Cтраница 2
Таким образом, наличие глинистых водоупорных толщ препятствует проявлению концентрационной конвекции подземных вод по всему разрезу осадочного чехла. В целом вопрос о масштабах проявления концентрационной конвекции в природной обстановке исследован еще мало и нуждается в дополнительном изучении. Наконец, следует указать еще на один механизм возникновения или изменения движения подземных вод за счет распределения плотности воды. [16]
При TQ / TX 1 составляющие выталкивающей силы, обусловленные термической конвекцией и концентрационной конвекцией, связанной с сублимацией стенки, противодействуют друг другу. В итоге происходит снижение теплового потока. Однако для случая, когда эти две составляющие примерно одинаковы, численных решений не получено. При больших значениях РХ / РА, о область отсутствия решения невелика, но с уменьшением этого отношения она становится больше. [17]
Рассмотрим сначала плоскую вертикальную нагреваемую или охлаждаемую поверхность, расположенную в пресной или соленой воде при отсутствии концентрационной конвекции. [18]
Затем по технической сложности следуют рядовые модификации метода тепловой конвекции и метод кристаллизации при изменении температуры, далее метод концентрационной конвекции и рециркуляционный. И наконец, самым сложным технически является метод вынужденной конвекции. Соответственна требуется и большая квалификация, большая культура работы по мере возрастания сложности метода. Чем технически сложнее осуществить метод, чем длительнее процесс выращивания, тем больше вероятностей для каких-либо аварий, тем труднее бывает выдержать долгое время заданный режим процесса. [19]
S, Сь С2; г, z - пространственные координаты; Fo - безразмерное время; Re - число Рей-нольдса; Ra, RaD - тепловое и диффузионное число Рэлея, определяющие интенсивность тепловой и концентрационной конвекции соответственно; Pr, PrD, PrCl, PrC2 - тепловые и диффузионные числа Прандтля; Mn, MnD - тепловое и диффузионное числа Марангони, определяющие интенсивность термокапиллярной и концентрационно-капиллярной конвекции; у - совокупность параметров, определяющих геометрию рассматриваемой области; f - совокупность начальных и граничных условий. [20]
В случае концентрационной конвекции в параметр G входит только Gr с, тогда N - - оо, член ( j NC) / ( P QN) сводится к C / Q и при Q 1 система основных уравнений представляет собой аналог уравнений (3.5.26) - (3.5.28) для концентрационной конвекции. При промежуточных значениях N, в условиях совместной термоконцентрационной конвекции, течение описывается приведенными выше уравнениями. Однако существуют некоторые ограничения на величину N. Они обусловлены требованием, чтобы суммарный поток на передней кромке равнялся нулю. При Р Q 1 это условие удовлетворяется, если величина Gr Or, c положительная, а передней кромкой является нижний край вертикальной поверхности. При Рг 5 Sc величина Р не обязательно должна равняться Q, и тогда на значение N накладываются менее жесткие ограничения. Например, величина Or Or, с может быть отрицательной и при этом еще будет создаваться положительная выталкивающая сила и, следовательно, течение будет направлено вверх во всем или почти во всем пограничном слое. Это условие достигается при Or, с 0, если Sc Рг, и при Gr 0, если Рг Sc. Этот вопрос будет рассмотрен подробнее ниже при обсуждении результатов численного расчета. [21]
В случае концентрационной конвекции в параметр G входит только GIX с, тогда N - оо, член ( ф - - NC) / ( P QAf) сводится к C / Q и при Q 1 система основных уравнений представляет собой аналог уравнений ( 3 5.26) - (3.5.28) для концентрационной конвекции. При промежуточных значениях N, в условиях совместной термоконцентрационной конвекции, течение описывается приведенными выше уравнениями. Они обусловлены требованием, чтобы суммарный поток на передней кромке равнялся нулю. При P Q1 это условие удовлетворяется, если величина Gr GTX, c положительная, а передней кромкой является нижний край вертикальной поверхности. При Рг Ф Sc величина Р не обязательно должна равняться Q, и тогда на значение накладываются менее жесткие ограничения. Например, величина Gr - j - Gr, с может быть отрицательной и при этом еще будет создаваться положительная выталкивающая сила и, следовательно, течение будет направлено вверх во всем или почти во всем пограничном слое. Это-условие достигается при Or, с 0, если Sc Рг, и при Grx с 0, если Рг Sc. Затруднение со знаком в соотношении (6.3.12) преодолевается путем выбора Р и Q, входящих в-сумму Р Grx Q Grx с. Этот вопрос будет рассмотрен подробнее ниже при обсуждении результатов численного расчета. [22]
Концентрационная конвекция происходит в случаях, когда воды с более высоким, за счет повышенной минерализации, удельным весом залегают выше вод с более низким удельным весом. Концентрационная конвекция наиболее сильно должна проявляться для рассолов поверхностных водоемов, соров, солончаков, соленосных пород. Масштаб подобных перетоков практически полностью определяется, проницаемостью пород, подстилающих поверхностный водоем или рассолоносную толщу. [23]
Для методов кристаллизации при химической реакции и при испарении температурный коэффициент растворимости не имеет значения. Что касается метода концентрационной конвекции, то чем больше температурный коэффициент растворимости вещества, тем легче интенсифицировать процесс выращивания. Поэтому линия, ограничивающая область применения этого метода в отношении растворимости, должна в принципе отклоняться вверх и влево. Однако недостаток данных не позволил провести ее точнее, чем это сделано на графике. [24]
Таким образом, наличие глинистых водоупорных толщ препятствует проявлению концентрационной конвекции подземных вод по всему разрезу осадочного чехла. В целом вопрос о масштабах проявления концентрационной конвекции в природной обстановке исследован еще мало и нуждается в дополнительном изучении. Наконец, следует указать еще на один механизм возникновения или изменения движения подземных вод за счет распределения плотности воды. [25]
Эти эксперименты следует считать лишь первым шагом изучения концентрационной конвекции. [26]
Такие течения обычно называются конвекцией. В зависимости от причин, вызывающих изменения плотности воды, можно различать тепловую и концентрационную конвекцию. [27]
Уравнения относительно / и С идентичны соответствующим уравнениям для термической конвекции. Следовательно, все автомодельные решения для характеристик теплообмена в случае термической конвекции справедливы для характеристик массообмена в случае концентрационной конвекции, если сделаны указанные выше замены параметров. Эта аналогия распространяется и на экспериментальные данные, и на обобщенные соотношения для характеристик теплообмена. Однако следует иметь в виду, что все сказанное выше справедливо лишь при малых разностях концентраций, а также в том случае, если члены с вязкой диссипацией и давлением в уравнении энергии (6.4.3) остаются малыми и в процессе массообмена. [28]
Последние две связаны с движением под действием сил поверхностного натяжения, в отличие от конвекции гравитационного типа. Интенсивность термокапиллярной и капиллярно-концентрационной конвекции определяется числами Марангони. Интенсивность тепловой и концентрационной конвекции определяется числами Рэлея: RaGr-Pr, RaDGrD-Sc, где Gr и Gro - соответственно тепловое и диффузионное числа Грасгофа, характеризующие соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке, Рг - число Прандтля ( v / a), Sc - число Шмидта ( v / D) [26], где v - кинематический коэффициент вязкости, а - коэффициент температуропроводности, D - коэффициент диффузии. Число Грасгофа определяется по формуле Gr gL3pAT / v2, где g - ускорение свободного падения; L - характерный размер потока; р - коэффициент объемного расширения; AT - градиент температуры. [29]
Последние две связаны с движением под действием сил поверхностного натяжения, в отличие от конвекции гравитационного типа. Интенсивность термокапиллярной и капиллярно-концентрационной конвекции определяется числами Марангони. Интенсивность тепловой и концентрационной конвекции определяется числами Рэлея: RaGr-Pr, RaDGrD-Sc, где Gr и GrD - соответственно тепловое и диффузионное числа Грасгофа, характеризующие соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке, Рг - число Прандтля ( v / a), Sc - число Шмидта ( v / D) [26], где v - кинематический коэффициент вязкости, а - коэффициент температуропроводности, D - коэффициент диффузии. Число Грасгофа определяется по формуле Gr gL3pAT / v2, где g - ускорение свободного падения; L - характерный размер потока; р - коэффициент объемного расширения; AT - градиент температуры. [30]