Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 [ 50 ] 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

На выходе из среды значение C.{t) может быть измерено, но задавать его нельзя.

Поэтому следует воспользоваться [98] балансом масс с учетом интенсивной диффузии внутри пористой среды и ее сравнительного отсутствия вне ее:

wC = WC - В{дС / дп).

(3.166)

Поскольку s с", приходим к условию Данкуертца [150]:

дС/8п = 0, (3.167)

где П - нормаль к границе истечения из среды.

Рис. 3.21. Дисперсия динамически нейтральной примеси при фильтрационно-конвективной диффузии

Рассмотрим некоторые характерные черты фильтрационно-конвективной диффузии. Зона дисперсии Л, определяемая как и в обьиной теории диффузии (рис.3.21), приводит в силу (3.153) к следующему выражению:

Л«лА0/«лД1. (3.168)

Тем самым дисперсия Д не зависит от скорости конвекции и времени, но зависит от пройденного расстояния L.

Перенос массы - (3.146) и (3.154) - с учетом эффекта адсорбции по Генри (3.163) сводится в случае одномерного плоского потока к простому релаксационному уравнению

dt дС

dt dx D сС

+

\dt \ + r dx \+Y dx

= 0,

(3.169)

где 0Д - время адсорбционной релаксации:

(3.170)

Если Т « Qa, то действует только первый диффузионный оператор и происходит обьршый диффузионный процесс с пренебрежимой адсорбцией. Однако если Т » Q, то путем введения эффективного времени [98]

(г) =

(1+/)

(3.171)

получим уравнение дС

- V-

ас дх

(3.172)

Каждая химическая компонента раствора имеет свой характерный параметр у"\ а следовательно, и свое эффективное время адсорбции. Поэтому адсорбируемые компоненты, распространяющиеся с общей скоростью конвекции и коэффициентом диффузии, разделяются по потоку. Соответствующий процесс называют химической хроматографией.

Обращаясь к роли адсорбции и диффузии в экологии, под-182

черкнем, что чем выше концентрация С в потоке, тем интенсивнее идет адсорбционная очистка флюида в соответствии с уравнением (3.162). Поэтому процесс диффузии уменьшает значения С, а следовательно, и скорость адсорбции.

Как можно увидеть, все расчеты переноса массы в фильтрационных потоках без диффузии дают нижнюю оценку реального распространения, скажем, промышленных сточных вод или иных опасных примесей.

На рис. 3.22 дан расчет проникания радионуклидов в горный массив через 25 минут после подземного ядерного взрыва.

Опасность оказалась заниженной на порядок (пунктир), если диффузия не учтена, - по сравнению с реальным процессом и с диффузией и с адсорбцией [200].

С. г/м

,6»

о £0

Рис. 3.22. Поля концентрации радиоактивных цезия (1,3) и ксенона (2,4) при (1,2) к без (3,4) учета диффузии в окрестности сферической полости взрыва

Определенные усилия были также предприняты для учета отдельных трещин в горных массивах, для чего использовались методы теории вероятностей и фракталей [38, 219].