一种盐水浓度监测和分析的方法技术

本发明专利技术涉及矿业工程领域中盐岩水溶开采，尤其涉及一种盐水浓度监测和分析的方法。包括以下步骤：步骤一：设定盐颗粒溶蚀的数学模型公式(1)的初始条件为：t＝0，得到公式(2)，步骤二：运用分离变量法求解公式(2)得到公式(3)，得到不同平面位置z的盐水浓度C(z)，步骤三：在流动水中进行不同平面位置的盐水浓度监测，然后代入公式(3)，得到对流传递系数k。通过对不同平面位置的盐水浓度进行监测和分析，研究盐水浓度在不同平面位置的传递规律，具有良好的理论价值和实际意义。本发明专利技术可为考虑传递效率的盐岩动水溶蚀特性的研究提供试验方法和计算依据。

A method for monitoring and analysis of brine concentration

The invention relates to salt rock water-soluble mining in the field of mining engineering, in particular to a method for monitoring and analyzing the concentration of brine. The first step is to set the initial condition of the mathematical model formula (1) of salt particle dissolution as follows: t = 0, and get the formula (2). The second step is to solve the formula (2) by using the method of separation of variables to get the formula (3), and get the concentration of brine C (z) at different plane positions. The third step is to carry out brine at different plane positions in flowing water. The concentration is monitored and then replaced by formula (3), and the convective transfer coefficient K is obtained. Through monitoring and analyzing the concentration of brine in different plane positions, the transfer law of brine concentration in different plane positions is studied, which has good theoretical value and practical significance. The invention can provide test method and calculation basis for the study of salt rock dynamic water dissolution corrosion characteristics considering the transfer efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种盐水浓度监测和分析的方法
本专利技术涉及矿业工程领域中盐岩水溶开采，尤其涉及一种盐水浓度监测和分析的方法。
技术介绍
水溶开采技术始于盐岩采卤，现已成为一门新兴的开采方法。它不仅广泛应用于盐岩水溶采卤，还应用于一些金属矿物的开采。近年来，由于盐岩矿床采卤后溶腔的利用，在地下深处建造大量的盐腔，能够提供一个有效和安全的空间载体储存石油、天然气等能源和放射性废弃物。受试验条件的限制，以往关于盐岩动水溶蚀特性方面很少研究盐水浓度在不同平面位置的传递规律。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种盐水浓度监测和分析的方法，通过对不同平面位置的盐水浓度进行监测和分析，研究盐水浓度在不同平面位置的传递规律，具有良好的理论价值和实际意义。本专利技术是这样实现的：本专利技术提供了一种盐水浓度监测和分析的方法，包括以下步骤：步骤一：基于质量守恒原则的盐颗粒溶蚀的数学模型用公式(1)来描述:式中，C(z，t)为t时刻位置为z处的盐水浓度(kg/m3)，为流体平均流速(m/s)，t为溶蚀时间(s)，z为位置(m)，k为对流传递系数(m/s)，a为单位体积盐颗粒的截面面积(m-1)，C*为盐水饱和浓度(kg/m3)；设定公式(1)的初始条件为：t＝0，当t＝0时公式(1)可简化为公式(2)：步骤二：运用分离变量法求解公式(2)得到公式(3)，得到不同平面位置z的盐水浓度C(z)：步骤三：在流动水中进行不同平面位置的盐水浓度监测，通过设定盐粒添加处为起始点，并以该位置为起始点，测定水流方向上离起始点不同距离处的盐水浓度，然后代入公式(3)，得到对流传递系数k。进一步地，利用盐水浓度监测装置进行盐水浓度的监测，所述盐水浓度监测装置，包括沿水流方向依次连接的进水管、流量计、通水管、水槽，所述进水管上设有水阀，所述水槽的另一端开口。所述水槽为矩形空腔体，由前壁、左侧壁、右侧壁和槽底组成。所述水槽的长度不小于0.1米，否则增加试验误差。所述通水管与所述水槽为可分离连接，更进一步地，所述通水管位于所述水槽的前壁上方。所述流量计设有进水口和出水口，所述进水管通过所述进水口与所述流量计连接，所述通水管通过所述出水口与所述流量计连接。所述盐水浓度监测装置在使用时，通过调整水阀调节水的流量，流量计显示流量数值，将盐粒通过漏斗均匀加入水槽中，同时将通水管放入水槽中，一段时间后，移开通水管，以盐粒添加处为起始点，测定水流方向上离起始点不同距离处的盐水浓度。本专利技术具有如下优点：本专利技术通过建立相应的盐岩的动水溶蚀常微分方程，并给出了用解析公式求解常微分方程的解析解，然后对不同平面位置的盐水浓度进行监测和分析。本专利技术可为考虑传递效率的盐岩动水溶蚀特性的研究提供试验方法和计算依据。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为盐水浓度监测装置的结构示意图。其中进水管1、流量计2、通水管3、水槽4、漏斗5。具体实施方式实施例11、盐水浓度在动水中传递规律的常微分方程步骤一：基于质量守恒原则的盐颗粒溶蚀的数学模型用公式(1)来描述:式中，C(z，t)为t时刻位置为z处的盐水浓度(kg/m3)，为流体平均流速(m/s)，t为溶蚀时间(s)，z为位置(m)，k为对流传递系数(m/s)，a为单位体积盐颗粒的截面面积(m-1)，C*为盐水饱和浓度(kg/m3)；设定公式(1)的初始条件为：t＝0，当t＝0时公式(1)可简化为公式(2)：步骤二：运用分离变量法求解公式(2)得到公式(3)，得到不同平面位置z的盐水浓度C(z)：2、盐水浓度在动水中传递规律的测定装置(1)试验装置如图1所示，试验组成设备有：进水管、液体流量计(量程为6-60L/h)、0.6cm外径塑料软管(通水管)、水槽、漏斗、大烧杯1个(用于水槽出水的回收，未图示)。(2)试验方法①水槽入水口处设为盐颗粒添加处，以该添加处为起始点，每隔1m位置处设计一个盐水浓度取样处；②通过调整水阀开关调节自来水流量使流量计示数为40L/h；③将盐颗粒通过漏斗均匀加入水槽中，同时将通水软管放入水槽中进行盐水浓度传递规律试验；④3min后，移开通水软管，用盐水浓度测量仪测定不同平面位置的盐水浓度。3、结果和应用水流量为40L/h，盐颗粒添加处的平均速度为32g/s，参数a为400m-1，距离水槽入口处1m、2m、3m、4m处测得盐水浓度为49g/L、53.2g/L、53.9g/L、54.6g/L，带入到公式(3)拟合可以得到参数k为4.2×10-5m/s。求解出来的对流传递系数k可以用于地下盐腔数值模拟计算。虽然以上描述了本专利技术的具体实施方式，但是熟悉本
的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本专利技术的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本专利技术的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本专利技术的权利要求所保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盐水浓度监测和分析的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基于质量守恒原则的盐颗粒溶蚀的数学模型用公式(1)来描述:

【技术特征摘要】
1.一种盐水浓度监测和分析的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基于质量守恒原则的盐颗粒溶蚀的数学模型用公式(1)来描述:式中，C(z，t)为t时刻位置为z处的盐水浓度(kg/m3)，为流体平均流速(m/s)，t为溶蚀时间(s)，z为位置(m)，k为对流传递系数(m/s)，a为单位体积盐颗粒的截面面积(m-1)，C*为盐水饱和浓度(kg/m3)；设定公式(1)的初始条件为：t＝0，当t＝0时公式(1)简化为公式(2)：步骤二：运用分离变量法求解公式(2)得到公式(3)，得到不同平面位置z的盐水浓度C(z)：步骤三：在流动水中进行不同平面位置的盐水浓度监测，通过设定盐粒添加处为起始点，并以该位置为起始点，测定水流方向上离起始点不同距离处的盐水浓度，然后代...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨欣，张怀仁，刘新荣，王军保，刘善健，李金平，黄德勋，曹威，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35