2 Diagrame de distribuție verticală a temperaturii apei

Fig. 3.1 Schema pentru sosirea și îndepărtarea căldurii pe fețele unui volum elementar de apă

Schimbarea fluxului de căldură datorată conductivității termice fizice (moleculare) este luată în considerare de către ecuație (Karaushov, 1969)







unde - fluxul de căldură de-a lungul direcției coordonate i, datorită conductivității termice fizice, V - volumul apei, - intervalul de timp. Conform legii Fourier, fluxul de căldură (W / m2) datorat acestui mecanism de transfer termic este proporțional cu gradientul de temperatură în direcția i și coeficientul de conductivitate termică fizică (W / m2 × 0С):

Înlocuirea în ecuația (3.1) prin relația (3.2) conduce la expresia:

Presupunând că câmpul de temperatură este izotrop (adică) obținem:

Deoarece suma variațiilor fluxurilor parțiale este identic egală cu modificarea conținutului de căldură (conform ecuației (2.1)), atunci

unde C este căldura specifică, # 961; Este densitatea apei. Extinderea derivatului total dq / dt transformă ecuația (3.5) în ecuația de căldură (ecuația Fourier-Kirchhoff)

unde v, u, w sunt componentele de viteză longitudinală, transversală și verticală. Membrii asociați cu aceștia iau în considerare contribuția proceselor de advecție, dispersie și convecție la schimbarea temperaturii apei. Raportul se numește coeficientul de difuzivitate termică (m2 / s).

în care se utilizează condiția de izotropie a câmpului de temperatură (). O expresie mai precisă este:







3.2 Diagrame de distribuție verticală a temperaturii apei

Modelele de variație verticală a temperaturii apei q în râuri nu au fost studiate suficient. Prima metodă de descriere teoretică a distribuției temperaturii apei pe adâncimea râului a fost propusă de V.A. Berg (1962). Diagramele teoretice de temperatură sunt în acord cu schimbarea reală a temperaturii apei de-a lungul verticalei. Cu toate acestea, primirea lor este laborioasă și limitată de condițiile pentru stabilirea problemei care trebuie rezolvată. În cazul general, formula de calcul al diagramei teoretice de temperatură poate fi obținută din ecuația (3.9). Pentru cazul unei mișcări uniforme a debitului (), absența componentelor transversale ale vitezei medii, neschimbate de-a lungul fluxului x și lățimea lui z:

Derivatele din această ecuație sunt complete, deoarece variația lui q este luată în considerare numai într-o singură direcție de coordonate. Potrivit A.V. Karaushov (Karaushov, 1977), coeficientul difuziei turbulente

unde h este adâncimea fluxului, v este viteza de curgere la un anumit punct al debitului și

la și M = 48 = const. Acest parametru, ca și coeficientul Chezy, are o dimensiune de m0.5 × s-1. Coeficientul de brânză

Înlocuirea coeficientului de difuzie turbulentă (3.11) în ecuația (3.10) și transformările corespunzătoare dau

Soluția acestei ecuații are forma:

unde q1 și q2 sunt constante de integrare. Înlocuirea adâncimii debitului în această ecuație cu adâncimea relativă a curgerii, precum și introducerea constantei a1 = C / g = 427 m / 0K conduce la ecuația

Ca constantă de integrare q1, luăm temperatura inferioară a debitului și q2 este diferența dintre temperatura apei din stratul de suprafață qn al râului și temperatura de la baza q1, adică q2 = qn-q1. Adâncimea relativă va fi luată în considerare cu semnul "-" pentru a obține o stratificare termică directă în timpul încălzirii primăvară și vară a masei de apă. Această nevoie este legată de alegerea originii. Adâncimea relativă la suprafață și corecția necesară pentru aceasta corespund eliminării semnului "-" în exponent cu exponentul în ecuația (3.16). În acest caz, diagrama temperaturii apei este descrisă de ecuația:







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: