belépés / regisztráció
2020. november 26. csütörtök
Aktuális lapszám

Depóniahő közvetlen hasznosítása II.

Ismert és bevált gyakorlat a hulladéktelepek szerves bomlásából keletkező metángáz hasznosítása. Elsősorban a kapcsolt hő- és villamos áram termelése terjedt el, de sok esetben sajátos probléma a hulladékhő nyári felhasználása – ha a téli hőhasznosítás egyáltalán megoldott –, illetve, ha legalább részben hasznos fűtési célra szolgál. A legtöbb esetben csupán a villamos áram termelését szolgálja a metán kihozatala, és ezáltal félig megoldott az energiagazdálkodás. A cikk első részében tárgyaltuk a belső hőfejlődés teljesítményének a vizsgálatát, illetve szó volt a hőfejlődés becsléséről, annak módszeréről.

 

A cikk első részében leírtuk már, hogy a tárolóban kialakuló hőtechnikai folyamatok felhasználásával végzünk becsléseket. A hulladék tárolóban a szélek hőtechnikai hatásán kívül álló részen a függőleges „z” koordináta mentén definiálható egy függőleges hasáb, amelyben a „z” koordináta mentén elméletileg egydimenziós hőáramlás alakul ki (1. ábra).

Ezen hasábban a hőmérsékleti viszonyokat az anyagban keletkező hőfejlődés tartja fenn.

Stacioner esetben a hasáb mérlegegyenlete az alábbi egyszerű összefüggéssel számolható:
QF = QKK + QKT

Ahol:
QF az egydimenziós hasábban kialakuló hőforrás intenzitása
QKK a hasábból a külső térbe kilépő hőáramok
QKT a hasábból a talajba kilépő hőáramok

Az egydimenziós hasáb a „z” tengely mentén tetszőleges „Δz” elemi cellákra osztható. Az egyes cellák V1, V2,…Vn vezetéseket jelenítenek meg. Egy tetszőleges, „to” hőmérsékletű cella hőmérlegének komponenseit mutatja az 2. ábra.

Az ábra alapján a „to ” hőmérsékletű pontra az alábbi mérlegegyenlet írható fel:
QF0 + V1 * (t1 – t0) + V2 * (t2 – t0) = 0            /1-4./

Ahol:
QF0 hőforrás a to hőmérsékletű pontban
V1 vezetés a t1, to hőmérsékletű pontok között
V2 vezetés a t2, to hőmérsékletű pontok között
A V1, illetve V2, vezetések az alábbiak szerint írhatók:

(Képlet)                                                              /1-5./

(Képlet)                                                              /1-6./

Ahol:
λ1 a t0, t1 pontokat összekötő anyag hővezetési tényezője
λ2 a t0, t2 pontokat összekötő anyag hővezetési tényezője
Δz1 a t0, t1 pontokat összekötő cellaméret
Δz2 a t0, t2 pontokat összekötő cellaméret
Δx*Δy a cella keresztmetszet, amely megegyezik az egy dimenziós hasáb keresztmetszetével

Az egydimenziós hasáb cellafelosztását a 3. ábra mutatja.

Az ábra alapján megállapítható, hogy az egydimenziós hasáb a hulladéktároló szakaszában 25 db 1 m-es cellára lett osztva, míg a talajrétegben 2x5 m-es cella lett kialakítva.

A számítások során minden cellára fel kell írni a mérlegegyenletet és a mérlegegyenletekből kapott egyenletrendszert meg kell oldani.

Peremfeltételnek a talajban, 10 m mélységben 10 °C választható, míg a külső térben átlagos értékek lehetnek a peremfeltétel értékei. A nagy tömegek miatt nyilvánvalóan napi átlagos értékeknek nem lehet szerepe.

A számított értékeket össze kell vetni a depóniában mérésekkel meghatározott függőleges hőmérsékletekkel. A modell adatait addig célszerű változtatni, amíg a számított és a mért értékek jó közelítéssel megegyeznek.

A depónia hőmérsékletek feldolgozása

A hőmérsékletvizsgálatok depónia rendszer négy különböző zónájában folynak, amelyek I., II. III. és IV. elnevezéssel vannak ellátva.

A különböző zónákban több hőmérsékletmérő szondarendszer van elhelyezve. A zónán belüli szondarendszerek megkülönböztetése 1,2,… számokkal történik. Pl. II./1. II./2.

Egy tetszőlegesen kiválasztott mérési sorozat összefoglalása látható a diagramokon. A diagramok vízszintes tengelyén a depóniában található mérési hely mélysége, függőleges tengelyen a hőmérsékletek vannak megadva.

Az egyen zónák átlagos értékeinek menete a 4-8. ábrákon látható.

Az ábrákon az átlagok átlaga, azaz a depónia átlag is fel van tüntetve.

Az átlagos értékek az alábbiak szerint alakulnak:

I. zóna: 49,0 °C
II. zóna: 42,6 °C
III. zóna: 57,3 °C
IV. zóna: 50,8 °C

Az átlagos depónia hőmérséklet a jelen feldolgozott adatok alapján: 49,9 °C » 50 °C

Modellezések a hőfejlődés becslésére

Az előzőekben ismertetett módszer alapján számítógépes modellezéssel különböző eseteket vizsgáltunk meg. A hőmérsékleti viszonyok kialakulásában jelentős szerepet játszanak a depónia anyagszerkezetében kialakuló hőátviteli folyamatok vezetése, illetve a belső hőfejlődés teljesítménye. A vizsgálatok során e két tényezőt, paramétert tekintettük paraméternek.

Az ábrákon a modellezésekkel kapott, függőleges irányban kialakuló, hőmérséklet eloszlások vannak megrajzolva.

A 0 m a depó tetejét jelenti, amelynek szerkezete 25 m-ig tart. 25 m és 35 m között a talajszerkezet hőmérsékleti eloszlása látható.

Az egyes változatok fejlécén a „V” vezetés értéke, illetve a figyelembe vett hőfejlődés van megadva. Van olyan változat is, amelynél két különböző hőfejlődés lett figyelembe véve. Az egyik hőfejlődés 0-10 m mélységek között, a másik 10 m-től 25 m-ig.

Az első elemben egyetlen változat esetében sem vettünk figyelembe hőforrást, mivel azt a depó takarásaként kezeltük.

(Folytatjuk)

***

1. ábra. Az egydimenziós hasáb elhelyezkedése
2. ábra. Az egydimenziós hasáb „t0” elemi cellájának hőmérleg komponensei
3. ábra. Az egydimenziós hasáb cellafelosztása
4–8. ábra: A zónák átlagos hőmérsékletei, illetve az átlagok átlaga

DR. KONTRA JENő PH. D
egyetemi tanár
BME Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék



Dr. Várfalvi János PhD
BME, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék

A szerzõ egyéb cikkei:

  Létünk a műszaki világban
  Honnan lesz a villamosenergia?
  Szimulációk az optimális szerkezetépítés tükrében
  Jubileumi Építészeti Konferencia Erdélyben (ÉPKO)
  A jövő egyik útja: távhőellátás megújuló energiával
  Hulladékgazdálkodás – energiagazdálkodás

A szerzõ összes korábbi cikke >>

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam