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自由界面传质系数的优化方法

【摘要】:国内外学者对水气自由表面传质系数给予了很多的兴趣和研究,主要是为了增加水中的溶解氧浓度,迄今都是非饱和复氧研究,其计算方法可分为3种途径[6]:①由水质监测资料按水质模型反算。选择好实验条件,尽可能地排除非大气对水体的复氧作用,这种方法估算的传质系数,仅仅反映了实验河段和当时的水文气象情况,当预测情况发生变化时,如河流修建水库后,所得结果则难以应用;③由公式法估算。

国内外学者对水气自由表面传质系数给予了很多的兴趣和研究,主要是为了增加水中的溶解氧浓度,迄今都是非饱和复氧研究,其计算方法可分为3种途径[6]:①由水质监测资料按水质模型反算。由于是来自实际监测资料,还原计算效果较好,但其缺点是反算得到的传质系数包含了水质监测误差、模型误差、难以考虑河段间的面源负荷等,尤其是选择的模型不同,各河流反算的数值可能会相差几个数量级,很难由这样的资料研究其变化规律,因此也难在预测中应用;②由现场专门试验资料估算。选择好实验条件,尽可能地排除非大气对水体的复氧作用,这种方法估算的传质系数,仅仅反映了实验河段和当时的水文气象情况,当预测情况发生变化时,如河流修建水库后,所得结果则难以应用;③由公式法估算。公式法估算多集中于考虑流速、水深、紊动强度和水力坡度影响的各种各样的理论和经验、半经验公式,即

式中:K L为自由界面传质系数;v为流速;h为水深;J为水力坡降;Re为雷诺数;Sc为Schmidt数;k为紊动动能;ε为紊动动能耗散率;ν为紊动粘性系数。

各家对流速、水深和水力坡度的影响持有相同的看法,即K L随断面平均流速和坡降的增大而增大,随水深的增大而减小。但在相同的水力条件下,各公式算得的K L却相差很大。也就是说,没有一个公式对所有河流都有较好适用性,而误差较小的公式,既有经验的,也有半经验的,也可能漏掉了一个或多个主要的影响因素。