Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Hűtővíz és termálvíz bevezetések. Hőterhelés: az emberi tevékenység eredményeképpen a vízbe irányuló egyszerű hőleadás történik. Fizikai folyamat (hőátadás).

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Hűtővíz és termálvíz bevezetések. Hőterhelés: az emberi tevékenység eredményeképpen a vízbe irányuló egyszerű hőleadás történik. Fizikai folyamat (hőátadás)."— Előadás másolata:

1 Hűtővíz és termálvíz bevezetések

2 Hőterhelés: az emberi tevékenység eredményeképpen a vízbe irányuló egyszerű hőleadás történik. Fizikai folyamat (hőátadás). Hőszennyezés akkor lép fel, ha a hőterhelés olyan mértéket ér el, amely a vízi élővilág életében, működésében zavart és/vagy károkat okoz, illetve korlátozza a víz ember általi használatát. Alapfogalmak A vizekben fellépő természetes hőingadozás nem hőterhelés és nem hőszennyezés, ehhez a vizek élővilága hozzászokik: - rövid életciklusú élőlények: társulás váltás, - hosszabb életciklusú élőlények: az életfolyamatok megváltozásával alkalmazkodnak (pl. a folyó élővilága a hegyvidéktől a torkolatig a növekvő hőmérséklet miatt természetes módon átalakul.)

3 Hatások: Hősokk - a hirtelen felmelegített,és visszavezetett hűtővíz ökológiailag nem megfelelő körülmények között a vízi életközösség populációinál károsodást, vagy pusztulás is okozhat. A hőmérséklet növekedés kedvezőtlenül befolyásolja az oxigén viszonyokat. Érintett víztípusok Nagy és nagyon nagy dombvidéki és síkvidéki folyók, amelyek esetében felmerülhet a hőenergia termelést szolgáló frissvíz-kivétel lehetősége (vagyis a folyó vízhozama kellően nagy a szükséges mennyiségű hűtővíz kivételéhez). Frissvízhűtésű erőművek

4 Hősokk: stresszhatás, a hőmérséklet hirtelen megnövekedése váltja ki az élő szervezetekben. A hősokk - mértékétől és időtartamától függően - okozhat reverzibilis, vagy irreverzibilis változásokat: A normális élettevékenységük megváltozása,zavarok,A normális élettevékenységük megváltozása,zavarok, A hőmérséklet növekedés hatását "kivédése„ érdekében különböző anyagok termelése.A hőmérséklet növekedés hatását "kivédése„ érdekében különböző anyagok termelése. Aktivitás átmeneti csökkenés.Aktivitás átmeneti csökkenés. Sokkszerű hatást nemcsak a hőmérséklet hirtelen növekedése, hanem csökkenése is okozhat.

5 Vízminőségi hatások  Sűrűség csökkenése (lebegő élőlények!).  Oxigén háztartás (csökkenő telítési koncentráció, növekvő oxigénigény).  Sokszor nehéz kimutatni a hatásokat. Planktonok (bakterio-, fito-, zoo-)  Mechanikai irritáció  Pusztulás 35 C (baktériumok C) felett  hősokk jellegű hatás csak időleges károsodását okoz Élőbevonat  Bevonat-képződési problémák az erőmű hűtőrendszerében (pl. vándorkagyló, mohaállat stb). Emiatt a hűtővizet klórozzák.  Kisebb Tmax engedhető meg (25 o C),

6 Fenéklakó makroszkópikus gerinctelenek  LT 50 és LT 100 értéke általában 30 o C alatti, így ezekre csak 28 o C -os T max engedhető meg.  A dunai hőcsóvában az erőmű működése óta csökkent az üledék fauna fajszáma. Halállomány  Kevés mérés, főleg a a hidegkedvelő fajok hőmérsékleti határaira vonatkozóan (pisztrángok elvándorolnak 24 o C feletti hőmérsékletnél).  A hődugón nem képesek áthaladni.  A hőterhelés hatása nagymértékben függ az akklimatizált hőmérséklettől, amely a hőterhelés előtti viszonyokat jellemzi (a letális hőmérséklet alkalmasint sokkal kevesebb is lehet annál, mint ami hazai vizeinkben előfordul akár természetes úton, akár pedig hőszennyezés révén).

7 Kitettségi idő:  A hidrobiológiai hatások megítélésénél jelentős szerepe van.  A legnagyobb hőfok különbség (Pakson mintegy 40 o C) a kondenzátorok falánál alakul ki. Ez a hatás csak néhány másodpercig tart. Ezután az erőművi melegvíz rendszerben és a melegvíz csatornában a hőmérséklet némileg csökken. A dunai hőcsóvában a víz néhány óra alatt jelentősen veszít a hőmérsékletéből az intenzív hígulás miatt.  A tiszai hőerőmű esetében ez a kitettségi idő viszonylag nagy, mert kicsi a hígulási arány, lassú a levonulás de ugyanakkor ezzel egyensúlyt tart a gyors elkeveredés.  A tiszai hőerőmű esetében ez a kitettségi idő viszonylag nagy, mert kicsi a hígulási arány, lassú a levonulás de ugyanakkor ezzel egyensúlyt tart a gyors elkeveredés.

8 A maximális hőmérséklet:  Fajonként különböző, általánosan elfogadott: 30 o C.  Hazai szabályozás: egyedi (Paks, Tmax hőmérsékletet a csatorna torkolatától 500m-re kell mérni) A hőlépcső megengedhető értéke:  Hol mérjük? (bemenő oldalon, kimenő oldalon, elkeveredés után vagy előtt)  Mikor mérjük? (nyári, téli)  Paksi tapasztalatok: 11 o C-os hőingadozás még elviselhető a dunai élőlények számára, Tisza esetében: elkeveredés előtt: 7-9 o C, elkeveredés után: 3 o C Szabályozási gyakorlat

9 A hűtővíz kivétel nem haladhatja meg a folyó kisvízi hozamának felét. Δt max Hőmérséklet különbség a hidegvízi és a melegvízi oldal között az erőműben (hőlépcső) 4 C alatti hidegvíz esetében ºC lehet a lassabb és a gyorsabb folyású folyók esetében. 4 ºC feletti hidegvíz esetében ugyanezek az értékek 5-8 ºC-ra módosul mindkét típusú folyón. ΔT Hőmérséklet különbség az elkeveredés után, max 3 ºC Tmax A kifolyó melegvíz hőmérséklete Nem haladhatja meg a 31 ºC-t a síkvidéki lassú folyású folyók esetében (pl. Tisza), és a 30 ºC-t a dombvidéki, és a síkvidéki gyorsabb folyású folyók esetében (pl. Duna). Szabályozás (OVGT)

10 Áramkép: a bevezetés módja, a folyó- és a hűtővíz aránya, a sebesség-, sűrűség- és impulzus viszonyok függvénye. A melegvíz L H távolságban veszi fel a folyó mozgás- állapotát („near field”). L HI távolságban a hőmér- sékletek kiegyenlítődnek a turbulens elkeveredés eredményeképpen a kereszt- szelvényben, végül L HJ távolságban bekövetkezik a visszahűlés („far field”).

11 Paks – sebességtér a bevezetésnél © Kardoss Máté Krisztián

12 A keresztirányú diszperziós tényező értéke: D y = 1 m 2 /s számított (piros) és mért (fekete) eloszlások A számított és mért hőmérséklettér (2006. szeptember)

13 © Kardoss Máté Krisztián Középvizi hőcsóva

14 A melegvíz elkeveredése: hőmérséklet eloszlások és hőfokcsökkenés

15 Tisza: hőmérséklet eloszlás a melegvíz csóvában © Koncsos László

16 BAL PARTJOBB PART CORMIX modell Mérés

17 Hőcsóva elkeveredésének számítása Rétegzett áramlás esetén: 0,8  Richardson szám  0,08 Ri =  gQ bf /(Bv 3 ) ahol:  -a hidegvíz sűrűsége,  -a hideg- és melegvíz sűrűség különbsége, Q bf -a befogadó vízhozama, B-a befogadó folyó víztükörszélessége, v-a befolyó víz középsebessége és g-a nehézségi gyorsulás. A befogadó sebességeloszlásától függően két elkeveredési altípus különböztethető meg: (a) Ha a befogadó sebessége 0.6 m/s-nál nagyobb (jellemzően a Duna), akkor a part mellett maradó, a bevezetés után vertikálisan gyorsan átkeveredő melegvíz- csóva alakul ki; (b) Ha a sebesség 0.6 m/s –nál kisebb a csóva felúszik a víz tetejére és ott szétterül. A további viselkedés elsősorban a lokális hidraulikai hatásoktól függ.

18 A vízhőfok értékét és eloszlását befolyásolja: - a bevezetett melegvíz és a befogadó hidegebb víz keveredése; - a határfelületen történő hőleadás. A hőcsóva távolabbi tartományát a felmelegedett (és teljesen átkeveredett víztest) fokozatos lehűlése jellemzi. A felszíni hőcsere modellezésénél figyelembe veendő: - a hosszú-hullámú fénysugár hőbevitele; - rövid hullámú fénysugár hőbevitele; - felületi reflexió; - a víz hosszúhullámú hőleadása; - a párolgás hőelvonása, és a - a szélsebesség hatása.

19 Linearizált módszer: dT/dt =  H/(  c p H) ahol T a víz hőfoka,  H a hőmennyiség megváltozása,  a víz sűrűsége, c p a víz fajhője és H a vízmélység. A hőmennyiség megváltozása linearizált összefüggéssel írható le:  H = K(T e -T), ahol K a víz és levegő közötti hőcsere tényezője, és T e az un. egyensúlyi vízhőfok (a bevezetés feletti hőmérséklettel közelíthető). Folyók esetében a fenti egyenletből, a kontinuitási egyenlettel (a hosszmenti hődiffuzió elhanyagolásával) az alábbi egyenlet nyerhető: v dT/dx = - K/(  c p H) (T-T e ), ahol v az áramlási sebesség a folyó valamely szakaszán. Az egyenlet szakaszonkénti (ahol a medergeometria, illetve az áramlási sebesség állandónak feltételezett) analitikus megoldása: T (x) = T e + (T 0 -T e ) exp(-kx), ahol T 0 a vízhőfok a folyószakasz felső szelvényében, és k= K/(  c p Hv).

20 HASZNÁLT HÉVIZEK FELSZÍNI BEFOGADÓBA TÖRTÉNŐ BEVEZETHETŐSÉGE, HATÁSOK A VIZEK KÉMIAI ÉS ÖKOLÓGIAI ÁLLAPOTÁRA Termálvizek vízminősége Terhelhetőségi kritériumok meghatározása Következmények: vízminőségi és ökológiai hatások Műszaki megoldások

21 A termálvíz kutak vízminőségi adataiból számított átlagkoncentrációk és a vízfolyásokra számított átlagkoncentrációk összehasonlítása (arány: kút / folyó) Elsődleges probléma: hő és sótartalom (sóösszetétel) További problémák lehetnek: a termálvíz fenol, PAH, TPH tartalma

22

23

24

25 Termálvíz – befogadó párokra számított hígulási arányok eloszlása (több kút esetén az összegzett terhelésre számítva)

26 A termálvizek felszíni vízbe vezetése esetén a sótartalomra vonatkozó terhelhetőségi kritérium megadása Q termálvíz – befogadóba érkező összes termálvíz hozama [m3/s], κ termálvíz – a termálvíz kutakra jellemző fajlagos vezetőképesség vízhozammal súlyozott átlaga [μS/cm], Q befogadó – felszíni vízfolyás vízhozama [m 3 /s],  κ – a befogadó fajlagos vezetőképessége és a jó/közepes osztályhatárhoz tartozó fajlagos vezetőképesség közötti különbség [μS/cm] V tó – az állóvíz befogadó víztérfogata [m 3 ], Τ – víz tartózkodási ideje az állóvízben Folyóvízre: Állóvízre:

27 Befogadók vizsgálata a terhelhetőség alapján előírt hígulási arány teljesülése szempontjából (a víztípusok alatt a Víz Keretirányelv szerint kijelölt vízfolyás tipológia értendő)

28 A Kurca vízrendszere és a Szentes környéki termálvíz kutak

29 Következmények: Szubtrópusi fajok elterjedése, Sótartalom tartós megemelkedése „kettős” állapot a vízforgalomtól függően

30 Következtetések A felszíni vizekbe történő termálvíz elhelyezés megfelelő feltételek között lehetséges a befogadó jelentős károsodása nélkül. Egyedileg vizsgálni kell a bevezetés feltételeit. Az olyan víztípusok esetében, ahol a szükséges hígítási arány biztosan és tartósan fennáll, nem szükséges elővizsgálat. A terhelhetőség számításához figyelembe kell venni –A termálvíz kémiai összetételét és a visszavezetéskor jellemző hőmérsékletét –A befogadó (hígító víz) hozamát, az elkeveredés feltételeit –A meglévő terheléseket (háttér) A kedvezőtlen hatás csökkenthető a termálvíz betározásával és a leeresztés befogadó vízjárásához (kettős működésű csatornáknál a vízkormányzáshoz) igazított ütemezésével Nem megfelelő hígulási viszonyok esetén a szakaszos leeresztés ökológiai hatása kevésbé káros a befogadóra


Letölteni ppt "Hűtővíz és termálvíz bevezetések. Hőterhelés: az emberi tevékenység eredményeképpen a vízbe irányuló egyszerű hőleadás történik. Fizikai folyamat (hőátadás)."

Hasonló előadás


Google Hirdetések