18. Су қоймасының жылу балансы теңдеуі, құрамдас бөліктері

Су қоймасының жылу балансы теңдеуі

Су қоймасының жылу балансы теңдеуі оның термикалық режимін анықтайды, әрі жылдың әрбір кезеңінде жылу балансы теңдеуінің құрамдас бөліктерінің өзіндік қатынасы орнайды.

Су қоймасының жылу балансын есептеу көбінесе су объектісінің термикалық

сипаттамаларын (су температурасын, су бетінің жылу алмасуын және т.б.) және теңдеудің жекелеген м‰шелерін, мысалға су бетінен булануды анықтау ‰шін ж‰ргізіледі.

Жылу балансының құрамдас бөліктері.

Су объектісінің жылу балансында жылудың су қоймасына келіп т‰су бағытына сәйкес ‰ш түрлі жылу ағыны бөлінуі м‰мкін:

1. К‰н радиациясының су қоймасының бетінде жұтылуы негізінде су бетімен жылу алмасу Sр арқылы ж‰реді; судың өзінің сәулеленуі Sи; суда атмосферадан шыққан қарсы сәулеленудің жұтылуы Sа; атмосферамен конвекция нәтижесінде жылу алмасу (турбуленттік жылу алмасу) P; судың булануы немесе конденцациясы кезінде жылу алмасу Sис; су бетіне жауған жауын-шашын арқылы жылу алмасу Sос.

Өтпелі кезеңдерде, яғни судың қатуы және сең ж‰ру кезеңдерінде жоғарыда

аталғандарға қоса мұздың еруіне жұмсалатын жылу және мұз пайда болғанда бөлінетін жылу Sл да мұнда жатады.

2. Су _垣=_| т‰бімен・ жылу алмасу Sдно, сондай-ақ грунт суларымен жылу алмасу Sгр.

3. Су қоймаларына құятын салалар арқылы жылу алмасу Sпр, немесе басқа жерден ақаба судың қосылуы нәтижесінде жылу алмасу Sст; су объектісінде судың қозғалысынан механикалық энергияның жылу энергиясына айналуы кезінде бөлінетін жылу Sдин, сондай-ақ суда ж‰ріп жaтатын биологиялық және биохимиялық процестерден бөлінетін жылу Sб.

Теңдеудің жалпы т‰рі. Су массасындағы жылу мөлшерінің өзгеруі және жылу балансының кіріс және шығыс бөліктерінің қатынасы жылу балансы теңдеуімен сипатталады. Теңдеу келесі т‰рде жазылуы м‰мкін:

Sр − Sи + Sа ± P ± Sис ± Sос ± Sл ± Sдно ± Sгр + Sпр − Sст + Sдин + Sб = ± ΔS, (5.1)

мұнда ΔS - су қоймасында жылу мөлшерінің өзгеруі.

Жылу балансын есептеу жұмыстарында бұл теңдеудегі физикалық мағынасы бірдей бірқатар м‰шелерін біріктіру ыңғайлы болып келеді. Жалпы қабылданған жылу балансының теңдеуінің қысқартылған т‰рі келесідей жазылады:

R = LE + B + P , (5.2)

мұнда R=Sр−Sи+Sа – судың радиациялық балансы; LE − жылудың буға жұмсалуы (Sис);

P − судың беткі қабаты мен атмосфера арасындағы турбуленттік жылу алмасу;

B=Sпр−Sст±Sдно±ΔS − су қоймасындағы жылу аккумуляциясы.

Бұл жағдайда шамалары өте төмен болып келетіндіктен жылу балансының Sос, Sгр, Sб м‰шелері есептеулерде ескерілмейді. Су объектісінің ерекшеліктеріне байланысты Sдин шамасы және маусымға байланысты Sл шамасы қажетті жағдайда ғана ескеріледі.

19. Көлдердегі жылу қорын есептеу. Ф.Форель, Хальбфасс, с.Д. Муравейский әдістері.

Көлдердің жылу қорын есептеу. Форель 1912 ж көлдердің шартты жылу қорын қимасы 1 см ² және биіктігі сол нөлдік ең жоғарғы тереңдігіне тең. Судыңы тік бағанының жылуы өзінде сақтауына тең жылуға тең ретінде анықтайды. Форель әдісі көл қазаншұңқыры пішінін ескермейді. Сондықтан әсіресе қрыс емес пішінді көлдерге бұрмаланған жылу қоры мәліметтері жөнінде түсінік беруі мүмкін. Бұл жетіспеушілік Бердан және Джеди 1932 жыл жылу қорын есептегенде көлдің орташа тереңдігін қолдануға ұсыну арқылы біршама жөндеу енгізді.

Хальфасе ұсыныс бойынша 1910 жылы көлдегі барлық судың көлемі үшін жылу қорын оның қабаттарындағы орташа температурадан сол қабаттағы ауданын көбейтіп ол көбейтінділері біртіндеп қосу арқылы табуға болады. Бұл әдіс өте дұрыс мәндерді алуға мүмкіндік береді, бірақ температураның терңдігі бойынша өзгеру жөнінде мәліметтер алу көп еңбекті қажет етеді. С.Т Моравейский 1955 жылы жылу қорын есептеудің графиктік тәсілін жасады. Ол үшін координаталар қоры орналасып оның вертикальді осіне судың көлемі, ал горизонталь осіне әр түрлі тереңдіктерге сәйкес су көлемінің жылу мөлшері салынады, яғни

S = cρt

Тұщы су үшін жылу сыйымдылыгы С және тығыздығы 1-ге тең деп қабылдауға болатындықтан бірлік көлеміндегі жылу мөлшері температураның мәніне тең болады. Барлық есептеулер график түрінде жүргізіледі. Температураның өзгері тереңдігіне байланысты графигін одан әрі су көлеміне келетін жылу қорын табамыз.

Координаталар остері және S=F(V) қисығы арасын планиметрлеу арқылы су қоймасының жиынтық жылу қорын табамыз. Алынған нәтижелердің дәлдігі су температурасының және тереңдіктерін анықтаудың дәлдігімен анықталады. Өзендердің жылу ағындысы өзендерде арна бойымен температурасының таралуы практикалық бір келкі деуге болады, белгілі көлденең қмиасында су көлемін анықтау қиын емес. Сонда берілген тұстама үшін жылу қоры былай есептеледі.

Ө=сρQtT

мұнда t- тұстама үшін орташа судың температурасы, Т-уақыт интервалы