдайда . Мұндағы қабаттарының арасындағы тау жыныстарының жылу сыйымдылығы:

(15.6)

(15.4) формуладан

(15.7)

Меншікті жылусыйымдылығы , тығыздығы , көлемдік шығыны болатын – денасатын температураға пропорционал, су ағыны көмегімен жылу жыныстардан бірқалыпты шығыды деп қарастырамыз. Бұл ұдайы процессте су температурасы -ге дейін жетеді.

Сонымен,

(15.8)

(15.9)

Және

(15.10)

Жылудың сақталуы , осыдан аламыз

(15.11)

(15.12)

Бұндағы тұрақты температура мынаған тең болады:

(15.17)

15.1 мысал.

1) 7 км тереңдіктегі 1 км²- ге шаққандағы құрғақ тау жынысының (гранит) пайдалы жылу сақтауын есептеу. Қабылдаймыз: температуралық градиентті , минималды мүмкін температура 140 К,

2) болғанда, судың жылуөткізгіштік қасиетін қолданған кездегі тұрақты уақыт шамасы неге тең?

3) Жылуды шығарудағы бастапқы жылдамдық және 10 жылдан соң?

Шешуі:

1) 7 км тереңдікте температурасы температурасын 280 К-ге артық. 140К- дегі минималды мүмкін температурасы 3,5 км тереңдікте температурасынан артады. (15.7) формуласынан шығады:

2) (15.3) формуласына сан мәндерін қойып, шығарамыз:

3) (15.12) формуласынан аламыз:

Табиғи су тасушы қабаттары. Аса тереңдікте жататын табиғи су қабаттары кезінде жылу көзі су қабатының ішінде болады.(15.3 сурет)

Қабаттың жартысы сумен толтырылған қуыстардан, ал қалған бөлігі тығыздығы болатын тау жыныстарынан тұрады. Су қабатының қалыңдығы оның көлбеу жатуындағы тереңдігінен өте аз деп алсақ және барлық сұйықтықтың массасының температурасы дейміз. Минималды пайдалы температура -ге тең. Жылу көзінің сипаттамасы құрғақ тау жыныстарына секілді аламыз:

(15.18)

(15.19)

Мұндағы,

(15.20)

- ден жоғары болатын мөлшері , көлемдік жылдамдығы болғандағы (15.8) формуласына ұқсаттыра отырып, жылуды анықтаймыз:

(15.21)

Осылайша,

(15.22)

(15.23)

(15.24)

15.2 мысал

1) Температуралық градиенті , меншікті жылусыйымдылығы 840 Дж/(кг К), жыныс тығыздығы 2700 кг/м³, кеуектілігі 5%, қалыңдығы 0,5 км, көлбеулік тереңдігі 3 км және температурасы асатын су қабатының бастапқы температурасын және 1 км² шаққандағы жылу сақталуын анықтау. Орташа температура деп есептейміз.