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以热量平衡方程式为基础,结合湍流交换理论和若干经验关系式,经复杂的代换,导出蒸发力计算公式。历经后人改进,使其中的参数适合各地情况,获得广泛应用。
E0通常表示蒸发力。这里用水面蒸发代替蒸发力。考虑多年平均,略去水中热通量,水面净辐射B等于蒸发耗热LE0加湍流热通量Q。
以蒸发的物理过程为依据,把实测蒸发量与有关的气象要素或地理参数建立统计关系公式。在1960年代以前,多建立蒸发量与温度的联系。后来,大型蒸发池资料增加,又有水面上的气象梯度观测,遂建立起许多更准确的经验公式。 2100433B
水量平衡和热量平衡的原理是推算蒸发力的依据。从湍流热交换也可以计算蒸发量。
区域在一个时期内的水量平衡方程式
r是降水量,E是蒸发量,δW是土壤水分的增量,f是径流,包括地面和地下的出流和入流。
对一个闭合流域,如考虑1年或多年时期,土壤水分的增量接近于零,水量平衡方程式具有最简单的形式。利用雨量站测得的降水量和从水文站测得的径流量,蒸发量就可以作为方程式的余量而求得。这是计算蒸发量的传统方法。然而,要注意以下问题:第一,在湿润地区,降水和径流的量级比蒸发的量级大,由两个大量(它们的误差也较大)之差求一个小量,误差会很大;第二,雨量是时空分布不均匀的要素,求出的面雨量误差也较大;第三,如果考虑的时段不到1整年,水量平衡方程式中土壤水分增量不可忽略!第四,如果研究的地域不是闭合流域,径流项不那么简单,还要考虑通过流域边界的入流和出流。
对一个小截面积的土壤柱体,如测得降雨量和进出土柱的水量,蒸发量可以作为余量求得。农业试验站设置的土壤蒸发器就利用这个原理。水文单位所设的水量平衡场,就取一个小面积的场地,观测水量平衡若干分量,通过土柱水量平衡法来计算未测的分量和有关参数。
地表热量平衡方程式是
B是净辐射,Q是湍流热通量,L是蒸发潜热,E是蒸发量,LE是蒸发耗热,S是土壤热通量。
测量出除蒸发耗热以外的各分量,就可把蒸发耗热及相应的蒸发量求出。如果计算的时段为1年或多年,土壤热通量可视为零,方程式可简化。不过,净辐射和湍流热通量都是比较难测量的,往往通过间接计算求取,误差也较大。
许多经验公式把蒸发量表示为温度的函数,就是因为温度与净辐射和湍流热通量成正变,而考虑1年以上时期土壤热通量近似于零。
蒸发面的水分汽化后,必须由空气的运动把水汽从较湿的贴地层向较干的上层扩散,才能继续蒸发。这样,蒸发的速率也依赖于上下气层湿度的差异和空气垂直运动的强度,也就是决定于湿度的垂直梯度和湍流的强度。湍流强度与风速和温度的垂直梯度有关。温度、湿度和风速三者的垂直梯度都可以在小气候观测中测定,但这种观测只在短期考察中进行,而不是常规观测。为了计算长期的蒸发量,要设法从短期考察的资料推断长期的情况。一种常用的方法就是利用风与湍流有正变关系,用常规观测的风速代替湍流强度,这就是道尔顿(Dolton)公式
式中es是蒸发面温度相应的饱和水汽压,ed是实际水汽压,f(u)是风速u的函数。
贴地层的湍流涡旋造成空气运动的脉动(高频率的微观的变化)和绝对湿度的脉动。若空气的上下运动和绝对湿度的增减成正相关,即向上的运动往往和湿度的增加同步,就能把水汽向上输送,促进了地面的蒸发。空气和湿度的脉动是微观的,只能利用精密仪器作短期的野外考察,并由短期资料推断长期情况。
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在抽样调查中,直接从样本中计算得到各种量数称为统计值。从已知的样本统计值推算得到的总体的各种相应的量数称为总体参数。由于抽选样本的方法和数量不同,因而根据样本统计值推算出来的总体参数的可靠程度和准确程度也会有所不同。因此,样本的特征只是总体特征的近似反映。这种误差叫作抽样误差。因而抽样误差是不可避免的,所以根据样本的统计值去推算总体的参数,实质上是一种有科学根据的估计。抽样误差越小,对总体的参数估计越接近总体的真实情况。 2100433B
水对物体的浮力
推算
假设有一正方体沉于水中,F浮=F下表面-F上表面
=ρ液体gh下*S-ρ液体gh上*S
=ρ液体gSΔh
=ρ液体gV
=m排液g
=G排液
当物体悬浮在液体上时(当未受外力时),F 浮=G物
稍加说明:
(1)h2为正方体下表面到水面距离,h1为正方体上表面到水面距离,Δh为正方体之高。
(2)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。
F浮=ρ液gV排的公式推导:浮力=排开液体所受重力——F浮=G排液=m排液·g =ρ液gV排
(3)给出沉浮条件(实心物体)
ρ物>ρ液, 下沉 ,G物>F浮
ρ物=ρ液, 悬浮 ,G物=F浮 (基本物体是空心的)
ρ物<ρ液, 上浮,(静止后漂浮)G物 ρ物>ρ液, 沉底 ,G物=F浮 F杯底对物的支持力(三力平衡)阿基米德 (4)给出“露排比公式”——解漂浮题的重要公式 如果漂浮(这是重要前提!), 则:ρ物∶ρ液=V排∶V物。 其中,V物=V排 V露 变形公式 1.(ρ液-ρ物)∶ρ液=V露∶V物 2.ρ物∶(ρ液-ρ物)=V排∶V露 另外液体还可以产生比自身重力大的浮力 物体在液体中排开液体的重力等于物体所受浮力 但是液体可以产生比自身重力大的浮力 排液量是一个抽象的概念 排开的液体是当液体凝固时,将固体拿出,用同种液体将空档填满,用来填充的液体量就是排开的液体量 浮力定律图解 所以产生十牛的浮力不一定需要十牛重的液体,液体可以产生比自身重力大的浮力 当物体在水中完全和底部接触时就没有浮力了,因为底部没液体就不存在浮力了。[1]
蒸发器的使用状况
国内有少部分厂家安装使用MVR蒸发器,而在欧洲有不少厂家使用。
蒸发器安装成本于运行比较
MVR蒸发器比普通四效降膜式蒸发器安装成本多20—30%.
以安装容量19700Kg/h计
能耗比 |
四效降膜 |
三效降膜 浓缩 |
四效降膜 浓缩 |
MVR蒸发器 |
单位 |
蒸汽用量 |
4000 |
3550 |
2800 |
250 |
Kg/h |
吸收比率 |
45 |
45 |
45 |
235 |
KW |
冷气量 |
9.0 |
7.9 |
6.5 |
0.54 |
GJ/h |
冷却水 △t=15℃ |
144 |
126 |
104 |
9 |
M³/h |
冷却能力 |
16 |
14 |
11 |
2 |
KW |
安装功率 |
61 |
54 |
56 |
254 |
KW |
蒸汽能耗比 |
0.27 |
0.24 |
0.19 |
0.02 |
Kg/Kg |
电力消耗比 |
0.004 |
0.004 |
0.004 |
0.016 |
KW/Kg |
蒸发器主要能源为电力,省去了安装大功率锅炉的费用,同时也在环境保护方面的投资大幅减少。
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