Представляем вашему вниманию программу (Microsoft Excel 2003), которая вычисляет параметры оксигенатора. Эта довольно серьезная программа. Она отличается от представленных выше, состоит из трех страниц – на первой представлен сам расчет, на второй, для лучшего восприятия, нарисована схема работы оксигенатора, в которую вставлены вычисленные параметры, и на третьей – выбор пластиковой загрузки от известных мировых производителей (пять видов).
На нашем сайте вы наверное уже увидели какое большое существует разнообразие оксигенаторов. Все они служат для насыщения воды кислородом до уровня концентрации выше, чем можно добиться при аэрации воды. Это дает возможность значительно увеличить плотность посадки рыбы (кг/м3).
На сегодняшний день мы не встречали не одной математической модели, полностью описывающей процессы, происходящие в оксигенаторе. Максимум, что можно найти в Западной литературе – это модели, рассчитывающие только для двух газов (Кислород и Азот). Если вы знаете обратное, то напишите нам! Наша модель моделирует поведение трех газов: Кислорода, Азота и Углекислого газа. В будущем, когда будем посвободнее, добавим и Аргон, т.к. в атмосфере в основном присутствуют эти 4 газа.
Суть программы:
Исходные данные:
1. Вы выставляете параметры воды (концентрации этих трех газов, мг/л), которая поступает после системы очистки (механический фильтр, биологический фильтр) на оксигенатор. В воде содержится мало кислорода, но много углекислого газа и азота.
2. Вы выставляете нужную концентрацию кислорода, которую хотите получить на выходе из Оксигенатора (мг/л),
3. Какой у вас водообмен (литры в минуту),
4. Выбираете загрузку из 5 возможных,
5. Выставляете высоту оксигенатора (чем выше, тем лучше. в метрах),
6. Атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба.
7. Температуру, в С,
8. Стоимость кислорода, $/кг.
Программа вычисляет:
1. Максимальную растворимость этих трех газов при насыщении воды атмосферным воздухом, в мг/л, при данной температуре и при данном давлении,
2. Тоже самое, только при насыщении воды 100% концентрацией соответствующего газа, в мг/л,
3. Парциальное давление газа в воде, при введенной вами начальной концентрации (см. п.п. Исходные Данные №1), в мм ртутного столба,
4. Общее давление газов, в мм ртутного столба,
5. Парциальное давление газа в атмосфере, в мм ртутного столба. Удобно сравнить с давлением в воде. Становиться ясно в какую сторону диффузируют газы – в воду или в атмосферу.
6. Диаметр оксигенатора, в метрах,
7. Необходимый поток чистого кислорода в оксигенатор (в л/мин, кг/день и моль/мин),
8. Какая концентрация нерастворенных в воде газов (O2, CO2, N2) получится внутри оксигенатора (в молярных %),
9. Какая концентрация растворенных в воде газов получится внутри оксигенатора (в мг/л),
10. Какой максимальной концентрации можно добиться в оксигенаторе (в мг/л),
11. Сколько газов выбрасывается в атмосферу, по Кислороду, Углекислому газу и Азоту (в л/мин, кг/день и моль/мин),
12. Стоимость кислорода ($/день),
13. Отношение объема газа (Кислорода) к объему воды: (G/L в %),
14. Эффективность разработанного вами оксигенатора (в %).
Самое главное, удалось получить точное решение этой задачи!!!
– копия первой страницы. Представлены вычисленные параметры. Исходные данные вносятся в ячейки отмеченные синим цветом. Красные изменять нельзя!
При просмотре этой картинки, если изображение слишком мелкое, то увеличьте масштаб, чтобы видеть хорошо цифры.
– копия второй страницы. Схема работы оксигенатора. Синим цветом показана вода. Здесь ничего нельзя изменять!
– копия третьей страницы. Выбор пластиковой загрузки для оксигенатора. Изменять можно только синие ячейки.
Немного об используемых формулах для этой небольшой программки
Для того, чтобы посетители сайта не думали, что мы занимаемся шаманством, расскажем о вычислениях. Применяются 8 уравнений с 8 неизвестными.
Предположения:
1. Давление в оксигенаторе равно атмосферному давлению. Это сделано так, чтобы не не получить перенасыщение газов в воде, т.к. это может привести к газо-пузырьковой болезни рыб. Это равносильно тому, что вы, когда открываете пластиковую бутылку минералки с газом, сразу появляются пузырьки газа. По такому же принципу могут появляться пузырьки газа в кровеносных сосудах рыб, которые вызывают закупорку сосудов. Первые признаки этой болезни можно наблюдать на кончиках жабр, в виде вздутий.
Для этой цели в оксигенаторе установлен клапан для стравливания излишка давления в атмосферу.
2. В воде и в атмосфере присутствуют только O2, CO2, N2. Остальными газами пренебрегаем.
Неизвестные:
1. Молярные концентрации газов в оксигенаторе, в %: X_N2, X_O2, X_CO2.
2. Максимальные концентрации насыщения газов в оксигенаторе, в мг/л: Sat_N2, Sat_O2, Sat_CO2.
3. Изменения концентраций газов в воде, C_out-C_in мг/л: ∆N2, ∆CO2. ∆O2 – известно.
Уравнения:
1. X_N2 + X_O2 + X_CO2 = 100%- это очевидно,
2. ∆N2 / ∆CO2 = (X_N2 * 28000) / (X_CO2 * 44000) – закон сохранения массы. Сколько азота или углекислого газа выделилось из воды, столько его ушло в атмосферу.
3. X_N2 = f( Sat_N2, Температуры, Давления) – закон Хенриса (Henry’s Law). Таких у нас три уравнения, для каждого газа.
4. Sat_N2 = f(∆N2, температуры, параметры оксигенатора) – используется формулы авторов: Colt and Bouck (1984), Hoff-Arrhenius (APHA, 1995). Таких у нас тоже три уравнения, для каждого газа.
Russian
Dutch
English
Estonian
French
German
Italian
Kazakh
Latvian
Lithuanian
Portuguese
Spanish
Ukrainian