Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Уравнение теплового баланса непроточного водоема






    Основу методики теплового расчета водоемов составляет уравнение теплового баланса водоема.

    Впервые метод теплового баланса был применен в 1920-х годах исследователем Л.Ф.Рудовицем при оценке интенсивности испарения с Каспийского моря. В эти же годы В.В.Шулейкин на основе составления теплового баланса установил наличие теплого течения из Баренцева моря в Карское море. Тогда же этот прогноз был блестяще подтвержден специальными экспедиционными исследованиями. В 1929г. Н.М.Бернадский разработал методику расчета прудов-холодильников (проточных водоемов), которые начали создаваться в первой пятилетке по плану ГОЭЛРО в большом количестве при строительстве тепловых электростанций. Эта методика основана на методе теплового баланса и почти в неизменном виде используется до сих пор при гидротехническом проектировании.

    Рассмотрим тепловой баланс водоемов. Для этого воспользуемся дифференциальным уравнением теплопроводности (5.9). Уравнение (5.9) описывает самый общий случай температурного поля — нестационарного, пространственного. Решить это уравнение аналитически чрезвычайно трудно. Поэтому рассмотрим только частные случаи теплового баланса водоемов.

    Тепловой баланс непроточного водоема. Для непроточного водоема (υ x = υ y = υ z = 0) уравнение (5.9) примет следующий вид:

     

    (5.15)

     

    При переходе от уравнения (5.9) к уравнению (5.15) предполагалось, Что температурный режим водоема вдоль координат х и у не меняется ( 2 t/∂ x 2 = 0, ∂ 2 t/∂ y 2 = 0). Это справедливо, если глубина водоема и граничные условия вдоль этих координат не меняются.

    После интегрирования уравнения (5.15) по глубине водоема получим

     

    (5.16)

     

    или

    (5.17)

     

    Левая часть уравнения (5.17) представляет собой изменение энтальпии отсека водоема площадью 1 м2 и глубиной H. Оно обусловлено тепловыми потоками, поступающими в этот отсек через поверхность и дно. Следовательно, правую часть уравнения (5.17) можем заменить суммой тепловых потоков через эти поверхности:

     

    (5.18)

     

    где и — температурный градиент у поверхности воды и у дна,

    п — число слагаемых потоков.

    Решая совместно уравнения (5.17) и (5.18), получаем

     

    (5.19)

     

    Таким образом, изменение средней температуры воды непроточного водоема во времени (∂ t/∂ τ) определяется граничными условиями (второго и третьего рода) — суммой тепловых потоков через его поверхности.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.