测量地壳热传导率的实验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种测量地壳热传导率的实验方法，高温水在埋设地下的热交换泵内循环；推算地热交换的放热量；计算地壳的热传导率；计算交换泵的埋设长度。用于实验该方法的实验装置，该装置包括有一热交换泵；与热交换泵于地面进行连通的连通泵；在连通泵设置至少一加热器、循环泵及测量水循环量的流量计；在该热交换泵的入口一侧布置入口水温计；布置在热交换泵出口一侧的出口水温计；及数个的热交换泵的外侧以垂直方向设置的地热温度计。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于测量地壳传导率的实验方法及进行此实验的装置。本专利技术的另一主要目的是提供一种能利用此方法的实验装置。本专利技术的地壳热传导率的实验方法是将从地热得到的高温水循环在地下埋设的热交换泵内；推算出热交换的采热量；计算地壳的热传导率；从而计算交换泵的埋设长度。根据此本专利技术的地壳热传导率的实验方法，本专利技术又提供一种地壳热传导率的实验装置。该装置包括有一热交换泵；与热交换泵在地面上进行连通的连通泵；设置在连通泵上的至少一加热器、循环泵及测量水循环量的流量计；布置在热交换泵入口一侧的入口水温计；布置在热交换泵出口一侧的出口水温计；及数个的热交换泵的外侧以垂直方向设置的地热温度计。图2显示在本专利技术的测量地壳传导率的实验方法上循环水温度随时间变化图。图3显示在本专利技术的测量地壳传导率的实验方法上地下温度随时间变化图。图4显示在本专利技术的测量地壳传导率的实验方法上循环水温度的随时间变化图(对数)。图5显示在本专利技术的测量地壳传导率的实验方法上地下温度的恢复状况示意图。图6显示在本专利技术的测量地壳传导率的实验方法上电力计的测定结果示意图。图7显示在本专利技术的测量地壳传导率的实验方法上平均水温的倾斜率示意图。图8显示本专利技术装置的太阳能热力发电器的生产过程的流程图。标号说明1热交换泵 2连通泵3电热器4循环泵5流量计6入口水温计7出口水温计8地热温度计9电力计10压力计11逆止阀 12延长管13太阳能电池集光板 14蓄电池箱15控制基板 16蓄电池17操纵杆W水E地壳 3a补助电热器如附图说明图1所示，热交换泵1于地面与连通泵2连通，在该连通泵2设置了将上述水W加热的加热器3和循环水W的循环泵4和测定水W循环量的流量计5和在上述热交换泵1的入口侧布置的入口水温计6和在该热交换泵1的出口布置的出口水温计7。还有，在上述热交换泵1的外侧以垂直方向设置了许多的地热温度计8。而且在本实施形态设置了两个逆止阀11、一电力计9以及一压力表10。如虚线所示，在连通泵2上还可以设置延长管12，在该延长管12设置许多补助加热器3a，用以将水W再加热高温。然后，说明利用了该实验装置来进行的本专利技术的测量地壳E传导率的实验方法。该测量地壳传导率的实验目的是，计算地壳E的热量传导率，推算出在那地壳设置的地热交换器的采热量，最终的目的是能够决定热交换泵1的埋设长度。此实验使用了5kw的加热器3来进行。如图1所示，也可以设置别的2kw以3kw的加热器3，还可以用10kw来进行。其他的主要机器的做法如下，将循环泵4或者连通泵2等全部绝热，不受到户外气温的影响。循环泵...0.4kw×50l/min×15m(3相2000V)；电力计...10kw相当(带脉冲振荡，带检查裁定)；泵...5kw(3相200V)；水温计以及地热温度计...热传对。首先，表1所示以往的采热实验结果。关于此实验水W的循环流量是30l/min而测定间隔是5分钟。另外，表中的“GL”表示地表，因此例如“GL-12m”表示着地下12米。表1 其次，显示使用本专利技术实验装置来进行的测量结果。并从此测量结果来计算地壳的传导率。此实验是从平成13年2月22日11点用循环流量30l/min来开始，从23日的9点将循环流量换成50l/min来进行，直到同天的19点30分。此后一直追求到26日6点的地下温度的恢复状况。图2和图3所示各计测结果随时间变化图。在图2的“放热量(测温)”和“放热量(热电)”是按以下公式算出来的。q＝(tin-tout)×Q×C×ρq放热量(kcal/h)tin入口水温计的温度(℃)tout出口水温计的温度(℃)Q循环流量(m3/h)C水的比热(1.0kcal/kg)ρ水的密度(1000kg/m3)在图3的图中表示的“5m地下-12m”和“15m地下-12m”等是为了确认由本放热实验对周围地壳的影响，而在临接地热交换器设置的地下温度传感器所示的已测定的地下温度。比如“5m地下-12m”是意味着距离5m的地方测定了埋设长度12m地点上的地壳E的温度。图4是把时间轴作为对数情节水温度的测定值。另外，出入口温度之内，测温抵抗体的测定值是伴随户外气温下降而出口温度也下降，可能会考虑受到户外气温的影响，因此在出入口温度采用了由热传对的测定值。另外，放热量是从图2以及图6由于电力计9的测定值在6.83kw大略稳定，因此采用了。另外，图5所示地下温度的恢复状况。从上述实验结果，地壳E的热传导率由(1)Line source method(线源方法)以及(2)Numerical method(数字方法)来计算了。(1)线源方法(Line source method)采用在图7显示的倾斜度比较稳定的8～21.5个小时的平均水温的倾斜率，用以下公式计算。放热量使用了消费电力的测定值。k＝Q/4πm在此，k热传导率(w/m·k)Q放热量(6830m)m倾斜率(图7“实施例2(case2)(热电对)”的图的倾斜率为1.48)因此，k＝6830/(4×1.48×π)＝3.67w/m·k另外，从实验开始7个小时左右对数图的倾斜率有变化，将变化前后的图形都近似直线。在此实施例1(case 1)近似的是从变化前的35分～4个小时45分为止的图，而实施例2(case 2)近似了变化后的8个小时5分～29个小时的图。另外，在ΔT所示温度。在ΔT＝a+b·ln(t)所示了各个近似直线。B是图的倾斜率。另外1n(t)是loge(时间)。(2)数字方法(Numerical method)由U.S Department of Energy Oak Ridge National Laboratory的热量传导率计算软件“gpm”来计算热量传导率。平均水温是采用了0～21.5时间的测定值。而放热量使用了循环流量和从出入口温度差而计算出来的由电力计9的6.83kw来比较，其结果在表2所示。表2由gpm的计算结果(w/m·k) 在此采用了由热传对的测定值，因此水温的变动很大，而且可以考虑到精密度稍微差。由于水温的变动太大使用循环流量时不能计算了，将在“gpm”计算的线源方法(line source method)的结果共合所示。使用上述的热传导率，重新布置在图1所示以往的采热实验的条件，由GLDe-sign计算热交换泵1的埋设长度。其结果在表3所示。表3 从此结果，使用消费电力测定值的数字方法(Numerical method)时，明确了离实验的挖掘长度(100m)最接近的值。因此，从此次的实验确认了由利用消费电力测定值的数字方法(Numerical method)而最佳得到热交换泵1的掘削长度。另外，循环泵4是除了用商用电源之外，还可以用太阳能热力发电装置和内燃机发电装置。太阳电池发电装置是在图8所示，从太阳能电池集光板13来吸收阳光，对蓄电池箱14内的蓄电池16通过有必要充电时运作的控制基板15来蓄电，由操纵杆17来将有必要的电力供应循环泵4。关于本专利技术的测量地壳传导率的实验方法，将从地热来的高温水W在地下埋设的热交换泵1内循环，再从该放热量和水温算出地壳E的热传导率可以计算热交换泵1的埋设长度。因此，可以设置对应必要的采热量的埋设长度的热交换泵。权利要求1.一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量地壳热传导率的实验方法，其特征在于：ａ、高温水在埋设地下的热交换泵内循环；ｂ、推算地热交换的放热量；ｃ、计算地壳的热传导率；ｄ、计算交换泵的埋设长度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洲泽昭已，
申请(专利权)人：米砂瓦环境技术株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]