Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Тут розробляється метод ідентифікації коефіцієнтів моделі [67, 212], який служить основою цілеспрямованої постановки екс­периментів при визначенні коефіцієнтів. Метод спирається на фізи­чний сенс коефіцієнтів, на законах збереження маси і теплової ене­ргії, що показує достовірність підходу.

Коефіцієнт ki=(dm1/dt)/m1 — біотичний потенціал, або питома швидкість росту мікроорганізмів даного вигляду представляє при­ріст кількості або маси мікроорганізмів, що утворюються в одини­цю часу одиничною масою мікроорганізмів. Проблема зводиться до підрахунку маси, утворюваних мікроорганізмів Ami за час At масою мікроорганізмів гщ. По формулі:

k, = (Ami/At)/mi.

оцінюється значення коефіцієнта к. Для набуття достовірних зна­чень коефіцієнта к| маса Ш] повинна бути великою в порівнянні з масою Ami і інтервал часу At не таким великим, щоб за цей час змі­на маси пі! була не значною. Ці експерименти повторюються для різних значень температури, концентрації живильних речовин і ін-
тттих параметрів. Коефіцієнт k2=(dm2/dt)/m1 представляє кількість газу, що утворюється в одиницю часу одиничною масою мікроор­ганізмів. Проблема зводиться до підрахунку маси, газів Лт2, що виділяються, за час At масою мікроорганізмів ищ По формулі:

k2 = (Am2/At)/mi (3.121)

оцінюється значення коефіцієнта к2.

Аналогічно визначається коефіцієнт k3=(dm3/dt)/m1 по форму­лі:

к3 = (Літі 3/At)/in і. (3.122)

Фізичний сенс коефіцієнта к3 — це маса продуктів життєдіяль­ності мікроорганізмів, що утворюється в одиницю часу одиничною масою мікроорганізмів. Для цього потрібно вміти їх розрізняти й збирати. Тут Аш3 маса утворених за час At продуктів життєдіяльно­сті мікроорганізмів маси ищ

Коефіцієнт к4 кількість споживаної мікроорганізмами одинич­ної маси живильних речовин в одиницю часу й приблизно оціню­ється по формулі:

ц = (Am4/At)/mb (3.123)

де Літі/| — кількість живильних речовин, споживаних за час At всіма мік­роорганізмами разом, тобто мікроорганізмами маси ті є величиною позити­вною.

Коефіцієнт к5 має сенс як кількість теплової енергії, що виді­ляють мікроорганізми одиничної маси в одиницю часу, тобто k5=(dw/dt)/m1 при ТП=Т, коли відсутній теплообмін між органічним середовищем і зовнішнім середовищем. Для експериментального визначення коефіцієнта^ використовується співвідношення:

k5 = (Aw/At)/mb (3.124)

де Aw — кількість тепла, що виділяється мікроорганізмами маси ті за час At.

Для визначення коефіцієнта тепловіддачі б використаємо

співвідношення: 6=(dw/dt)/(Tn-T)S. Коефіцієнт тепловіддачі через

— п п

стінку б визначається матеріалом стінки. Його можна знайти в до­відниках по теплофізиці [75].

Коефіцієнт теплоємності визначається по формулі:

c = (w2- wl)/mi(T2- Ті), (3.125)

де різниця (w2-wi) — це кількість тепла, що використовується при під­вищенні температури на величину (Т2-Ті).

Тоді цю формулу можна використати при визначенні теплоємності. Ці підходи, звичайно, використовуються в теплофізиці. Тепер роз­глянемо завдання ідентифікації коефіцієнтів пропорційності кац, ка2і, ка31,ка51. Коефіцієнт ка11 визначається формулою:

kail = (каДнО/СкаДИ!). (3.126)

Зміст його такий — це частина споживаних мікроорганізмами живильних речовин, що йде на приріст маси мікроорганізмів в оди­ницю часу (кацШц) віднесена на кількість живильних речовин, споживаних мікроорганізмами в одиницю часу (к^пц). Так що для експериментального визначення ка11 потрібно виміряти величини (кацШі) і (ка4іШі) і розділити перше на друге. Тут одиниця часу ве­личина умовна. Вона повинна визначатися по необхідній точності експерименту, тобто вимірювані величини можна було виміряти з достатньою точністю.

Аналогічно коефіцієнт ка2і визначається формулою:

кап = (l<a2m і)/(ка4іп і), (3.127)

що представляє відношення частини споживаних мікроорганізмами живильних речовин, що перетворилися у виділений газ в одиницю часу (к^пц) до кількості живильних речовин, споживаних мікроор­ганізмами в одиницю часу (ka4mi). Таким чином, завдання виміру ка2і зводиться до завдання виміру величин (к2Ші) і (ка 4 гщ) і скла­данню їх відношення.

Завдання визначення коефіцієнта казі зводиться до виміру ве­личин (казіШі) і (ка4ті) і складанню відношення:

казі=(казіщ)/(ка4ті), (3.128)

де ka3m](t) — частина споживаних мікроорганізмами живильних речо­вин обертається в продукти життєдіяльності мікроорганізмів В ОДИНИЦЮ

часу.

Для ідентифікації коефіцієнта ka51 необхідно виміряти (к^пц) — кількість тепла, що виділяється (що поглинає) в одиницю часу в процесі відмирання мікроорганізмів і користуватися формулою:

ka5i = (ka5mi)/(ka4mi). (3.129)

Таким чином, формули (3.120)-(3.129) дозволяють ідентифіку­вати коефіцієнти пропорційності ка11, ка2ь ка3,, ка51 які визначають структуру процесу споживання живильних речовин мікроорганіз­мами. При такому визначенні коефіцієнтів каі4=1.

Між коефіцієнтами ка1, ка5, ка2, ка3, ка4, ка5, ка11, ка2Ь каЗЬ ка51 існують залежності (1.8), які завжди дотримуються.

Розглянемо завдання ідентифікації коефіцієнтів пропорційно­сті kb21, kb3, kb41, kb51. Коефіцієнт kb21 визначається формулою:

kb2mi(t)=(kb2mi)/(kbimi). (3.130)

Величина kb2mi(t) — частина відмерлих мікроорганізмів, що перетворюється у виділюваний газ в одиницю часу, a kbimi(t) — кі­лькість мікроорганізмів, що відмирають в одиницю часу. Знаючи ці величини по формулі (3.130) визначаємо коефіцієнт kb21

Аналогічно вимірюючи по формулах величини кьзгП| (t) — час­тина відмерлих мікроорганізмів, що перетворюється в продукти життєдіяльності мікроорганізмів в одиницю часу, kb4rri|(t) — частина відмерлих мікроорганізмів, що перетворюється в живильні речови­ни в одиницю часу, kb5mi(t) — кількість тепла в одиницю часу, що виділяється (що поглинає) у процесі відмирання мікроорганізмів

кЬзі=(кЬзіл і)/(кЬіітіі);	(3.131)
кЬ4і=(кЬ4іл і)/(кЬіітіі);	(3.132)
кЬ5і=(кЬ5іл і)/(кЬіітіі),	(3.133)

обчислюються коефіцієнти kb31, kb41,kb51.

Інші параметри ідентифікуються, наприклад методом най­менших квадратів — яким-небудь способом підбираючи такі параме­три, при яких мінімізуються квадратичні відхилення розрахункових значень показників (наприклад, маса мікроорганізмів у якісь моме­нти часу) від експериментальних. Тобто деякі параметри рьр2,…,рп відшукуються з умови:

min J(pi, p2,…pn),

де J(pi, p2,..-Pn) =XX 6„(f„- r„(pbp2 ..,pn))2 ;

fij(i=l..k, j=l..m) — значення і-ого показника отримане в j-ом експе­рименті, наприклад маса газу, що виділилась в j-ом експерименті;

Гіі(рі, рі,…рп) при (i=l..k, j=l..m) — розрахункове значення і-ого показника для умов j-oro експерименту при заданих значеннях параметрів;

6ij(i=l..k, j=l..m) — вагові коефіцієнти — деякі розмірні або безрозмірні величини, що характеризують значимість і-ого показника j-oro експерименту в загальній сумі.

Аналогічно ідентифікуються і параметри не спрощеної моделі описаної в цьому розділі.

Комментарии запрещены.