Материал: курсовая работа Суточный ход

21

Здесь

– удельная теплота парообразования;

– массовая доля водяного пара.

Третий член в правой части теплового баланса описывает так называемый поток скрытого тепла, связанный с затратами тепла на испарение

ис выделением тепла при конденсации.

Вслучае хорошо увлажненной почвы значительная часть тепла,

получаемого подстилающей поверхностью в дневные часы, затрачивается на процессы испарения с поверхности. Это обстоятельство обязательно должно учитываться при расчете амплитуды колебаний температуры подстилающей поверхности. Формула, позволяющая учесть описанный выше эффект, имеет вид

В соотношении (5.2) приняты следующие обозначения:

0 – относительная влажность воздуха вблизи подстилающей поверхности (в долях единицы),

– массовая доля водяного пара в насыщенном воздухе.

Обращаем внимание, что член, характеризующий влияние увлажненности поверхности, вошел в знаменатель дроби, то есть увлажненность всегда способствует уменьшению амплитуды колебаний температуры поверхности, а следовательно, и амплитуды колебаний температуры на любых высотах, где прослеживается суточных ход температуры. С этим в частности связано то, что амплитуда колебаний

22

температуры над поверхностью суши всегда больше амплитуды колебаний над поверхностью моря.

7. Расчетная часть

1. По данным, соответствующим варианту, рассчитать и построить:

а) суточный ход температуры воздуха на двух высотах;

б) суточный ход турбулентного потока тепла у поверхности. 2. Определить:

а) время наступления максимального значения температуры и турбулентного потока тепла;

б) высоту теплового пограничного слоя, приняв, что на этой высоте = 20.

3. Проанализировать полученные результаты.

Расчеты суточного хода выполнять с интервалом времени в 2 часа. При построении графиков откладывать астрономическое время.

Дано: среднесуточное значение турбулентного потока тепла ̅0 = 300 Вт⁄м2, амплитуда радиационного баланса = 400 Вт⁄м2, коэффициент турбулентной температуропроводности = 6 м2⁄с, почва слабо увлажнена,

относительная влажность воздуха вблизи подстилающей поверхности 0 = 30%, 1 = 10м, 2 = 300м, среднесуточные температуры на заданных высотах равны соответственно ̅( 1) = 25° и ̅( 2) = 20° .

По таблице (приложение 24 задачника) определяем объемную теплоемкость слабо увлажненной почвы и коэффициент температуропроводности почвы

Дж

1 1 = 1,59 × 106 м3

23

Используя таблицу (приложение 8 задачника) определяем

Для удобства введем величину , определяемую соотношением

=

= 0.058 √с

Рассчитаем амплитуду колебаний температуры подстилающей поверхности

Рассчитаем коэффициент затухания

Рассчитаем амплитуды колебаний температуры на заданных высотах

Согласно вышеприведенным расчетам суточный ход отклонений температуры на заданных высотах описывается следующими соотношениями

′( , 1) = 6.6 (4 − + 0.025),

( , 1) = 25° + 6.6 (4 − + 0.025),

′( , 2) = 3.2 (4 − + 0.75),

( , 2) = 20° + 3.2 (4 − + 0.75).

25

Дифференцируя (3.12) по высоте и вычисляя значение производной

при = 0, можно получить следующую формулу для отклонений турбулентного потока тепла 0′( )

= √

Подставляя конкретные числа, получаем следующее соотношение

В соответствии с полученными соотношениями рассчитываем соответственно суточный ход температуры воздуха на 1 = 10м, суточный ход температуры воздуха на 2 = 300м и суточный ход турбулентного потока тепла с шагом

∆ = 2ч. Результаты расчетов представлены в таблице

Таблица 1 – Суточный ход температуры и турбулентного потока тепла