Jökull


Jökull - 01.12.2007, Síða 84

Jökull - 01.12.2007, Síða 84
Thorsteinsson et al. d = mean diameter of borehole drilled in time t !z = depth increment drilled in time t !T = T0 – T U = heat transfer coefficient of hose (unit: Js"1m"2K"1) = k/b k = coefficient of thermal conductivity of hose mate- rial (unit: Js"1m"1K"1) A = total surface area of hose = 2"rhosez = "dhosez, with dhose= hose diameter and z = depth b = hose wall thickness For ice melting at the bottom of the borehole we obtain from energy balance: micelice t = mwcpw(T"Tf) t (1) Referring to Figure 6 the mass of ice in a depth in- crement !z of the borehole is mice = !iceVhole = !iceShole!z = !ice"(d2/4)!z and insertion in (1) then yields !icelice"(d 2 4 )!z t = mwcpw(T"Tf) t (2) which after rearrangement yields d2 = ( 4")( mw t )( cpw !icelice )(T"Tfv ) (3) where v = !z/t is the drilling rate; i.e. the down- ward velocity of the drill tip. Inserting numbers for cpw, !ice, lice and Tf and the known value of mw/t = 450 l/hr = 0.125 kg/s, we obtain the relation d = 0.015[m3/2s"1/2K"1/2] # ! T v (4) for the diameter of the borehole (in m), expressed as a function of the drilling velocity (set by the operator) and the temperature of the water emerging from the drilling tip. Following Taylor (1984), we may express the heat loss through the hose per unit time (from surface to drill stem) as mwcpw!T t = UA!Tm (5) where !Tm = T0"T ln(T0)"ln(T ) (6) is the logarithmic mean of T and T0. Here we have neglected a small variation of T f with depth down the borehole. Insertion in (5) then yields mcpw!T t = k b "dhosez!T ln(T0/T ) (7) where we have used U = k/b and A = "dhosez. Rear- ranging, we obtain the expression ln(T0/T ) = Ckz (8) where C = ! dhoseb m t cpw (9) and thus the temperature T at the drill tip becomes T = T0e"CkZ (10) Inserting numbers in (9) we obtain C = 0.021 KsJ"1. The coefficient of thermal conductivity of the hose, made of synthetic rubber, is not known, so we have tentatively assumed the value for rubber given in the CRC Handbook of Chemistry and Physics: k = 0.16 Js"1m"1K"1. Equation (10) is used to calculate the curve in Figure 4 and insertion of (10) in (4) then yields the following relation for the borehole diameter as a function of depth and drilling rate d = 0.015[m3/2s"1/2K"1/2] # ! T0 v e " 12 CkZ (11) which is used to calculate the curves in Figure 5. 82 JÖKULL No. 57
Síða 1
Síða 2
Síða 3
Síða 4
Síða 5
Síða 6
Síða 7
Síða 8
Síða 9
Síða 10
Síða 11
Síða 12
Síða 13
Síða 14
Síða 15
Síða 16
Síða 17
Síða 18
Síða 19
Síða 20
Síða 21
Síða 22
Síða 23
Síða 24
Síða 25
Síða 26
Síða 27
Síða 28
Síða 29
Síða 30
Síða 31
Síða 32
Síða 33
Síða 34
Síða 35
Síða 36
Síða 37
Síða 38
Síða 39
Síða 40
Síða 41
Síða 42
Síða 43
Síða 44
Síða 45
Síða 46
Síða 47
Síða 48
Síða 49
Síða 50
Síða 51
Síða 52
Síða 53
Síða 54
Síða 55
Síða 56
Síða 57
Síða 58
Síða 59
Síða 60
Síða 61
Síða 62
Síða 63
Síða 64
Síða 65
Síða 66
Síða 67
Síða 68
Síða 69
Síða 70
Síða 71
Síða 72
Síða 73
Síða 74
Síða 75
Síða 76
Síða 77
Síða 78
Síða 79
Síða 80
Síða 81
Síða 82
Síða 83
Síða 84
Síða 85
Síða 86
Síða 87
Síða 88
Síða 89
Síða 90
Síða 91
Síða 92
Síða 93
Síða 94
Síða 95
Síða 96
Síða 97
Síða 98
Síða 99
Síða 100
Síða 101
Síða 102
Síða 103
Síða 104
Síða 105
Síða 106
Síða 107
Síða 108
Síða 109
Síða 110
Síða 111
Síða 112
Síða 113
Síða 114
Síða 115
Síða 116
Síða 117
Síða 118
Síða 119
Síða 120
Síða 121
Síða 122
Síða 123
Síða 124

x

Jökull

Beinleiðis leinki

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.