рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Математическая постановка задачи теплопереноса и её обезразмеривание

Работа сделанна в 2006 году

Математическая постановка задачи теплопереноса и её обезразмеривание - раздел Физика, - 2006 год - Моделирование процессов тепло- и массопереноса при закачке радиоактивных растворов в глубокозалегающие пласты Математическая Постановка Задачи Теплопереноса И Её Обезразмеривание. Рассмот...

Математическая постановка задачи теплопереноса и её обезразмеривание. Рассмотрим задачу о распространении радиоактивных примесей в пористом глубоко залегающем пласте, в который закачивается жидкость с растворёнными радиоактивными веществами.

Такая задача является фундаментальной для подземного захоронения радиоактивных отходов и отходов химических производств. Одним из способов прогнозирования динамики поведения радиоактивных и химических примесей в глубокозалегающих пластах, является исследование их температурных полей.

Современные приборы и методики измерения температуры позволяют проводить оперативные измерения с точностью, превосходящей тысячные доли градуса. Температурные измерения в таких условиях можно использовать для контроля продвижения радиоактивной зоны. Соответствующие температурные аномалии возникают как за счет отличия температуры закачиваемой жидкости от естественной температуры пластов, так и за счет энергии, выделяющейся при распаде радиоактивных веществ.

В результате одного акта радиоактивного распада выделяется энергия 1МэВ. Согласно действующим в России Нормам радиационной безопасности и санитарным правилам высокоактивными жидкими радиоактивными отходами РАО признаются отходы, активность которых 1 Ки л. Следовательно, для высокоактивных отходов выделяемая мощность оказывается порядка 5 Вт м3. Причём, для средне- и долгоживущих нуклидов эта мощность мало меняется на протяжении лет и даже десятилетий.

Выделяемая энергия является весьма существенной и приводит к значительному изменению температурного поля. На рис. 1.1 представлена геометрия задачи в цилиндрической системе координат, ось z которой совпадает с осью скважины. Среда представлена тремя областями с плоскими границами раздела z h. Закачка примесей в область h z h производится из скважины радиуса r0 покрывающий кровля и подстилающий подошва пласты считаются непроницаемыми средняя область толщины 2h является пористой все пласты считаются однородными и анизотропными по теплофизическим свойствам.

Рис. 1.1. Геометрия задачи теплопереноса Через скважину малого по сравнению с расстоянием до точки наблюдения радиуса в горизонтальный бесконечный пласт толщиной закачивается вода с радиоактивным загрязнителем. В поступающей в пласт жидкости при поддерживаются постоянная температура и концентрация примеси. В общем случае температура и концентрация загрязнителя в пласте изменяются за счёт конвективного переноса вдоль направления, радиальной теплопроводности и диффузии вдоль, теплопроводности и диффузии вдоль, за счёт наличия тепловых источников и источников концентрации в нашем случае такими источниками является радиоактивный распад загрязнителя. В окружающих средах имеет место теплопроводность и диффузия вдоль и радиальная теплопроводность и диффузия вдоль. В пласте концентрация примеси, температура коэффициент диффузии вдоль равен, коэффициент теплопроводности коэффициент радиальной диффузии коэффициент радиальной теплопроводности в покрывающих пласт породах соответственно в подстилающих породах Кроме того, постулируются условия равенства температур и концентраций, а также плотностей тепловых и диффузионных потоков на границах соприкосновения, накладываются начальные и граничные условия.

В начальный момент времени везде и в бесконечно удалённых точках всегда концентрации примеси в пласте и в окружающих средах равны нулю. Математическая постановка задачи теплопереноса для всех областей, таким образом, включает уравнение теплопроводности с учётом радиоактивного распада в покрывающем 1.4.1 и подстилающем 1.4.2 пластах, а также уравнение конвективного переноса с учётом радиоактивного распада в пористом пласте 1.4.3 Сомножитель при во втором слагаемом в левой части уравнения 1.4.3 в развёрнутом виде. Условия сопряжения включают в себя равенство температур , 1.4.4 и потоков тепла на границах раздела пластов . 1.4.5 В уравнениях 1.4.1 - 1.4.3 учтено, что плотность радиоактивного нуклида в данной точке пространства определяется суммой плотностей в носителе и в скелете, которые связаны соотношением 1.3.4 . В начальный момент времени температура пластов является естественной невозмущённой температурой Земли на данной глубине.

Рассматривая глубины, превышающие порог влияния сезонных температур 100 м, будем считать, что в силу малой величины градиента температурного поля Земли 0.01 К м и небольшой толщины пористого пласта 10 м 1.4.6 Температура загрязнителя в скважине, радиус которой мы считаем малым по сравнению с расстоянием до точки наблюдения, равна . 1.4.7 Будем в дальнейшем искать превышение температуры в пластах над естественной температурой, выраженное в единицах геотермической температуры в пористом пласте. При решении задачи удобно перейти к безразмерным координатам, определяемым соотношениями 1.4.8 Сразу заметим, что в силу 1.3.7 . 1.4.9 Безразмерный параметр At представляет собой отношение времени тепловой релаксации слоёв к среднему времени жизни радиоактивного нуклида.

Выражение Ptявляется аналогом параметра Пекле, поскольку определяется аналогично последнему, но через температуропроводность настилающего, а не несущего пласта.

Величина определяет отношение изменения температуры, вызванного мгновенным распадом радиоактивного нуклида к разности температур закачиваемой жидкости и естественной геотермической температуры пласта.

Для больших температурное поле определяется в основном энергией радиоактивного распада, для малых - конвективным переносом тепла, обусловленного различием температур закачиваемой жидкости и пласта.

В силу большого значения аналога параметра Пекле Рt, в пористом пласте можно пренебречь радиальной кондуктивной теплопроводностью по сравнению с конвективным переносом тепла. Аналогично, для настилающего и подстилающего пластов изменение радиальной составляющей температурного поля будет в значительной мере определяться конвективным переносом тепла в пористом пласте, что позволяет пренебречь для них вкладом соответствующих радиальных теплопроводностей.

Таким образом, во всех уравнениях, получающихся из 1.4.1 - 1.4.3 исчезнут слагаемые, содержащие и интересующие нас уравнения запишутся в виде соответственно для настилающего, подстилающего и пористого пластов , 1.4.10 , 1.4.11 , 1.4.12 а условия сопряжения, граничные и начальные условия принимают вид , 1.4.13 1.4.14 , 1.4.15 1.4.16 1.4.17 Уравнения и равенства 1.4.10 - 1.4.17 представляют математическую постановку задачи теплопереноса. 1.3.1.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Моделирование процессов тепло- и массопереноса при закачке радиоактивных растворов в глубокозалегающие пласты

Поэтому чрезвычайно важной экологической задачей является прогнозирование и контроль поведения зон, охваченных воздействием вредных примесей,… Указанный прогноз осуществляется, в основном, расчётным путём, так как… При закачке вредных примесей нарушается естественное температурное поле, что определяется как отличием температуры…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Математическая постановка задачи теплопереноса и её обезразмеривание

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ. a -коэффициент температуропроводности, м2 с -удельные теплоёмкости пластов, Дж кг К -коэффициенты диффузии в вертикальном и радиальном направлениях, м2 с h -полувысота пористого

Некоторые аспекты развития методов расчётов температурных и концентрационных полей в пластах
Некоторые аспекты развития методов расчётов температурных и концентрационных полей в пластах. Закачка растворов радиоактивных примесей в глубоко залегающие пористые пласты создает необходимость рас

Основные физические процессы при фильтрации жидкости в глубоко залегающих пластах
Основные физические процессы при фильтрации жидкости в глубоко залегающих пластах. Построение механики смесей осуществлено на основе физических законов сохранения массы, импульса и энергии.

Уравнение конвективной диффузии с учетом радиоактивного распада и обмена жидкости со скелетом
Уравнение конвективной диффузии с учетом радиоактивного распада и обмена жидкости со скелетом. Постановка задачи о распределении концентрации вредных примесей при закачке растворов в глубоко залега

Разложение задачи теплопереноса по асимптотическому параметру
Разложение задачи теплопереноса по асимптотическому параметру. Рассмотрим более общую задачу, получающуюся введением произвольного асимптотического параметра путем формальной замены на и, соответст

Математическая постановка задачи теплопереноса в нулевом приближении
Математическая постановка задачи теплопереноса в нулевом приближении. Из 1.4.29 для коэффициентов при нулевое приближение получим, тогда. Таким образом, в нулевом приближении температура загрязните

Постановка задачи теплопереноса в первом приближении
Постановка задачи теплопереноса в первом приближении. Уравнения 1.4.27 , 1.4.28 для коэффициентов при первое приближение принимают вид , 1.4.51 . 1.4.52 Для коэффициентов при в 1.4.29 . 1.4.53 Усло

Математическая постановка задачи массопереноса и её обезразмеривание
Математическая постановка задачи массопереноса и её обезразмеривание. Геометрия задачи массопереноса практически ничем не отличается от температурной задачи и представлена на рис. 1.2. Рис. 1.2. Ге

Разложение задачи массопереноса по асимптотическому параметру
Разложение задачи массопереноса по асимптотическому параметру. Рассмотрим более общую задачу, получающуюся введением произвольного асимптотического параметра путём формальной замены коэффициента ди

Математическая постановка задачи массопереноса в нулевом приближении
Математическая постановка задачи массопереноса в нулевом приближении. Приравнивая коэффициенты при сомножителях нулевое приближение в уравнении 1.5.33 , получим , 1.5.39 а, следовательно, после инт

Математическая постановка задачи массообмена в первом приближении
Математическая постановка задачи массообмена в первом приближении. Уравнения 1.5.31 , 1.5.32 для коэффициентов первого приближения принимают вид 1.5.58 . 1.5.59 Коэффициенты при в уравнении 1.5.33

Дополнительное интегральное условие для первого приближения
Дополнительное интегральное условие для первого приближения. Усредним равенство 1.5.15 по z в пределах несущего пласта согласно . 1.5.80 Последовательно для каждого слагаемого , 1.5.81 , 1.5.82 1.5

Решение задачи массопереноса в нулевом приближении
Решение задачи массопереноса в нулевом приближении. В пространстве изображений Лапласа-Карсона, для нулевого приближения вместо 1.5.51 - 1.5.57 получим следующую задачу, z 1, r 0, 2.1.1 , z 1, r 0,

Анализ результатов расчетов в нулевом приближении
Анализ результатов расчетов в нулевом приближении. На рис.2.4 показаны расчёты зависимости в нулевом приближении плотности радиоактивного загрязнителя от расстояния до оси скважины. С увелич

Бездиффузионное приближение в задаче массообмена
Бездиффузионное приближение в задаче массообмена. В силу того, что отношение коэффициентов диффузии и температуропроводности является малой величиной порядка ? см. 1.5.12 , появляется возможность у

Решение задачи массообмена в первом приближении
Решение задачи массообмена в первом приближении. Выпишем ещё раз полученную в разделе 1.5.4 математическую постановку задачи массообмена для коэффициентов первого приближения, пренебрегая радиоакти

Анализ результатов расчетов в первом приближении
Анализ результатов расчетов в первом приближении. На рис. 2.14 и 2.15 представлены графики зависимости первого коэффициента разложения от расстояния до оси скважины. Вид графиков для z 0 и z

Стационарное решение задачи массопереноса в нулевом и первом приближении
Стационарное решение задачи массопереноса в нулевом и первом приближении. Отметим, что чрезвычайно важным является нахождение стационарного решения, позволяющего установить максимальные размеры зон

Анализ результатов расчёта стационарной задачи
Анализ результатов расчёта стационарной задачи. На рис.2.34 представлены графики зависимости стационарного распределения примесей в нулевом приближении от расстояния до оси скважины. Нулевое

Глава III. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В НУЛЕВОМ И ПЕРВОМ ПРИБЛИЖЕНИЯХ
Глава III. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В НУЛЕВОМ И ПЕРВОМ ПРИБЛИЖЕНИЯХ. Нулевое приближение Постановка задачи теплопереноса для нулевого приближения представлена в разделе 1.4 в виде 1.4.44 - 1.4.

Анализ результатов расчетов по нулевому приближению
Анализ результатов расчетов по нулевому приближению. На рис.3.1 показаны расчёты зависимости в нулевом приближении температуры в несущем пласте от времени для безразмерного расстояния r 20 что соот

Решение задачи теплообмена в пространстве изображений в первом приближении
Решение задачи теплообмена в пространстве изображений в первом приближении. Постановка первого приближения задачи теплообмена была осуществлена в 1.4.4. Выпишем полученные там уравнения ещё раз, пе

Сопоставление радиусов зон химического и теплового возмущений
Сопоставление радиусов зон химического и теплового возмущений. При распространении загрязнителя возникает несколько фронтов, определяемых различными физическими процессами, протекающими в закачивае

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги