Modelování kolonového experimentu. Vratislav Žabka V Liberci, 31. březen 2017

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Modelování kolonového experimentu. Vratislav Žabka V Liberci, 31. březen 2017"

Klára Němcová
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Modelování kolonového experimentu Vratislav Žabka V Liberci, 31. březen 2017

2 Postup práce Fáze 1 Příprava dvou typů experimentu Provedení experimentu a zaznamenání jeho průběhu Fáze 2 Základní transportní model Základní reakční model Transportně reakční model Srovnání modelu a provedených experimentů

3 Zjednodušený experiment Provedeme dva typy experimentu podle schématu 1. Kolona naplněná skleněnými kuličkami 2. Kolona naplněná kalcitem Kolonový experiment s prouděním ve směru gravitace. Rychlost průtoku je závislá na množství roztoku ve vrchní části kolony. (1) automatické zpracování měřených dat, (2) multimetr s připojenými elektrodami, (3) měřicí nádoba MN, (4) kolona s vstupní komorou a kalcitem, (5) výstupní nádoba pro odběr vzorků, (6) zásobní roztok. Poměry velikosti jednotlivých částí neodpovídají skutečným poměrům.

Transportní model stopovací zkouška Střídavé vtláčení roztoků s proměnnou vodivostí Měřená vodivost roztoku na výstupu Příklad modelu bez zahrnutí vstupní a výstupní komory V modelu nejsou zahrnuty

4 Transportní model stopovací zkouška Střídavé vtláčení roztoků s proměnnou vodivostí Měřená vodivost roztoku na výstupu Příklad modelu bez zahrnutí vstupní a výstupní komory V modelu nejsou zahrnuty okrajové části, kde dochází k postupnému míchání Model odpovídá měření dobou nástupu vodivosti a jejím poklesem Model naopak neodpovídá průběhem nástupu a poklesu Ilustrační obrázek (a) je uveden schématický obrázek modelu kolony (b), který nezahrnuje periferní části kolony. V části obrázku (c) je graf závislosti vodivosti výstupního roztoku na čase. Červené body znázorňují hodnoty naměřené u skutečného experimentu a modrá křivka znázorňuje výsledky výpočtu zjednodušeného modelu. (1) výstup, (2) zdrojový element.

$komory Příkaz ve skriptu delta_x = table {10 8*1 10}$

5 Transportní model Přidání modelu vstupní a výstupní komory Příkaz ve skriptu delta_x = table {10 8*1 10} cm

6 Some species w/ HCO 3 - (mmolal) Reakční model karbonátový systém H 2 O + CaCO 3 Vše H 2 O H 2 O + CO CO 2 (aq) CO 3 -- HCO ph

7 Reakční model voda x CO2 CO 2 (g) CO 2 (aq) CO 2 aq + H 2 O H 2 CO 3 H 2 CO 3 H + + HCO 3 HCO 3 H CO 3 skript 1.1 Model ustalování rovnováhy vody s plynným CO temperature = 25 C 2. H2O = 1 free kg 3. swap CO2(g) for HCO3- # nastavení výměny CO2(g) za složku HCO3-4. CO2(g) = -8 log fugacity # hodnota fugacity CO2(g), která neovlivní hodnotu ph 5. balance on H+ # dopočítání hodnoty ph rovnovážného stavu 6. slide log fugacity of CO2(g) to -3 # postupné zvyšování fugacity prostředí

8 Reakční model voda x kalcit CaCO 3 (s) Ca 2+ + CO 3 2. skript 1.2 Model rozpouštění kalcitu ve vodě. 1. HCO3- = 1e-20 mmolal # koncentrace neovlivňující ph čisté vody 2. balance on H+ 3. Ca++ = 1e-20 mmolal # koncentrace neovlivňující ph čisté vody 4. react.2 mmol/kg of Calcite # množství postupně přidávaného kalcitu

9 Reakční model kompletní systém skript Model rozpouštění CO 2 ve vodě s kalcitem HCO3- = 1e-20 mmolal 2. balance on H+ 3. swap Calcite for Ca++ # způsob zadání množství kalcitu jako počáteční podmínku 4. Calcite =.2 mmol/kg 5. slide log fugacity of CO2(g) to -3.5 skript Model rozpouštění CO 2 (g) ve vodě přesycené vůči kalcitu HCO3- = 1e-20 mmolal 2. balance on H+ 3. swap Calcite for Ca++ 4. Calcite = 2 mmol/kg 5. slide log fugacity of CO2(g) to -3.5 CO 2 (g) + H 2 O + CaCO 3 Ca HCO 3

$Transportně reakční model # X1t script, saved Tue Apr 04 2017 by alffi data = "c:\program Files\Gwb\Gtdata\thermo.dat" verify conductivity = "C:\Program Files\Gwb11\gtdata\conductivity-USGS.$

10 Transportně reakční model # X1t script, saved Tue Apr by alffi data = "c:\program Files\Gwb\Gtdata\thermo.dat" verify conductivity = "C:\Program Files\Gwb11\gtdata\conductivity-USGS.dat" interval start at 0 day interval interval-2 at 10 min time end at 30 min length = 17 cm width = 2.1 cm height = 2.1 cm discharge start =.02 cm/s discharge interval-2 =.02 cm/s porosity =.4 scope = initial H2O = 1 free kg balance on H+ swap Calcite for Ca++ Calcite = 1 free mmol/kg swap CO2(g) for HCO3- CO2(g) = 1e-6 log fugacity scope = inlet H2O = 1 free kg balance on H+ Ca++ = 1e-20 mmol swap CO2(g) for HCO3- CO2(g) = -3.5 log fugacity scope = inlet-2 H2O = 1 free kg balance on H+ swap Calcite for Ca++ Calcite = 1e-10 free mmol/kg swap CO2(g) for HCO3- CO2(g) = -3.5 log fugacity scope

11 ph Srovnání měření a modelu samostatná práce 10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 Ilustrační graf pro kinetický model exp_mn m3nr MN exp_zb m3nr ZB exp_k1 m3nr K1 0 5 t [h] Schéma kolonového experimentu s uzavřeným oběhem. (1a) multimetr (modrá barva) s ph elektrodou ve vstupní komoře K1, (1b) multimetr (červená barva) s vodivostní a ph elektrodou v měřicí nádobě MN, (1a) multimetr (fialová barva) s vodivostní a ph elektrodou v zásobním barelu ZB, (2) měřicí nádoba MN, (3) přepad kolony, (4) zásobní barel ZB, (5a) vzduchovač bubláku, (5b) bublák. Porovnání naměřených hodnot ph (přerušované čáry) s výpočty modelu m3nr_p1 pro parametry k CO2 = 5, odpovídající hodnotám získaným z experimentů exp_rc, a s parametry kinetiky r1 rozpouštění kalcitu k calc = 3, r2 a k calc = 5, mol cm 2 s 1 získanými s pomocí modelu m_nr.

Podobné dokumenty

Transportně-reakční model vývoje důlních vod na uranovém ložisku

Transportně-reakční model vývoje důlních vod na uranovém ložisku osef Zeman Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav geologických věd, Brno Dílčí část projektu TH Paralelizovaný reakčně-transportní