Формула испарения воды: Испарение бассейна. Типы покрытий. Расчет испарения воды

2.5 Расчет испарения по эмпирическим формулам

В
настоящее время формул для расчета E
разработано большое число, но почти все
они имеют структуру, предложенную еще
Дальтоном(1802 г.):

E=ε0(e0-e2),

где
ε0-коэффициент,
зависящий от скорости ветра. Большое
число формул такого типа связано в
основном с предложениям и по определению
ветрового коэффициента ε0.
В настоящее время наибольшей известностью
пользуются формулы В.К. Давыдова, Б.Д.
Зайкова, А.П. Браславского и З.А. Викулиной,
А.П. Браславского и С.Н. Нургалиева.

Проверка
точности различных формул по оценке
испарения с водной поверхности,
проведенная в Государственном
гидрологическом институте Б.И. Кузнецовым,
В.С. Голубевым и Т.Г. Федоровой, показала,
что наиболее оптимальной является
формула:

E=0,14(1+0,72u2)(e0-e2),

Где
u2 — скорость ветра на высоте 2 м над
поверхностью воды;

Е
— слой испарившейся воды, мм/сут.;

e0
и е2 — давление насыщенного водяного
пара и парциальное давление водяного
пара, гПа.

Эта
формула рекомендуется Указаниями для
расчета испарения с поверхности водоемов
в условиях равновесной стратификации
атмосферы в приводном слое т. е. когда
разность значений температуры воды и
воз когда разность значений температуры
воды и воздуха не превышает 4 С. При
наличии неравновесных условий в приводном
слое в рассчитывать испарение по воздуха
необходимо рассчитывать испарение по
формуле В.А. Рымши и Р.В. Донченко либо
по формуле А.П. Браславского и С.Н.
Нургалиева.

Значения
испарения, вычисленные по формулам
различных авторов при штилевой обстановке,
значительно различаются. Это объясняется
тем, что при скоростях ветра до 2 м/с, и
особенно при штиле, на рассматриваемый
процесс существенное влияние оказывает
вертикальный конвективный воздухообмен
над испаряющей поверхностью. Чем больше
разность температуры испаряющей
поверхности и воздуха, тем интенсивнее
протекает воздухообмен, а следовательно,
и более интенсивно осуществляется отвод
паров от водной поверхности в
вышерасположенные слои атмосферы.

Исследования
показали, что интенсивность испарения
прямо пропорциональна разности
температуры воды и воздуха не только в
штилевых условиях, но и при слабом ветре.
Поэтому появился ряд формул уточненных
введением еще одного слагаемого,
зависящего от разности температуры
испаряющей поверхности воды и воздуха
на высоте 2 м. Введением этой характеристики
учитывается скорость отвода водяных
паров от испаряющей поверхности в
атмосферу. Эти формулы имеют следующий
вид:

  1. В.А.
    Рымши и Р.В. Донченко:

E=0,104(k1+u2)(e0-e2),

где
k1=
f1
(Δθ) — коэффициент, зависящий от разности
температуры поверхности воды и воздуха
на высоте 2 м (tп-θ2),
заданный в табличной форме .Эта формула
рекомендуется для расчета испарения с
незамерзающих водоемов;

  1. Л.Г.
    Шуляковского:

E=(0,15+0,112u2+0,094(tп-θ2)1/3)(e0-e2).

  1. А.Р.
    Константинова:

E=(0,024(tп-е2)/u1+0,116u1)(e0-e2).

  1. А.П.
    Браславского и С.Н. Нургалиева:

E=0,14(1+0,8u2+k2)(e0-e2),

где
k2=f2(Δθ)-
функция, зависящая от разности температуры
поверхности воды и воздуха на высоте 2
м (tп-t2),
определяется по специальной таблице.

Последняя
формула в настоящее время включена в
рекомендации по термическому расчету
водохранилищ.

Примером
эмпирической формулы другого типа, чем
приведенные выше, является формула Н.
Н. Иванова:

E=0,0018
(25+θ2)2(100-r2),

где
Е — слой испарившейся воды, мм/мес;

θ2
и r2
—средние месячные температура и
относительная влажность воздуха.

Чтобы
рассчитать испарение по приведенным
выше формулам, необходимо знать
температуру, влажность воздуха и скорость
ветра, измеренные непосредственно над
поверхностью водоема. Таких наблюдений,
за редким исключением, не имеется.
Поэтому для расчета испарения по
приведенным формулам используют данные
о состоянии воздушной массы, полученные
на континентальных метеостанциях, но
с учетом её трансформации при переходе
с суши на водную поверхность. Эти вопросы
подробно исследованы в работах М.П.
Тимофеева, А.Р. Константинова, А.П.
Браславского и 3.А. Викулиной и др. ученых.
Чтобы использовать данные континентальных
метеостанций, их корректируют введением
коэффициентов:

1)скорость
ветра водоема w2
корректируется введением сразу
трехкоэффициентов, т.е.

u2=k1k2k3uф,

где
k1,
k2,
k3
— коэффициенты, учитывающие соответственно
степень защищенности метеорологической
станции на суше, характер рельефа в
пункте наблюдений и среднюю длину
разгона воздушного потока над водной
поверхностью водоема; uф—
скорость ветра на высоте флюгера;

2)
парциальное давление водяного пара на
высоте 2 м над поверхностью водоема
рассчитывается следующим образом:

e2=e’2+(0,8e0—
e’2)M,

где
е’2
— парциальное давление водяного пара,
измеренное на высоте 2 м на континентальной
метеостанции; е0
— давление насыщенного водяного пара,
определенное по температуре поверхности
воды; М -коэффициент трансформации,
учитывающий изменение влажности и
температуры воздуха в зависимости от
размера водоема;

3)
температура воздуха на высоте 2 м над
поверхностью водоема уточняется
аналогично парциальному давлению
водяного пара:

θ2=θ’2+(tп-θ’2)M,

где
θ’2
— температура воздуха на высоте 2 м на
континентальной метеостанции, tп
— температура поверхности воды;

  1. температура
    поверхности воды назначается на основе
    натурных наблюдений за предыдущие годы
    на данном водоеме, водоеме-аналоге или
    рассчитывается с использованием метода
    теплового баланса.

формула испарения — Хочу все знать!

Germany.ru → Форумы → Архив Досок→ Хочу все знать!

формула испарения

240  

SULUкоренной житель23.03.08 19:01

23.03.08 19:01 

никак не найду формулу скорости испарения воды (со свободной поверхности)… поможете?

«Бог не играет в кости» (С)

#1 

  cobra23.03.08 20:10

NEW 23.03.08 20:10 

в ответ SULU 23.03.08 19:01

а разве такая формула есть? делают замеры, есть спец. приборы, знают, от чего зависит, но именно формулы, кажись, нет…

#2 

SMKiraIrina23.03.08 20:27

NEW 23.03.08 20:27 

в ответ SULU 23.03.08 19:01

Вот кое-что по интересующей вас теме: http://www. referatustudent.ru/text/021.htm

#3 

Ostiкоренной житель23.03.08 20:30

NEW 23.03.08 20:30 

в ответ SULU 23.03.08 19:01

Чуть конкретнее можно?
Какие параметры заданы? Испарение в вакуум или в пар?

Я только объясняю Вам свои обязанности, но не ограничиваю Ваших прав! (C)

#4 

SULUкоренной житель23.03.08 22:54

NEW 23.03.08 22:54 

в ответ Osti 23.03.08 20:30

имеется площадь поверхности воды, условия комнатные (т.е. имеется температура воды=темп. воздуха, давление, влажность воздуха…), объ╦м можно считать не замкнутым (пренебречь насыщением пара). интересует объ╦м, испаряющийся в ед. времени… уверен что чтото похожее было в школьной программе, вот только не найду никак…

«Бог не играет в кости» (С)

#5 

SULUкоренной житель23. 03.08 22:57

NEW 23.03.08 22:57 

в ответ SMKira 23.03.08 20:27

чтото похожее.. спасибо… буду разбираться

«Бог не играет в кости» (С)

#6 

SULUкоренной житель23.03.08 22:59

NEW 23.03.08 22:59 

в ответ cobra 23.03.08 20:10

В ответ на:

делают замеры

это про гигрометр? так это измерение влажности. мне надо количество испаряющейся за сутки жидкости понять…

«Бог не играет в кости» (С)

#7 

  cobra23.03.08 23:15

NEW 23.03.08 23:15 

в ответ SULU 23.03.08 22:59, Последний раз изменено 23.03.08 23:44 (cobra)

ну, налей в любую цилиндричскую ёмкость воды, отметь её уровень, рядом поставь термометр и прибор, определяющий относительную влажность воздуха. через сутки замеръ падение уровня, это и будет скорость испарения в мм/сутки при данных условиях. не думаю, что учёные это как-то иначе делают. возможно, есть таблицы с опытными данными, по которым можно предсказывать, учитывая параметры, твою скоростъ.
думаю, что и из ведра и из стакана испаряется с одинаковой скоростью, т.е. уровень падает на одинаковое кол-во мм, а уж объём зависит от площади поверхности.

#8 

Melnikкоренной житель24.03.08 08:03

NEW 24.03.08 08:03 

в ответ SULU 23.03.08 19:01

по-любому, влияние имеют парциальное давление воды в газовой фазе, температура, а также «коэффициент перемешивания».
Но формулы что-то не припомню.

Вещи не такие, какими кажутся.Но они и не другие.Буддийский форум

#9 

SULUкоренной житель24.03.08 09:22

NEW 24. 03.08 09:22 

в ответ cobra 23.03.08 23:15

В ответ на:

думаю, что и из ведра и из стакана испаряется с одинаковой скоростью, т.е. уровень падает на одинаковое кол-во мм, а уж объ╦м зависит от площади поверхности.

то, что пропорционально площади поверхности- факт… а была бы возможность экспериментировать- то просто взвесил бы сосуд…

«Бог не играет в кости» (С)

#10 

Ostiкоренной житель24.03.08 10:06

NEW 24.03.08 10:06 

в ответ SULU 24.03.08 09:22

Что-то и я формулу не нахожу. По-моему была эмпирическая, с коэффициентами и «строгая»: вывод связан с распределением молекул по скоростям и с преодолением работы выхода через поверхностный слой. Зависимость резко нелинейна по температуре.

Я только объясняю Вам свои обязанности, но не ограничиваю Ваших прав! (C)

#11 

SULUкоренной житель24. 03.08 10:12

NEW 24.03.08 10:12 

в ответ Osti 24.03.08 10:06

строгости в ссылке от SMKira. мне эмпирической хватило бы… да вот тоже одни заумности находятся. а упрощать лень… температура постоянная, объ╦м, куда вода испаряется, незамкнутым считать можно…

«Бог не играет в кости» (С)

#12 

Скорость испарения воды на единицу площади поверхности

Согласно Ирвингу Ленгмюру, скорость, с которой молекулы воды теряются из-за испарения в атмосферу, равна скорости, с которой молекулы водяного пара из воздуха попадают на поверхность воды, если она находится в равновесии. В равновесии скорость испарения и скорость конденсации будут одинаковыми.

Описание:
dm/dt = массовый расход (кг) на определенной площади (м-2) за одну секунду (секунду, с-1), так что единицей измерения является кг/м2/с.

Pv = давление пара при данной температуре или давление точки кипения при определенной температуре в паскалях (Па).

Pp = парциальное давление пара вещества в газовой смеси, например, давление водяного пара в воздухе при данной температуре, в паскалях (Па).

m = молекулярная масса (0,01801528 кг/моль).

R = постоянная идеального газа или постоянная Менделеева = 8,314 Дж/(моль Кельвина).

Как видно из формулы, если давление пара (Pv) больше парциального давления (Pp), будет происходить испарение. И наоборот, если парциальное давление (Pp) больше, чем давление пара (Pv), будет конденсация.

Формула Ленгмюра не рассчитывает коэффициент скорости ветра над поверхностью воды. Формула Ленгмюра использует только параметры давления и температуры для расчета скорости испарения и конденсации через поверхность воды.

Пример расчета
Например, в Вашем доме есть бассейн с площадью зеркала воды 100 квадратных метров, температурой 30 градусов Цельсия, молекулярная масса воды бассейна 0,018 кг/моль. Известная влажность воздуха составляет около 55%. Нужно рассчитать, сколько воды испаряется каждую секунду.

Некоторые способы определения давления пара при определенной температуре
Давление пара (Pv) также называют точкой кипения, при которой жидкость или твердое вещество при определенной температуре будет кипеть при определенном давлении. Вода будет кипеть при температуре 30 градусов по Цельсию, если уменьшить давление или пропылесосить, смотрите видео здесь .

Давление, при котором вода закипает, можно рассчитать по формуле Антуана :

где P — давление в торрах, а Tb — температура в градусах Цельсия.

Для температуры 30 градусов Цельсия мы получим log10 P равно 31,74 Торр. Поскольку формула Ленгмюра давление пара (Pv) в единицах паскалей, поэтому значение равно 4231,68 паскалей.

Давление паров также можно оценить по приведенной ниже психрометрической диаграмме. Вы делаете это, находя отношение влажности (кг/кг’) на психрометрической диаграмме при температуре 30 градусов Цельсия и влажности 100%, и значения отношения влажности, полученные при 0,027 кг/кг’. Как читать психрометрическую диаграмму описано ниже. Тогда давление пара (Pv) равно:

Pv = x / (0,62198 + x) * (атмосферное давление, 101325 Па)

= 0,027 / (0,62198 + 0,027) * 101325

Pv = давление пара = 4215,5 паскаля можно сравнить с давлением пара

7 С 90 на Калькуляторе температуры кипения

, 4128 паскалей полученные результаты несколько отличаются, возможно, из-за округления.

Рассчитайте парциальное давление (Pp) водяного пара в воздухе
Получено из Психрометрической диаграммы ниже, для воздуха с температурой 30 градусов Цельсия и влажностью 55% получено отношение влажности = x = 0,015 кг/ кг’ (кг воды/кг сухого воздуха или г воды/г сухого воздуха).

Как читать психрометрическую диаграмму, найдите температуру 30 градусов по Цельсию внизу, перетащите стрелку вверх, чтобы достичь линии влажности 55%, и перетащите стрелку вправо, которая укажет коэффициент влажности (x).

Парциальное давление водяного пара в воздухе можно рассчитать с помощью данных соотношения влажности:

Парциальное давление = Pp = x / (0,62198 + x) . (атмосферное давление; 101 325 Па)
= 0,015/(0,62198 + 0,015). 101325
Парциальное давление = Pp = 2 386,064 паскаля

Используя формулу Ирвинга Ленгмюра
При температуре 30 градусов Цельсия равна 30 + 273,15 = 303,15 градусов Кельвина. Относительная влажность 55%, тогда расчеты по формуле Ирвинга Ленгмюра будут такими:

При парциальном давлении 2386,064 Па поток испарения составит 1,97 кг/м2/с, это максимальное испарение, которое может произойти в данных условиях. Так как бассейн имеет площадь водной поверхности 100 квадратных метров, скорость испарения воды составляет 197 кг в секунду. При плотности воды 1 кг/л объем испарения воды составляет 197 литров в секунду.

Но фактическое испарение ниже, что примерно от 1/100 000 до 1/1 000 000 меньше расчетного. Это связано с наличием на поверхности прудовой воды слоя водяного пара, который является почти насыщенным паром. Так что испарения намного меньше. Цитата из книги Фрэнка Э. Джонса под названием «Испарение воды с акцентом на приложения и измерения». Джонс процитировал это мнение Де Бура в книге «Динамический характер адсорбции».

В книге Джонса также указано, что испарение морской воды в тропическом регионе около 2 метров в год, или около 5,5 мм в сутки. Как цитируется из Патрик Паролайн , испарение прудовой воды составляет около 1/4 — 1/2 дюйма в день, или около 6,4 — 12,7 мм в день.

Что делать, если повышается влажность воздуха?
Скорость испарения будет ниже, если воздух содержит влагу или в воздухе присутствует парциальное давление водяного пара. Как только вода в бассейне испаряется, воздух на поверхности бассейна вскоре становится насыщенным, т. е. влажность достигает 100%, тем самым снижая скорость испарения до нуля. Если на поверхность бассейна дует бриз, который проносится влажным воздухом по поверхности бассейна, вода, то скорость испарения увеличится.

Когда воздух насыщен водяным паром, давление водяного пара будет равно его парциальному давлению в воздухе, так что скорость испарения будет равна скорости конденсации, как показал Ирвинг Ленгмюр.

Если парциальное давление больше, чем давление паров воды, то расчет будет отрицательным, что указывает на то, что происходит конденсация или конденсация влаги из воздуха в бассейн, и вода в бассейне увеличится. Очевидным примером этого состояния является утро, когда температура воздуха низкая и насыщается водяным паром, что приводит к образованию конденсата.

Что произойдет, если давление воздуха равно 0 или вакуум?
Чтобы расширить нашу перспективу, давайте попробуем рассчитать скорость испарения, если нет атмосферного давления или вакуума. Если атмосферное давление уменьшить до вакуума, то парциальное давление водяного пара в воздухе в этой точке равно нулю, т. е. влаги нет, будет происходить максимальное испарение.

Полученная таким образом скорость испарения на квадратный метр в секунду составляет 4,51 кг/м2/с, это максимальное испарение, которое может произойти в таких условиях вакуума. Испарение уменьшится, если площадь над поверхностью воды заполнена паром, испарение будет равно нулю, если площадь над поверхностью воды уже насыщена паром или максимальным парциальным давлением над поверхностью воды.

Видео закипания воды при температуре около 28-30 градусов Цельсия за счет снижения давления воздуха или вакуумирования, пожалуйста смотрите здесь .

Единицы измерения будут очень запутанными для расчетов с использованием производных формул, как указано выше. Могут помочь следующие преобразования единиц измерения:

1 атмосфера = 101325 паскалей = 14,69595 фунтов на квадратный дюйм = 29,92126 дюймов ртутного столба = 760 мм ртутного столба = 760 торр

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

  • Биомедицинские и биологические науки.
  • Бизнес и экономика
  • Химия и материаловедение.
  • Информатика. и общ.
  • Науки о Земле и окружающей среде.
  • Машиностроение
  • Медицина и здравоохранение
  • Физика и математика
  • Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

  • Биомедицина и науки о жизни
  • Бизнес и экономика
  • Химия и материаловедение
  • Информатика и связь
  • Науки о Земле и окружающей среде
  • Машиностроение
  • Медицина и здравоохранение
  • Физика и математика
  • Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

  • Представление статьи
  • Информация для авторов
  • Ресурсы для экспертной оценки
  • Открытые специальные выпуски
  • Заявление об открытом доступе
  • Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

  • Представление статьи
  • Информация для авторов
  • Ресурсы для экспертной оценки
  • Открытые специальные выпуски
  • Заявление об открытом доступе
  • Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

customer@scirp. org
+86 18163351462 (WhatsApp)
1655362766
Публикация бумаги WeChat
Недавно опубликованные статьи
Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

customer@scirp.