Бесплатно скачать: Дослідження процесів масопереносу при фільтрації підземних вод

1.1.1.Конформні перетворення й моделювання масопереносу при фільтрації підземних вод...............................................................................................................................

1.1.2. Моделювання конвективної дифузії розчинених речовин при профільній фільтрації...............................................................................................................................

1.1.3.Моделювання масопереносу у випадку D=D( ) при наявності масообміну

1.1.4. Моделювання процесів забруднення підземних вод з урахуванням якості поверхневих вод..........................................................................................................................

1.2. Методи прогнозування (водойми)..................................................................

2. Рішення крайових задач (лінійних) математичної фізики.................................

2.1. Моделювання..................................................................................................

3. Прогнозування якості підземних вод................................................................

3.1.Основні фізичні закони фільтрації підземних вод...........................................

3.1.1. Закон Дарсі...................................................................................................

3.2. Постановка крайових завдань плоскої фільтрації..........................................

3.3. Зв'язок рівнянь плоскої фільтрації з теорією функцій КЗ..............................

3.4. Метод конформних відображень у теорії фільтрації......................................

3.4.1.Спосіб Павловського....................................................................................

3.4.2.Спосіб Ведерникова-Павловского................................................................

3.5. Конформні перетворення й моделювання масопереносу..............................

3.6. Крайові задачі конвективної дифузії розчинених речовин при профільній фільтрації...............................................................................................................................

3.6.1. Крайові й початкові умови для шуканої функції с(х, у, t) :.........................

3.6.2. Перший тип крайових задач.........................................................................

3.6.3. Другий тип крайових задач..........................................................................

4. Отримання аналітичних розв'язків при конвективній дифузії солей і гіпсів....

5. ОХОРОНА ПРАЦІ.............................................................................................

5.1 Організація робочого місця.............................................................................

5.2 Захист від електромагнітних випромінювань та електростатичних полів.......

5.3 Електробезпека.................................................................................................

5.4 Пожежна профілактика....................................................................................

Список використаної літератури...........................................................................

Вступ

Сучасне виробництво продукції характеризується зростанням масштабів випуску, розмежовуванням технологічних і виробничих функцій, ускладненням технологічних об'єктів (для підвищення якості продукції) і зв'язків між ними, зростанням числа функцій управління і питомої ваги вартості систем управління в загальних капітальних витратах на устаткування.

Зростання потреби як в кількісних, так і в якісних показниках виробництва, з одного боку, і виникнення нових технологічних процесів і можливості їхнього здійснення, з другого боку, приводять до значних ускладнень як самих технологічних об'єктів, так і зв'язків між ними, і численними додатковими функціональними пристроями, покликаними забезпечити якнайкраще в якомусь сенсі функціонування цих об'єктів.

Поява нових технологічних процесів (ТП), їхня інтенсифікація є результатом науково-технічного прогресу не тільки в даній конкретній області, але пов'язані з комплексними досягненнями в різних областях науки і техніки. Нові технологічні об'єкти, наприклад, в нафтохімії створюються на основі знайдених нових закономірностей отримання продукту і вимагають застосування нових конструкційних матеріалів, методів їхньої обробки, зварки, збірки, транспортування, нових видів реактивів, каталізаторів и.т.п.

Виникнення нових і інтенсифікація існуючих ТП відбувається безперервно, і швидкість цих процесів може служити одній з характеристик технічного прогресу.

Технологічні процеси представляють собою первинну ланку створення матеріальних цінностей, вони забезпечують виробництво необхідною для існування суспільства продукції.

1. Моделювання й прогнозування якості підземних вод

1.1. Математичне моделювання динаміки забруднення підземних вод

1.1.1. Конформні перетворення й моделювання масопереносу при фільтрації підземних вод

Процес міграції розчинних речовин при фільтрації підземних вод, як відомо, описується наступною системою рівнянь.

(1.1)

(1.2)

(1.3)

або в скалярній формі

(1.4)

; (1.5)

(1.6)

де - вектор швидкості фільтрації, м/сут; - потенціал фільтрації; і - концентрація речовини, що дифундує, відповідно в рідкій і твердій фазах, г/см³; D - коефіцієнт конвективної дифузії, м³/сут; ? - активна (або ефективна) пористість середовища, у якій відбувається фільтрація розчину; t - час у добі; - оператор Гамильтона; - константа швидкості масообміну; ? - коефіцієнт розподілу речовини між фазами в умовах рівноваги по лінійній изотермі Генрі c_p = ?N .

У багатьох практичних завданнях можна обмежитися вивченням процесу масопереносу розчинних у фільтраційному потоці речовин тільки на основі рівнянь, що описують конвективний процес, а саме:

(1.7)

(1.8)

причому масообмін визначається наступною досить розповсюдженою залежністю:

(1.9)

де - концентрація граничного насичення.

Наведені рівняння описують, як правило, міграцію й фізичну трансформацію (сорбцію, десорбцію) консервативних водорозчинних речовин.

Якщо досліджувати масоперенос при плоско-вертикальній і планової сталій або квазиустановленій фільтрації підземних вод, то до моделювання даного процесу доцільно застосувати конформне перетворення рівнянь масопереносу до криволінійним змінних - координатам крапок області комплексного потенціалу фільтрації.

У випадку плоско-вертикальної (профільної) фільтрації рівняння руху підземних вод запишуться у вигляді

(1.10)

де ? - коефіцієнт фільтрації, h - напір, що визначається рівністю

(1.11)

причому вісь Oy спрямована вертикально вниз, p - тиск, ? - щільність, g - прискорення сили ваги.

У випадку планової напірної фільтрації відповідні рівняння записуються в такий спосіб:

(1.12)

а у випадку планової безнапірної фільтрації

(1.13)

У рівняннях (1.12), (1.13) через T позначена потужність напірного водоносного шару: - вектор питомої фільтраційної витрати (м²/сут), a h - напір, у цьому випадку визначається наступним рівнянням:

, (1.14)

де Z - вертикальна координата крапки фільтраційного потоку.

Припускаючи, що для розглянутих фільтраційних плинів можна побудувати область комплексного потенціалу , де ? - функція потоку, і що відомо характеристичну функцію течії

(1.15)

за допомогою заміни

(1.16)

перетворимо рівняння конвективної дифузії до нових незалежних змінних й . У результаті такої заміни рівняння конвективної дифузії у випадку плосковертикальної фільтрації запишеться у вигляді

(1.17)

у випадку планової напірної фільтрації - у такому виді

(1.18)

а у випадку планової безнапірної фільтрації перетвориться до наступного виду:

(1.19)

Поставивши в рівняннях (1.17)-(1.19) D= 0, одержимо рівняння конвективного масопереносу без обліку дифузійних процесів, перетворені до новим змінних , або ?, ?,, або ?*, ?* відповідно для випадків плоско-вертикальної, планової напірної й планової безнапірної фільтрації, а саме:

(1.20)

(1.21)

(1.22)

Таким чином, у випадку знехтування дифузійними процесами питання про визначення концентрації речовин, що забруднюють підземні води, зводиться до рішення відповідного фільтраційного завдання й одного з рівнянь (1.20)-(1.22) при одній додатковій (початковій) умові, що задається залежно від фізичної постановки завдання.

Важливою характеристикою при дослідженні процесу забруднення підземних вод є час, протягом якого в даній точці області (або області z) концентрація розчинної речовини досягає певної величини. Крім того, виникає також питання про визначення часу, протягом якого концентрація розчинної речовини досягає в даній точці максимального значення. Основні диференціальні рівняння, з яких визначаються ці характеристики, а також фронт просування речовини (домішок) у фільтарционному потоці будуть наведені нижче.