Методы научных исследований при решении задач природообустройства и водопользования

Методы научных исследований при решении задач природообустройства и водопользования

Вариант № 14

 

 

Руководитель: проф. Н.В. Гревцев

Студент: Е.С. Савина

Группа: ПВ-13

 

 

Екатеринбург 2016г.

Оглавление

Задача №1 Использование элементов теории математической статистики при обработке гидрологических и климатических данных. 3

1.1. Введение в теорию расчета. 3

1.2. Ввод исходных данных. 9

1.3 Анализ данных «Регрессия» для введенных массивов. 10

1.4. Построение ряда нормы стоков наблюдаемой реки. 12

Задача № 2. Использование электронных таблиц Excel в технологических расчетах процессов природообустройства и водопользования. 18

2.1. Методики расчета материального баланса цикла производства фрезерного торфа; 18

2.2. Исследовать влияние начальной и конечной влажности на сбор торфа с 1 м² или сушки. Постройте графики зависимости Р_г.т.=f(ω_н) при значениях ω_к= 45%; 50%, ω_н от 74 до 82 %. 18

2.3. Исследовать изменение сбора торфа с 1 м² сушки в период устойчивой сухой погоды при последовательном повторении 6 циклов; Для полученных графиков построить линию тренда. 18

Задача №3. Организация и планирование экспериментальных и теоретических исследований испарения с водонасыщенной поверхности на примерах. 20

3.1. Разработка методики экспериментальных исследований испаряемости с поверхности испарителя Н.М. Топольницкого. 20

3.1.1. Конструкция испарителя и принцип действия. Уравнение теплового баланса испарителя. 21

3.1.2. Порядок проведения работы и её оформление. 23

3.2.Теоретические исследования процесса испарения; 26

3.2.1. Тепломассообмен. 26

3.2.2. Алгоритм и блок-схема расчета испаряемости: 27

3.2.3 Разработка электронной таблицы. 28

3.2.4. Исследования зависимости испаряемости. 29

Задача №4. Разработка методики и проведение патентных исследований. 30

4.1. Знакомство с сайтом патентов fips.ru и с законом о патентном исследовании. 30

4.2. Методика патентного исследования. 32

4.3. Пример отсчета. 43

4.4. Пример оформления заявки. 43

Список литературы: 43

 

Задача №1 Использование элементов теории математической статистики при обработке гидрологических и климатических данных.

1.1. Понятие генеральной и выборочной совокупности

1.2. Вариационные ряды и их графическое представление

1.3. Характеристика вариационного ряда.

Исходные данные:

1. Анализ исходных данных;

2. Установления зависимости данных наблюдений для исследуемой реки и аналога реки;

3. Создание вариационного ряда (n=50) для исследуемой реки;

4. Построение гистограммы для своего ряда;

5. Определение характеристик вариационного ряда (описательная статистика);

6. Генерация вариационного ряда с заданным видом закона распределения. Построение гистограммы для нового вариацонного ряда;

7. Анализ двух вариационных рядов.

7.1. Сравнение дисперсий распределения

7.2. Сравнение средних значений

7.3. Проверка закона распределения

 

Введение в теорию расчета

Под нормой стока понимается среднее значение стока за многолетний период такой продолжительности, при увеличении которой полученное значение практически не меняется.

Норма стока может быть вычислена путем осреднения годовых значений (норма годового стока), ежегодных величин стока за весеннее половодье или меженный период (норма меженного или весеннего стока) или как среднее из ежегодных экстремальных величин (норма максимального и минимального стока).

Норма стока может быть выражена различными характеристиками: расходом воды Q, модулем стока M, слоем стока h, объемом стока W.

В гидрологических расчетах чаще всего используется расход воды. С помощью расхода воды могут быть определены все остальные характеристики стока (таблица 1.1.). Обозначения, принятые в таблице 1.1: F – площадь водосбора, км²; t – продолжительность половодья, сек.

 

Таблица 1.1

Данные гидрометрических наблюдений за стоком

В створе р. Вогулки - д. Новая

№№, п/п	Годы	Q, м^3/с	№№, п/п	Годы	Q, м^3/с	№№, п/п	Годы	Q, м^3/с
		5,17			3,89			1,61
		2,88			5,61			1,14
		1,56			2,11			1,96
		4,00			1,74

 

Наименование поста и площади водосбора

р. Вогулка – д. Новая F = 340 км²

 

 

Ввод исходных данных.

В табличный редактор Excel вводим два массива данных нормы стока для исследуемой реки и реки аналога за общий период наблюдения.

Используем анализ данных «Регрессия» для введенных массивов. Для этого выбираем Главное меню ® Сервис ® Анализ данных ® Регрессия, в появившемся окне вводим исходные массивы в «Входной интервал Y» (данные исследуемой реки), «Входной интервал Х» (данные реки аналога), нажимаем ОК.

 

Тепломассообмен

Испарение – это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Обычно под испарением понимают переход жидкости в пар, происходящий со свободной поверхности жидкости. Испарение происходит с поверхности воды, почвы, растительности, льда, снега и т. д. за счет энергии, получаемой Землей от Солнца.

Испарение идет тем интенсивнее, чем больше разница между количеством пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре, и его фактическим содержанием в воздухе. Конденсация водяного пара - превращение водяного пара, содержащегося в атмосфере, в воду. Переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое, называется сублимацией или возгонкой.

Механизм протекания процесса испарения можно объяснить следующим образом. Молекулы поверхностного слоя жидкости испытывают меньшее притяжение со стороны соседних молекул, чем молекулы нижних слоев, поскольку над поверхностью жидкости имеется газ, молекулы которого взаимодействуют с молекулами поверхностного слоя жидкости значительно слабее. Поэтому некоторые молекулы поверхностного слоя жидкости с достаточной кинетической энергией могут преодолеть притяжение соседних молекул жидкости и покинуть ее, т. е. перейти в пар. Быстрее испаряются жидкости, молекулы которых притягиваются друг к другу с меньшей силой. При увеличении площади поверхности жидкости увеличивается возможность большему числу молекул покинуть ее. Некоторые молекулы пара, двигаясь хаотично и оказавшись достаточно близко от поверхности жидкости, могут быть втянуты обратно в жидкость силами притяжения большого количества молекул жидкости. При движении воздушных масс над поверхностью жидкости интенсивность процесса испарения возрастает, так как происходит дополнительное «вырывание» молекул с поверхности и удаление уже испарившихся. При испарении жидкость охлаждается (если нет подвода энергии от окружающих тел), так как ее покидают молекулы с наибольшей кинетической энергией. Если же число вылетевших и вернувшихся молекул в среднем одинаково в единицу времени, наступает динамическое (подвижное) равновесие между жидкостью и ее паром, пар становится насыщенным. Это возможно при испарении в закрытом сосуде. Скорость испарения резко снижается при нанесении на поверхность жидкости достаточно прочной плёнки нелетучего вещества. Испарение жидкости в газовой среде, например в воздухе, происходит медленнее, чем в разреженном пространстве (вакууме), так как вследствие соударений с молекулами газа часть частиц пара вновь возвращается в жидкость (конденсируется).

3.2.2. Алгоритм и блок-схема расчета испаряемости:

1) Даноq_л, t_c, t_м, υ, d, l, ν, λ_q, φ, r;

2) Рассчитываем Критерий Рейнольдса (Re) по формуле;

3) Вычисляем коэффициент теплопроводности воздуха (λ);

4) Рассчитываем Критерий Нуссельта ();

5) Определяем коэффициент конвективного теплообмена (α_q);

6) Высчитываем конвективную составляющую теплового потока (q_k);

7) Считаем суммарный тепловой поток (q₀);

Начало

8) Вычисляем испаряемость ().

 

qл, tс, tм, v, l, v, λq, φ, r

Re, λ, tп, Nuq, aq, qk, q0, iu.

Re, λ, tп, Nuq, aq, qk, q0, iu.

Конец

 

Методика поиска.

Чтобы произвести поиск по сайту ФИПС, нужно произвести несколько шагов.

1. Найти слева надпись «Информационные ресурсы»

2. После нажатия на нее, откроется ещё несколько надписей, нам нужна «Информационно - поисковая система»

3. Далее выбираем «Перейти к поиску»

4. Нам открывается новая страничка, на этой страничке следует нажать «Патентные документы РФ (рус.)» Нам открывается ещё несколько ссылок с галочками, слева от «Рефераты российских изобретений (РИ)» ставим галочку.

5. Смотрим левее и нажимаем уже ссылку «Поиск». Несколько регистров куда можно ввести текс, в регистр «название» мы вводим название предмета поиска.

6. Последний шаг, нажимаем «Поиск»

 

По данной методике, был произведен поиск по следующим темам:

1. «Способы рекультивации нефтезагрязненных почв»

2. «Способ получения горючего газа»

3. «Композиционный влагопоглощающий материал на основе торфа»

4. «Гранулированное топливо для пиролиза»

 

 

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9,Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22

Пример отсчета

4.4. Пример оформления заявки

Список литературы:

 

Гревцев Н.В. “Климатология, метеорология и гидрология” часть3. Учебно-метолическое пособие; - Екатеринбург. Издательство УГГУ, 2010.30с.

Патика. – URL: http://www.patika.ru/

Ярская В.Н. “Методология диссертационного исследования”. Методическое пособие; - Саратов. ПМУЦ, 2002.

http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru

Методы научных исследований при решении задач природообустройства и водопользования

Вариант № 14

 

 

Руководитель: проф. Н.В. Гревцев

Студент: Е.С. Савина

Группа: ПВ-13

 

 

Екатеринбург 2016г.

Оглавление

Задача №1 Использование элементов теории математической статистики при обработке гидрологических и климатических данных. 3

1.1. Введение в теорию расчета. 3

1.2. Ввод исходных данных. 9

1.3 Анализ данных «Регрессия» для введенных массивов. 10

1.4. Построение ряда нормы стоков наблюдаемой реки. 12

Задача № 2. Использование электронных таблиц Excel в технологических расчетах процессов природообустройства и водопользования. 18

2.1. Методики расчета материального баланса цикла производства фрезерного торфа; 18

2.2. Исследовать влияние начальной и конечной влажности на сбор торфа с 1 м² или сушки. Постройте графики зависимости Р_г.т.=f(ω_н) при значениях ω_к= 45%; 50%, ω_н от 74 до 82 %. 18

2.3. Исследовать изменение сбора торфа с 1 м² сушки в период устойчивой сухой погоды при последовательном повторении 6 циклов; Для полученных графиков построить линию тренда. 18

Задача №3. Организация и планирование экспериментальных и теоретических исследований испарения с водонасыщенной поверхности на примерах. 20

3.1. Разработка методики экспериментальных исследований испаряемости с поверхности испарителя Н.М. Топольницкого. 20

3.1.1. Конструкция испарителя и принцип действия. Уравнение теплового баланса испарителя. 21

3.1.2. Порядок проведения работы и её оформление. 23

3.2.Теоретические исследования процесса испарения; 26

3.2.1. Тепломассообмен. 26

3.2.2. Алгоритм и блок-схема расчета испаряемости: 27

3.2.3 Разработка электронной таблицы. 28

3.2.4. Исследования зависимости испаряемости. 29

Задача №4. Разработка методики и проведение патентных исследований. 30

4.1. Знакомство с сайтом патентов fips.ru и с законом о патентном исследовании. 30

4.2. Методика патентного исследования. 32

4.3. Пример отсчета. 43

4.4. Пример оформления заявки. 43

Список литературы: 43