Каква е температурата на дълбочина 2 метра. Земни вертикални колектори

температура вътре в земята.Определянето на температурата в земните черупки се основава на различни, често косвени данни. Най-надеждните данни за температурата се отнасят за най-горната част на земната кора, която е открита от мини и сондажи до максимална дълбочина от 12 km (Колски кладенец).

Повишаването на температурата в градуси по Целзий на единица дълбочина се нарича геотермален градиент,и дълбочината в метри, през която температурата се повишава с 1 0 C - геотермално стъпало.Геотермалния градиент и съответно геотермалната стъпка варират от място на място в зависимост от геоложките условия, ендогенната активност в различните области, както и разнородната топлопроводимост на скалите. В същото време, според Б. Гутенберг, границите на флуктуациите се различават повече от 25 пъти. Пример за това са два рязко различни градиента: 1) 150 o на 1 km в Орегон (САЩ), 2) 6 o на 1 km регистрирани в Южна Африка. Според тези геотермални градиенти, геотермалната стъпка също се променя от 6,67 m в първия случай до 167 m във втория. Най-честите колебания в градиента са в рамките на 20-50 o , а геотермалната стъпка е 15-45 м. Средният геотермален градиент отдавна се приема за 30 o C на 1 km.

Според В. Н. Жарков геотермалния градиент в близост до повърхността на Земята се оценява на 20 o C на 1 km. Въз основа на тези две стойности на геотермалния градиент и неговата инвариантност дълбоко в Земята, тогава на дълбочина от 100 km трябва да има температура от 3000 или 2000 o C. Това обаче противоречи на действителните данни. Именно на тези дълбочини периодично възникват магмени камери, от които на повърхността изтича лава с максимална температура 1200-1250 o. Имайки предвид този вид "термометър", редица автори (В. А. Любимов, В. А. Магнитски) смятат, че на дълбочина 100 km температурата не може да надвишава 1300-1500 o C.

При по-високи температури скалите на мантията биха били напълно разтопени, което противоречи на свободното преминаване на напречните сеизмични вълни. По този начин средният геотермален градиент може да бъде проследен само до някаква относително малка дълбочина от повърхността (20-30 км), а след това трябва да намалява. Но дори и в този случай на едно и също място промяната на температурата с дълбочина не е равномерна. Това може да се види в примера за промяна на температурата с дълбочина по Колския кладенец, разположен в стабилния кристален щит на платформата. При полагането на този кладенец се очакваше геотермален градиент от 10 o на 1 km и следователно на проектната дълбочина (15 km) се очакваше температура от порядъка на 150 o C. Такъв градиент обаче беше само до дълбочина 3 км, а след това започва да нараства с 1,5 -2,0 пъти. На дълбочина 7 km температурата е била 120 o C, на 10 km -180 o C, на 12 km -220 o C. Предполага се, че на проектната дълбочина температурата ще бъде близка до 280 o C. Каспийски регион, в зоната на по-активен ендогенен режим. В него на дълбочина 500 m температурата се оказа 42,2 o C, на 1500 m - 69,9 o C, на 2000 m - 80,4 o C, на 3000 m - 108,3 o C.

Каква е температурата в по-дълбоките зони на мантията и ядрото на Земята? Повече или по-малко надеждни данни са получени за температурата на основата на слоя В в горната мантия (виж фиг. 1.6). Според В. Н. Жарков, "подробните изследвания на фазовата диаграма на Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 позволиха да се определи референтната температура на дълбочина, съответстваща на първата зона на фазовите преходи (400 km)" (т.е. преход на оливин към шпинел). Температурата тук в резултат на тези изследвания е около 1600 50 o C.

Въпросът за разпределението на температурите в мантията под слой В и в ядрото на Земята все още не е решен и затова се изказват различни мнения. Може само да се предположи, че температурата се повишава с дълбочина със значително намаляване на геотермалния градиент и увеличаване на геотермалната стъпка. Предполага се, че температурата в ядрото на Земята е от порядъка на 4000-5000 o C.

Средният химичен състав на Земята. За да се съди за химичния състав на Земята, се използват данни за метеорити, които са най-вероятните образци на протопланетния материал, от който са се образували планетите от земната група и астероидите. Към днешна дата много метеорити, паднали на Земята по различно време и на различни места, са добре проучени. Според състава се разграничават три вида метеорити: 1) желязо,състоящ се главно от никелово желязо (90-91% Fe), с малка добавка на фосфор и кобалт; 2) желязо-каменен(сидеролити), състоящи се от железни и силикатни минерали; 3) камък,или аеролити,състоящ се главно от желязо-магнезиеви силикати и включвания на никелово желязо.

Най-разпространени са каменните метеорити - около 92,7% от всички находки, каменните железни 1,3% и железните 5,6%. Каменните метеорити се делят на две групи: а) хондрити с малки закръглени зърна - хондрули (90%); б) ахондрити, които не съдържат хондрули. Съставът на каменните метеорити е близък до този на ултраосновните магмени скали. Според М. Бот те съдържат около 12% желязо-никелова фаза.

Въз основа на анализа на състава на различни метеорити, както и на получените експериментални геохимични и геофизични данни, редица изследователи дават съвременна оценка на брутния елементен състав на Земята, представен в табл. 1.3.

Както се вижда от данните в таблицата, повишеното разпределение се отнася за четирите най-важни елемента - O, Fe, Si, Mg, съставляващи над 91%. Групата на по-рядко срещаните елементи включва Ni, S, Ca, A1. Останалите елементи от периодичната система на Менделеев в световен мащаб са второстепенни по отношение на общото им разпространение. Ако сравним дадените данни със състава на земната кора, можем ясно да видим значителна разлика, състояща се в рязко намаляване на O, Al, Si и значително увеличение на Fe, Mg и появата на S и Ni в забележими количества .

Формата на земята се нарича геоид.За дълбоката структура на Земята се съди по надлъжни и напречни сеизмични вълни, които, разпространявайки се вътре в Земята, изпитват пречупване, отражение и затихване, което показва стратификацията на Земята. Има три основни области:

Земната кора;

мантия: горна до дълбочина 900 km, долна до дълбочина 2900 km;

ядрото на Земята е външно до дълбочина 5120 km, вътрешно до дълбочина 6371 km.

Вътрешната топлина на Земята е свързана с разпадането на радиоактивни елементи - уран, торий, калий, рубидий и др. Средната стойност на топлинния поток е 1,4-1,5 μkal / cm 2. s.

1. Каква е формата и размерите на Земята?

2. Какви са методите за изследване на вътрешния строеж на Земята?

3. Какъв е вътрешният строеж на Земята?

4. Какви сеизмични участъци от първи ред са ясно разграничени при анализа на структурата на Земята?

5. Какви са границите на участъците на Мохорович и Гутенберг?

6. Каква е средната плътност на Земята и как се променя тя на границата между мантията и ядрото?

7. Как се променя топлинният поток в различните зони? Как се разбира промяната в геотермалния градиент и геотермалната стъпка?

8. Какви данни се използват за определяне на средния химичен състав на Земята?

Литература

Войткевич Г.В.Основи на теорията за произхода на Земята. М., 1988.
Жарков В.Н.Вътрешно устройство на Земята и планетите. М., 1978.
Магнитски V.A.Вътрешен строеж и физика на Земята. М., 1965.
Есетасравнителна планетология. М., 1981.
Ringwood A.E.Състав и произход на Земята. М., 1981.

Температурата вътре в земята най-често е доста субективен индикатор, тъй като точната температура може да се извика само на достъпни места, например в кладенеца Кола (дълбочина 12 км). Но това място принадлежи към външната част на земната кора.

Температури на различни дълбочини на Земята

Както установиха учените, температурата се повишава с 3 градуса на всеки 100 метра навътре в Земята. Тази цифра е постоянна за всички континенти и части на земното кълбо. Такова повишаване на температурата се случва в горната част на земната кора, приблизително първите 20 километра, след което повишаването на температурата се забавя.

Най-голямо увеличение е регистрирано в Съединените щати, където температурата се повиши със 150 градуса на 1000 метра дълбоко в земята. Най-бавен растеж е регистриран в Южна Африка, термометърът се е повишил само с 6 градуса по Целзий.

На дълбочина около 35-40 километра температурата варира около 1400 градуса. Границата на мантията и външното ядро на дълбочина от 25 до 3000 км се нагрява от 2000 до 3000 градуса. Вътрешното ядро се нагрява до 4000 градуса. Температурата в самия център на Земята, според последната информация, получена в резултат на сложни експерименти, е около 6000 градуса. Слънцето може да се похвали със същата температура на повърхността си.

Минимални и максимални температури на земните дълбини

При изчисляване на минималните и максималните температури вътре в Земята не се вземат предвид данните от постоянния температурен пояс. В тази зона температурата е постоянна през цялата година. Поясът се намира на дълбочина от 5 метра (тропиците) и до 30 метра (високите географски ширини).

Максималната температура е измерена и регистрирана на дълбочина около 6000 метра и е била 274 градуса по Целзий. Минималната температура вътре в земята е фиксирана главно в северните райони на нашата планета, където дори на дълбочина над 100 метра термометърът показва минусови температури.

Откъде идва топлината и как се разпределя в недрата на планетата

Топлината в земята идва от няколко източника:

1) Разпадане на радиоактивни елементи;

2) Гравитационната диференциация на материята, нагрята в ядрото на Земята;

3) Приливно триене (въздействието на Луната върху Земята, придружено от забавяне на последната).

Това са някои варианти за възникване на топлина в недрата на земята, но въпросът за пълния списък и правилността на съществуващия все още е отворен.

Топлинният поток, излъчван от недрата на нашата планета, варира в зависимост от структурните зони. Следователно разпределението на топлината на място, където се намира океанът, планините или равнините, има напълно различни показатели.

Най-голямата трудност е да се избегне патогенната микрофлора. А това е трудно осъществимо във влагонаситена и достатъчно топла среда. Дори в най-добрите изби винаги има мухъл. Следователно се нуждаем от система за редовно почистване на тръбите от всякаква кал, която се натрупва по стените. И да направите това с 3-метрово полагане не е толкова просто. На първо място, механичният метод идва на ум - четка. Как да почистите комините. С някаква течна химия. Или газ. Ако изпомпвате фосген през тръба, например, тогава всичко ще умре и това може да е достатъчно за няколко месеца. Но всеки газ влиза в хим. реагира с влагата в тръбата и съответно се утаява в нея, което я прави въздух за дълго време. И дългото проветряване ще доведе до възстановяване на патогените. Тук се нуждаете от компетентен подход с познания за съвременните почистващи препарати.

Общо взето се подписвам под всяка дума! (Наистина не знам на какво да се радвам).
В тази система виждам няколко проблема, които трябва да бъдат решени:
1. Достатъчна ли е дължината на този топлообменник за ефективното му използване (някакъв ефект ще има, но не е ясно какъв)
2. Кондензат. През зимата няма да бъде, тъй като през тръбата ще се изпомпва студен въздух. Кондензатът ще падне от външната страна на тръбата - в земята (по-топло е). Но през лятото... Проблемът е КАК да изпомпвам кондензат от дълбочина 3 м - вече мислех да направя херметична чаша за събиране на кондензат от страната на събиране на конденз. Инсталирайте помпа в него, която периодично ще изпомпва кондензат ...
3. Предполага се, че канализационните тръби (пластмасови) са херметични. Ако е така, тогава подземните води наоколо не трябва да проникват и не трябва да влияят на влажността на въздуха. Затова предполагам, че няма да има влага (както в мазето). Поне през зимата. Мисля, че мазето е влажно поради лоша вентилация. Мухълът не обича слънчева светлина и течения (ще има течения в тръбата). И сега въпросът е - КОЛКО са стегнати канализационните тръби в земята? Колко години ще ми стигнат? Факт е, че този проект е свързан - изкопава се изкоп за канализацията (ще бъде на дълбочина 1-1,2 м), след това изолация (пенополистирол) и по-дълбоко - земна батерия). Това означава, че тази система не подлежи на ремонт при разхерметизация - няма да я изтръгна - просто ще я засипя с пръст и това е.
4. Почистване на тръби. Мислех в долната точка да направя кладенец за гледане. сега има по-малко "интузизъм" за това - подпочвените води - може да се окаже, че ще се наводни и ще има НУЛА. Без кладенец няма толкова много възможности:
а. правят се ревизии от двете страни (за всяка 110 мм тръба), които излизат на повърхността, през тръбите се изтегля кабел от неръждаема стомана. За почистване прикрепяме квач към него. Минуси - куп тръби излизат на повърхността, което ще повлияе на температурата и хидродинамичния режим на батерията.
b. периодично наводнявайте тръбите с вода и белина, например (или друг дезинфектант), като изпомпвате вода от кондензния кладенец в другия край на тръбите. След това изсушете тръбите с въздух (може би в пролетен режим - от къщата навън, въпреки че тази идея не ми харесва много).
5. Няма да има мухъл (течение). но други микроорганизми, които живеят в пиенето - много. Има надежда за зимен режим - студен сух въздух дезинфекцира добре. Опция за защита - филтър на изхода на акумулатора. Или ултравиолетово (скъпо)
6. Колко трудно е да се прокара въздух над такъв дизайн?
Филтър (фина мрежа) на входа
-> завъртете на 90 градуса надолу
-> 4m 200mm тръба надолу
-> разделен поток на 4 110 мм тръби
-> 10 метра хоризонтално
-> завъртете на 90 градуса надолу
-> 1 метър надолу
-> завъртане на 90 градуса
-> 10 метра хоризонтално
-> събиране на потока в 200 mm тръба
-> 2 метра нагоре
-> завъртете на 90 градуса (в къщата)
-> джоб от филтърна хартия или плат
-> вентилатор
Разполагаме с 25 м тръби, 6 оборота на 90 градуса (може да се направят по-плавни - 2x45), 2 филтъра. Искам 300-400м3/ч. Скорост на потока ~4m/s

За моделиране на температурни полета и за други изчисления е необходимо да се знае температурата на почвата на дадена дълбочина.

Температурата на почвата в дълбочина се измерва с помощта на изпускателни почвени термометри. Това са планирани изследвания, които се извършват редовно от метеорологичните станции. Данните от изследвания служат като основа за климатични атласи и нормативна документация.

За да получите температурата на почвата на дадена дълбочина, можете да опитате например два прости метода. И двата метода се основават на използването на справочна литература:

За приблизително определяне на температурата можете да използвате документа TsPI-22. „Железопътни прелези по тръбопроводи“. Тук, в рамките на методологията за топлотехнически изчисления на тръбопроводи, е дадена таблица 1, където за определени климатични райони са дадени температурите на почвата в зависимост от дълбочината на измерване. Представям тази таблица по-долу.

маса 1

Таблица на температурите на почвата на различни дълбочини от източник "в помощ на работник от газовата индустрия" от времето на СССР

Нормативни дълбочини на замръзване за някои градове:

Дълбочината на замръзване на почвата зависи от вида на почвата:

Мисля, че най-лесният вариант е да използвате референтните данни по-горе и след това да интерполирате.

Най-надеждният вариант за точни изчисления с използване на земни температури е използването на данни от метеорологичните служби. Въз основа на метеорологичните услуги работят някои онлайн директории. Например http://www.atlas-yakutia.ru/.

Тук е достатъчно да изберете населеното място, вида на почвата и можете да получите температурна карта на почвата или нейните данни в табличен вид. По принцип е удобно, но изглежда, че този ресурс е платен.

Ако знаете повече начини за определяне на температурата на почвата на дадена дълбочина, моля, напишете коментари.

Може да се интересувате от следния материал:

Един от най-добрите, рационални методи при изграждането на капитални оранжерии е подземна оранжерия-термос.
Използването на този факт на постоянството на земната температура на дълбочина при изграждането на оранжерия дава огромни спестявания на разходите за отопление през студения сезон, улеснява грижите, прави микроклимата по-стабилен.
Такава оранжерия работи при най-тежките студове, позволява ви да произвеждате зеленчуци, да отглеждате цветя през цялата година.
Правилно оборудваната заровена оранжерия позволява отглеждането, наред с други неща, на топлолюбиви южни култури. Практически няма ограничения. Цитрусовите плодове и дори ананасите могат да се чувстват страхотно в оранжерия.
Но за да функционира всичко правилно на практика, е задължително да се спазват изпитаните във времето технологии, по които са изградени подземните оранжерии. В края на краищата тази идея не е нова, дори при царя в Русия заровените оранжерии дават реколта от ананас, която предприемчивите търговци изнасят в Европа за продажба.
По някаква причина изграждането на такива оранжерии не е намерило широко разпространение в нашата страна, като цяло е просто забравено, въпреки че дизайнът е идеален точно за нашия климат.
Вероятно тук е изиграла роля необходимостта да се изкопае дълбока яма и да се излее основата. Изграждането на вкопана оранжерия е доста скъпо, далеч не е оранжерия, покрита с полиетилен, но възвръщаемостта на оранжерията е много по-голяма.
От задълбочаване в земята, общото вътрешно осветление не се губи, това може да изглежда странно, но в някои случаи наситеността на светлината е дори по-висока от тази на класическите оранжерии.
Невъзможно е да не споменем здравината и надеждността на конструкцията, тя е несравнимо по-здрава от обикновено, по-лесно се понасят ураганни пориви на вятъра, издържа добре на градушка и снежните блокажи няма да се превърнат в пречка.

1. Яма

Създаването на оранжерия започва с изкопаване на фундаментна яма. За да се използва топлината на земята за отопление на вътрешния обем, оранжерията трябва да бъде достатъчно задълбочена. Колкото по-дълбоко земята става по-топла.
Температурата почти не се променя през годината на разстояние 2-2,5 метра от повърхността. На дълбочина 1 m температурата на почвата се колебае повече, но през зимата стойността й остава положителна, обикновено в средната зона температурата е 4-10 C, в зависимост от сезона.
Вкопана оранжерия се изгражда за един сезон. Тоест през зимата той вече ще може да функционира и да генерира приходи. Строителството не е евтино, но с помощта на изобретателност, компромисни материали е възможно да спестите буквално порядък, като направите един вид икономична опция за оранжерия, като започнете с фундаментна яма.
Например, направете без участието на строителна техника. Въпреки че най-отнемащата време част от работата - изкопаването на яма - разбира се, е по-добре да се даде на багер. Ръчното премахване на такъв обем земя е трудно и отнема много време.
Дълбочината на изкопната яма трябва да бъде най-малко два метра. На такава дълбочина земята ще започне да споделя топлината си и да работи като своеобразен термос. Ако дълбочината е по-малка, тогава по принцип идеята ще работи, но забележимо по-малко ефективна. Ето защо се препоръчва да не пестите усилия и пари за задълбочаване на бъдещата оранжерия.
Подземните оранжерии могат да бъдат с всякаква дължина, но е по-добре да запазите ширината в рамките на 5 метра, ако ширината е по-голяма, тогава качествените характеристики за отопление и отразяване на светлината се влошават.
По страните на хоризонта подземните оранжерии трябва да бъдат ориентирани, като обикновените оранжерии и оранжерии, от изток на запад, тоест така, че една от страните да е обърната на юг. В това положение растенията ще получат максимално количество слънчева енергия.

2. Стени и покрив

По периметъра на ямата се излива основа или се полагат блокове. Основата служи като основа за стените и рамката на конструкцията. Стените са най-добре направени от материали с добри топлоизолационни характеристики, термоблоковете са отличен вариант.

Покривната рамка често е изработена от дърво, от пръти, импрегнирани с антисептични средства. Покривната конструкция обикновено е права фронтон. В центъра на конструкцията е фиксирана греда на билото, за това централните опори са монтирани на пода по цялата дължина на оранжерията.

Гредата на билото и стените са свързани с редица греди. Рамката може да бъде направена без високи опори. Те се заменят с малки, които се поставят върху напречни греди, свързващи противоположните страни на оранжерията - този дизайн прави вътрешното пространство по-свободно.

Като покривно покритие е по-добре да вземете клетъчен поликарбонат - популярен модерен материал. Разстоянието между гредите по време на строителството се съобразява с ширината на поликарбонатните листове. Удобно е да се работи с материала. Покритието се получава с малък брой фуги, тъй като листовете се произвеждат в дължини от 12 m.

Те са прикрепени към рамката с самонарезни винтове, по-добре е да ги изберете с капачка под формата на шайба. За да избегнете напукване на листа, под всеки самонарезен винт трябва да се пробие дупка с подходящ диаметър със свредло. С помощта на отвертка или обикновена бормашина с накрайник Phillips работата по остъкляването се извършва много бързо. За да се избегнат празнини, добре е предварително да се полагат гредите по горната част с уплътнител от мека гума или друг подходящ материал и едва след това да се завият листовете. Върхът на покрива по протежение на билото трябва да бъде положен с мека изолация и притиснат с някакъв вид ъгъл: пластмаса, калай или друг подходящ материал.

За добра топлоизолация покривът понякога се прави с двоен слой поликарбонат. Въпреки че прозрачността е намалена с около 10%, това се покрива от отличните топлоизолационни характеристики. Трябва да се отбележи, че снегът на такъв покрив не се топи. Следователно наклонът трябва да бъде под достатъчен ъгъл, най-малко 30 градуса, за да не се натрупва сняг на покрива. Освен това е монтиран електрически вибратор за разклащане, който ще спаси покрива в случай, че все още се натрупва сняг.

Двойното остъкляване се извършва по два начина:

Между два листа се вкарва специален профил, листовете са прикрепени към рамката отгоре;

Първо, долният слой стъклопакет е прикрепен към рамката отвътре, към долната страна на гредите. Покривът е покрит с втория слой, както обикновено, отгоре.

След завършване на работата е желателно да залепите всички фуги с лента. Готовият покрив изглежда много впечатляващ: без ненужни фуги, гладък, без изпъкнали части.

3. Затопляне и отопление

Изолацията на стените се извършва, както следва. Първо трябва внимателно да покриете всички фуги и шевове на стената с разтвор, тук можете да използвате и монтажна пяна. Вътрешната страна на стените е покрита с топлоизолационен филм.

В студените части на страната е добре да се използва фолио с дебело фолио, покриващо стената с двоен слой.

Температурата дълбоко в почвата на оранжерията е над нулата, но по-ниска от температурата на въздуха, необходима за растежа на растенията. Горният слой се затопля от слънчевите лъчи и въздуха на оранжерията, но все пак почвата отнема топлината, поради което технологията на "топли подове" често се използва в подземни оранжерии: нагревателният елемент - електрически кабел - е защитени с метална скара или залети с бетон.

Във втория случай почвата за леглата се излива върху бетон или зелените се отглеждат в саксии и саксии.

Използването на подово отопление може да бъде достатъчно за отопление на цялата оранжерия, ако има достатъчно мощност. Но е по-ефективно и по-удобно за растенията да използват комбинирано отопление: подово отопление + въздушно отопление. За добър растеж се нуждаят от температура на въздуха 25-35 градуса при земна температура около 25 С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разбира се, изграждането на заровена оранжерия ще струва повече и ще са необходими повече усилия, отколкото при изграждането на подобна оранжерия с конвенционален дизайн. Но средствата, инвестирани в оранжерията-термос, се оправдават с времето.

Първо, спестява енергия при отопление. Без значение как се отоплява обикновена наземна оранжерия през зимата, тя винаги ще бъде по-скъпа и по-трудна от подобен метод на отопление в подземна оранжерия. Второ, спестяване на осветление. Топлоизолацията на стените с фолио, отразяваща светлината, удвоява осветеността. Микроклиматът в дълбока оранжерия през зимата ще бъде по-благоприятен за растенията, което със сигурност ще се отрази на добива. Разсадът лесно ще се вкорени, нежните растения ще се чувстват страхотно. Такава оранжерия гарантира стабилен, висок добив от всякакви растения през цялата година.