空气污染学第六章烟流抬升高度详解.ppt

* 任意给定高架逆温层，高度在烟囱顶以上Zi处，逆温层位温跳变为 。由逆温强度造成的浮力加速度为 。如果烟流穿透逆温层， 其浮力通量减小 于是，可以认为，如果烟流浮力通量 则将会发生烟流穿透逆温层的过程。 * Briggs(1982) 提出满足以下条件时，可预期发生逆温层穿透： (3.147a)垂直浮力 (3.147b)垂直动力 (3.147c)弯曲浮力 * Briggs以火电厂观测资料检验，结果相当一致。 Briggs认为，如果烟流的终极抬升 落在烟囱上方逆温层高度 的2倍范围内的话，只有一部分 (成数p)烟流可能穿透逆温层。于是他提出确定穿透部分(成数)的公式为 (3.148) 可见，烟流被逆温层底反射向下散布的部分为(1-p) * 当 烟流在混合层上，全穿透 当 烟流全在混合层内，封闭 当 部分穿透。 * 另一方案（Weil,Brower,1984）对弯曲浮力烟流的穿透处理，修正源强和抬升高度 (3.149) 为对流混合状态下的烟流抬升高度 是p=0时的值 常用地面风速资料推算要求高度处的风速 * 烟流抬升过程经过的几个阶段 终极抬升距离 烟流热释放率 浮力参数 烟流抬升高度实用计算公式 国家标准中的计算 * * * 观测表明，在几倍于烟囱口径的范围内，姻流中的烟气量约增加30倍，水平速度增加到与风速大致等，因初始动量而具有的上升速 度减小到原先的3%左右。对于不太弱的热烟流(例如QH＞I 03大卡／秒)，这样的升速与浮力引起的升速相比已退居次要地位。 * * 含能区\惯性区\耗散区 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第六章烟流抬升高度 * Q 源强 计算或实测 平均风速 多年的风速资料 H 有效烟源高度 、 扩散参数 烟气抬升高度的计算 有效源高 ?h――抬升高度 hs――烟囱几何高度 (3.9a) (3.10a) (3.9a) (3.10a) * 一、烟流抬升高度?h(掌握) 实际应用中，烟气抬升有动力抬升因子和热力抬升因子。 动力：烟气排放的出口速度。 热力：烟气温度比环境气温高。 烟源条件和气象条件不同，烟流抬升不同。 一般，烟气抬升能将烟源的实际排放高度提高到2~10倍的烟囱高度，可使地面最大浓度降低3~100倍。甚至发生烟流穿透进入空中稳定层的情况下，地面最大浓度更小。 1.烟流抬升的物理模型及影响因子 连续点源的排放模型 * 垂直烟流（无风） 弯曲烟流（有风） ⑴ 喷出阶段 ⑵ 浮升阶段 ⑶ 瓦解阶段 ⑷ 变平阶段 * 抬升过程分为如下几个阶段(掌握) * (1) 喷出阶段：烟气在自身具有的初始动量(由出口速度提供)作用下垂直向上喷射。此时，内部流动相对比较规则，边缘上烟气和周围空气的湍流交换尚未发展，因此烟流轮廓清晰，内部基本维持原来状态。随着烟气上升、烟流内外空气开始逐渐发生湍流混合(由速度切变造成)，烟流体扩大并获水平动量(由源高处风速提供)，烟流渐渐向水平下风方弯曲。随着水平动量增大，因初始动量而具有的上升速度减小，主导地位消失，动力抬升转而由浮力作用取代成为主导因子。观测表明，通常喷出阶段是个短暂的阶段，动力抬升一般维持至烟囱出口口径的10倍左右水平距离的范围。 * (2) 浮升阶段：烟气排放出烟囱口后，由于烟气温度与出口环境气温之差造成的浮力加速度的作用，由其造成的烟气上升速度不久便超过动力上升速度并使烟流继续上升而进入浮力抬升阶段。这时，烟流体增大，烟流内外温差和浮力继续使烟流抬升，随着烟流内外的速度切变作用的加入，使更多的空气参与混合，即烟流边缘的卷夹过程加剧，产生边缘湍流活动带。尽管如此，在烟流抬升的这一阶段，浮力抬升起主导作用，由速度切变造成的自生湍流是导致烟气与周围空气混合的主要因素，环境湍流的作用还较弱。但持续的混合过程会使烟流体内外的温差不断减小，上升速度减缓，烟流开始趋向变平而转入抬升升的下一阶段。观测表明，这一阶段是热烟流升的主要阶段。 * (3) 瓦解阶段：至浮升阶段的后期烟流上升速度逐渐减缓，由速度切变造成的自生湍流变得很弱。可是，另一方面，随着烟流体的不断增大，至相当于大气湍流的惯性次区湍涡尺度，越来越多的尺度与之相当的大气湍涡参与混合，环境湍流的作用明显增强并逐渐达到占主导优势的地步。当烟流体增大到环境湍流含能湍涡尺度时，环境湍流的作用急剧增大，环境湍涡大量卷入烟流体，使其自身结构在短时间内瓦解，烟气原先