Расчет температуры воды в непроточном водоеме

Определить среднюю температуру воды в водо­еме в конце месяца при следующих исходных данных

Средние месячные значения тепловых потоков, Вт/м²:

1) Sp -поглощенная водой суммарная солнечная радиа­ция

2) S_к -турбулентный теплообмен с атмосферой

3) S_эф -эффективное излучение;

4) S_и -тепло, затраченное на испарение;

5) S_дн -теплообмен с грунтом дна.

6) Т_и - средняя тем­пература воды в начале месяца

7) h --средняя глубина водоема.

В месяце 30 сут.

Таблица 3

Пример решения, вариант 1.

Используя выражение, S= Sp + Sк – S_эф - Sи - Sдн

рассчитываем результирующий тепловой поток

S = 270 + 75-53- 137- 15,2 = 138,8 Вт/м².

Приращение запаса тепла в водоеме за месяц составит

ΔS= 140,2 х 30 х 86400 = 364х10 ⁶Дж/м².

На основании формулы интенсивности изменения запаса тепла

S=c ρ h (t_к –Т_н) /τ,

где h-глубина, ρ-плотность воды,с- удельная теплоемкость воды,t_п -температура в начале и t_к –в конце расчетного периода, τ –продолжительность расчетного периода, можно записать

Δ S==С_р Δ t h/ τ

Принимая удельную теплоемкость воды Ср = 4190 Дж/(кг-К) и плотность воды ρ — 1000 кг/м³ и учитывая, что продолжитель­ность расчетного периода τ- равна одному месяцу, получаем изме­нение средней температуры воды в водоеме за месяц

Δ t = ΔS τ\ c ρ h = 364 х 106 • 1 \ 4190х1000х9 =9.6 С⁰

Средняя температура воды в конце месяца

t_к = tn + Δ t =16,1+9,6 = 25,7°С.

11.4 Расчет продолжительности охлаждения водоема.

Определить продолжительность охлаждения водоема до различных температур. Таблица 11.3

Пример решения. Исходные данные. Среднее значение теплового потока на водную поверхность за период охлаждения водоема S = —120 Вт/м2; средняя температура воды в начале периода Тn= 6,3°С, в конце периода Тk = 0,2°С; средняя глубина водоема h=2м

Требуется определить продолжительность периода охлаж­дения водоема до температуры 0,2 °С.

Расчетная продолжительность пе­риода охлаждения водоема равна

τ = С _р h (Тk –Тn)\ S = 4190 • 1000 x 2(0,2 —6,3)/(—120) = 425 983 с

=4,9 суток

. 11.5 Расчет поступления тепла за счет механи­ческой энергии движения воды.

Исходные данные.

Средние для потока значения вели­чин:

1. Скорость течения V= 1,7 м/с;

2. глубина h — 3,5 м;

3.уклон i = 0,0007;

4.ширина В = 25 м.

5.Длина потока L= 300 м.

Требуется оценить количество тепла, образовавшегося в по­токе за сутки за счет механической энергии движения воды.

Пример решения

Используем формулу определения тепла в потоке за счет механической энергии

Sэ.д. = р х Q х I х Vх h х В

где р- плотность воды кг\м3,v-скорость течения м\с, i-уклон потока,h-глубина потока, Q –расход воды, В-ширина потока,определим приток тепла в се­кунду на 1 м² зеркала воды:

Sэ.д. = 9,81 х 1000 х 1,7 х 3,5 х 0,0007 = 40,9 Вт/м².

За сутки приход тепла в расчете на 1 м² поверхности потока равен

Д= 40,9 х 86 400 = 3534 кДж/м².

Для всей площади зеркала воды потока, равной F = ЗОО х 25=7500 м², количество тепла, образовавшегося за счет меха­нической энергии движения воды за сутки, Q = 7500 х 3534 = = 26,5- 10⁶ кДж. Таблица 11.4