ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СУБМАРИННЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ

2.3.2. Фракционное отложение в проточной системе

рис.2.11

    Если природный прототип для модели охлаждения представляет собой проточную систему, в модели должен быть применен принцип проточного реактора. При имеющемся сейчас программном обеспечении моделирования наиболее удобным путем оказалась замена непрерывного проточного реактора на ступенчатый (см.рис.2.9в). Если число ступеней достаточно велико, масштаб протекания "back-reaction" будет невелик, и качество результатов моделирования оказывается вполне удовлетворительным.

    На рис.2.11 показаны результаты моделирования охлаждения раствора в проточной системе. Из этого рисунка видно, что основная масса рудного вещества (пирротин с примесью сфалерита) отлагается в диапазоне 300-200^oС. Этот рисунок при внешнем сходстве координат с изображением на рис.2.10а существенно отличается по результатам. При фракционном отложении главной рудной фазой в итоге процесса оказывается пирротин, а не пирит, как это получается в модели закрытой системы (см. также табл. 2.2).

    Неопределенный параметр ступенчатого проточного реактора - шаг расчета по температуре. На практике уменьшение шага увеличивает время расчета моделей, требует дополнительных затрат труда при подготовке исходных данных и обработке результатов моделирования. Определение шага оказывается компромиссом между трудоемкостью и качеством результата. В таблице 2.2 приведено сравнение результатов расчетов при разном шаге по температуре. В качестве критерия взято сходство по качественному и количественному составу суммарного осадка. Результаты расчетов показывают, что при шаге менее 10^o модели уже реально не различаются. При этом оказалось, что сгущение температур расчета важно в том диапазоне, где происходит наибольшее рудоотложение. Это позволяет оптимизировать расчетную схему, взяв переменный шаг по температуре. Результат такого расчета приведен в предпоследней графе таблицы.

     В последней графе таблицы помещен расчет модели охлаждения в закрытой системе. Сравнение его с моделями проточных ступенчатых реакторов наглядно показывает большое отличие в результатах моделирования рудоотложения по разным сценариям. Это свидетельствует о неправомерности использования моделей закрытой системы в задачах, природным прототипом которых являются проточные системы. К таким задачам относится, например, моделирование образования рудных штокверков в восходящих каналах гидротермальных систем.