Ученые из Пермского Политеха разработали новую конструкцию водяного струйного насоса, которая позволяет почти в два раза сократить потери энергии при добыче высокотемпературной геотермальной жидкости. Эффективность устройства удалось повысить до рекордных 46,4%, что значительно превышает показатели серийных аналогов. Разработка может сделать добычу экологически чистой энергии экономически выгодной, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Высокотемпературные скважины — перспективный источник возобновляемой энергии, но их эксплуатация сопряжена с трудностями. Обычные центробежные насосы не выдерживают экстремального жара и быстро выходят из строя. Для работы на таких глубинах используют струйные насосы, однако их низкий КПД долгое время делал добычу геотермальной энергии экономически невыгодной по сравнению с ископаемым топливом.
Российские ученые решили проблему не созданием нового механизма, а оптимизацией существующего. С помощью трехмерного компьютерного моделирования они изучили камеру смешения насоса, где горячая вода сталкивается с потоком под давлением, создавая завихрения и теряя энергию.
«Мы подбирали разные варианты геометрии и установили условия, приближенные к реальной добыче: задавали давление на входе и на выходе конструкции, а также температуру горячей воды. В процессе моделирования наблюдали, как при этом меняется скорость жидкости внутри насоса. Это позволило понять, при каких параметрах возникает меньше всего завихрений воды и потерь энергии», — рассказал Сергей Пещеренко, заведующий кафедрой «Физические и технологические проблемы нефтедобычи» ПНИПУ, доктор физико-математических наук.
В результате расчетов выяснилось, что ключевым фактором является именно радиус камеры смешения. Найденное сочетание параметров позволило минимизировать турбулентность потока. Расчеты были подтверждены экспериментально: данные моделирования полностью совпали с результатами испытаний на физической модели.
Новая конструкция открывает возможность эффективной добычи жидкостей с глубин от 1 до 2 километров, где традиционное оборудование работать не может. Это дает мощный импульс развитию геотермальной энергетики как круглосуточного источника чистой энергии. Технология также имеет потенциал для использования в системах отопления городов и охлаждения оборудования промышленных предприятий.
Ранее в России испытали «Гидру» — первую отечественную технологию освоения нефтяных скважин. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.