физика земли. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. Расчет теплового потока из недр Земли для стационарных источников

• Название: Расчет теплового потока из недр Земли для стационарных источников
• Анкор: физика земли
• Дата: 28.04.2023
• Размер: 169 Kb.
• Имя файла: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.doc
• Тип: Лабораторная работа; #1096602

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Тема: Расчет теплового потока из недр Земли для стационарных источников

Исходные данные:

Вариант 11

Глубина, км	1-й блок	2-й блок	3-й блок
0,001	100,00	200,00	300,00	400,00
5,00	2,60	2,63	2,68	1-й слой
21,00	2,79	2,72	2,77	2-й слой
37,00	2,83	2,81	2,87	3-й слой
40,00	2,96	2,92	2,98	4-й слой
50,00	3,00	3,02	3,01	5-й слой

Ход решения:

1. Вычислить скорость сейсмических волн для каждого слоя и для каждого блока по формуле



Расчеты проведем в Excel

1-й блок	2-й блок	3-й блок
4,76	4,85	5,00	1-й слой
5,33	5,12	5,27	2-й слой
5,45	5,39	5,57	3-й слой
5,83	5,71	5,89	4-й слой
5,95	6,01	5,98	5-й слой

2. Вычислить теплогенерацию каждого слоя из каждого блока по формуле



Расчеты проведем в Excel

1-й блок	2-й блок	3-й блок
6,58	5,89	4,89	1-й слой
3,25	4,21	3,50	2-й слой
2,80	3,01	2,41	3-й слой
1,72	2,00	1,60	4-й слой
1,49	1,38	1,43	5-й слой

Выполним проверку правильности вычислений при помощи следующей формы (Чек-пойнт 1):



Результат сходится.

3. Запрограммировать формулу и на её основе вычислить тепловой поток каждого слоя из каждого блока



Расчеты проведем в Excel по запрограммированной формуле:

=D19/(2*3,14)*(D3*LN((C4^2+D3^2)/(C3^2+D3^2))-C3*LN((C4^2+D3^2)/(C3^2+D3^2))+2*C4*(ATAN(D3/C4)-ATAN(C3/C4))-2*C3*(ATAN(D3/C3)-ATAN(C3/C3)))

1-й блок	2-й блок	3-й блок
16,19	0,29	0,09	1-й слой
23,83	3,41	1,02	2-й слой
18,36	5,11	1,54	3-й слой
1,98	0,80	0,25	4-й слой
5,43	2,05	0,86	5-й слой

Проверим правильность при помощи формы автопроверки на Чек-пойнт 2:



Результат не сходится. Ошибка может заключаться в точности измерений.

4. Вычислить весовой коэффициент каждого слоя в блоке





Расчеты проведем в Excel

Для ΔH

1-й блок	2-й блок	3-й блок
5,00	5,00	5,00	1-й слой
16,00	16,00	16,00	2-й слой
16,00	16,00	16,00	3-й слой
3,00	3,00	3,00	4-й слой
10,00	10,00	10,00	5-й слой

_{Для Hj}

1-й блок	2-й блок	3-й блок
2,50	2,50	2,50	1-й слой
13,00	13,00	13,00	2-й слой
29,00	29,00	29,00	3-й слой
38,50	38,50	38,50	4-й слой
45,00	45,00	45,00	5-й слой

_{Для Bj}

1-й блок	2-й блок	3-й блок
0,40	0,40	0,40	1-й слой
0,08	0,08	0,08	2-й слой
0,03	0,03	0,03	3-й слой
0,03	0,03	0,03	4-й слой
0,02	0,02	0,02	5-й слой

5. Вычислить тепловой поток каждого блока по формуле



Расчет проведем в Excel

1-й блок	2-й блок	3-й блок
16,29	1,11	0,34

Проверим правильность при помощи формы автопроверки на Чек-пойнт 3:



Результат не сходится. Ошибка может заключаться в точности измерений.

6. Вычислить мантийную составляющую теплового потока по формуле



где h₁ и h₂ - глубины кровли и подошвы слоя, км,

R - средний радиус Земли, км, принимаем равным 6371,3 км,

Rv - генерация тепла в мантии, мВт/м³, принимаем равным 1,05*10^-4 мВт/м³.

Расчеты проведем в Excel

1-й блок	2-й блок	3-й блок
0,000524	0,000524	0,000524	1-й слой
0,001673	0,001673	0,001673	2-й слой
0,001665	0,001665	0,001665	3-й слой
0,000311	0,000311	0,000311	4-й слой
0,001035	0,001035	0,001035	5-й слой

7. Вычислить полный тепловой поток блоков земной поверхности по варианту (т.е. прибавить еще мантийную составляющую)



Расчеты проведем в Excel

1-й блок	2-й блок	3-й блок
16,30	1,12	0,35