地热资源开发利用实务全书(2005) [复制链接]

前 言 bn*SLWWQ.3  
地热资源利用已有数千年的历史但是具有一定规模的开发地热能并用来发电供暖以及工农业等利用则始于20世纪20世纪70年代初期全球出现石油危机再加上自然环境日趋恶化常规能源储量日渐减小许多国家为寻找可替代能源掀起了一个以开发新能源和可再生能源的热潮地热能以资源覆盖面广对生态环境污染小运营成本低等优势而受到人们的青睐我国地热能的勘探开发和利用也随之兴起 d-%bRGo/  
我国地热工程技术的发展经历了三代技术第一代技术是地热地质技术即以地热地质勘探为主体以简单的直接利用为标志如洗浴生活热水的直接利用等第二代技术是工程热物理技术即工程热物理专家介入后以换热器热泵等地热利用设备的出现为标志 L<dJWxf?D  
第三代技术是集约化功能技术是20世纪90年代后期发展起来的它是面向工程对象通过地上地下工程一体化设计平台实现各种热资源设备工艺参数整体优化组合和整个利用系统功能达到最佳的现代化地热工程技术 ,/%@:Fh4  
为了促进地热资源开发利用技术水平的提高我们特组织有关专家学者编撰了本书全书分为地热学基础知识地热资源开发利用概论地热资源地质勘查地热井施工技术地热农业利用地热工业利用地热温泉利用地热旅游和地热电站中低焓地热工程技术地热系统的防腐防垢与选材及工程费用分析地热资源数据系统相关标准规范及相关法律法规内容全面新颖 L[s7q0 F`l  
本书在编撰过程中参考了相关资料在此一并表示感谢由于编者水平有限书中难免有不足之处恳请广大专家学者批评指教

地壳的热力场是由放热和吸热热源的强度和分布地层的热力学性质及其变化规律以及地表的温度决定的热源的强度及分布影响着地壳中发生的构造变动火山作用和地质年代范围内的其它变幻无常的作用因此阐明地壳和上地幔地热场在揭示地球的这些作用和热平衡机制方面具有重要的意义 ZsnFuk#W  
地壳和地球的热力场总的来说系来源于内部的行星和外部的宇宙作用放射性元素的衰变潮汐的摩擦弹性应力的松弛重力分异结晶作用和多形转化电子层的重新排列相转换化学反应都属于放热的内部作用在内部作用中链锁反应是不存在的因为地球深部的密度和压力低于保证进行这种反应的临界值宇宙辐射太阳辐射太阳星体及银河系的微粒辐射和其它辐射属于外部热源 p<[gzmU9\b  
为了确定地球的热状态最重要的是要掌握地球深部各种作用所释放出来的热能的标准数值以及地球丧失能量的多少大多数人认为地壳和地幔层所含放射性元素的衰变是整个内部热源的最主要来源这些放射性元素的含量和分布系根据测量处在地壳最上部的岩石和陨石的资料以及根据计算地球内部所释放出来的热量来估计的 -6KNMk  
根据行星中发散的总热量的计算和许多研究者的实验资料地球深部放射性元素的含量随深度的增加而减少有关放射性元素随地球半径作规律性分布的准确资料暂时还没有但大多数人认为这些元素集中在接近地球表层的数百公里厚的岩层内在这种情况下不必要老是统计沉积岩层中放射性元素的含量据推测在地球存在的早期阶段放射性元素在整个星球是均匀分布的后来随着物质的重力分异和地壳的形成放射性元素便集中于上层

放射性热在地球能量平衡中的强度和所占的比例以及热源的分布在地球发展过程中都是变化的在地球存在的各个不同阶段放射性热的析出主要是靠长半衰期的238UAc235U232Th40K和短半衰期的10B26A136Cl60Fe放射性同位素的蜕变进行 Sj(5xa[  
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的短半衰期放射性同位素主要在地球发展早期阶段的能量平衡中有重要的意义然而如果考虑到B..彼契尔尼柯夫和B.H.达赫诺夫假说由于宇宙极强的辐射在地球历史的任何阶段各种各样半衰期的同位素是都可以形成的 O-uno{Fd*  
与行星发展同时地球深部放射性热的产生热流密度及温度都曾发生过变化按E.A.留比莫娃的计算热流古密度从2.1102变到12.6102瓦/米2地热向地表的流动差不多是在整个上地幔直到700公里的深度内进行的因此靠近地表的热流却有着深部的成因并反映了上地幔深部地层的状态特点 qp##>c31X  
如果不考虑消耗在相转换上的热量地球在45亿年中通过热传导失去的热量等于0.31031焦耳放射性元素总的释放热达到0.621031焦耳均质地球的分层密度较大的地核和密度较小的地壳的形成能释放出1.52.01031焦耳的能量或者51021焦耳/年这是完全可以与放射性衰变产生的热能相比拟的放射性热和重力作用产生的热能的强度等于351012瓦这些类型的能量在地表可产生的热流密度为6.9102瓦/米2 t@"i/@8x$  
潮汐摩擦引起地球旋转减慢而产生的热流密度为1.05102瓦/米2一直到现代潮汐摩擦产生的热量相当于放射性热的1030﹪因此能量的大部分分散在海洋之中[205]潮汐摩擦能在逸散到薄的粘结层中时具有重要的意义这种粘结层分布在深100公里处并具有降低地震波传播速度的特点在这种地层里潮汐摩擦可以极大地促使温度的升高若地层的粘滞性在水平方向上有所变化温度可以在几十几百度范围内变动温度的升高可以导致地层局部的熔化E.A.留比莫娃根据理论研究得出结论温度的变动引起热弹性的切向和径向应力大大地超过上地幔中组成地幔物质的强度 :)*+aS"  
陨石及陨尘向地球降落的过程对地球表面有少量的加热陨石和陨尘增加了地球的体积和质量由于惯性的瞬间变化旋转速度的减缓释放出功率为1.461012瓦的能量地表面积为51014米2这时产生的热流密度为0.29102瓦/米2在宇宙坠落物质的重力作用下发生的绝热压缩对地球开始和以后的温度有相当大的影响或依初始条件而有着各种不同的影响

 

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