第3章烟气的排放..ppt

1、1,第3章 烟气的排放,教学内容 1 影响烟气扩散的因素 2 污染物浓度的估算 3 烟云抬升高度和烟气抬升现象 4 烟囱高度计算及厂址选择,2,1影响烟气扩散的因素,3,1影响烟气扩散的因素,一、大气圈垂直结构,4,高度(km),一、大气圈垂直结构,每升高100m，气温降低0.65,N2,O2,Ar,CO2,Ne,He,Kr,H2,Xe,O3,越往上氧、氦等气体的原子态越多,紫外线的强烈照射，N2和O2产生不同程度的离解,5,一、大气圈垂直结构,对流层（10km左右） 集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层 温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C

2、强烈对流作用 温度和湿度的水平分布不均,6,一、大气圈垂直结构,平流层（对流层顶5055km） 同温层对流层顶3540km，气温-550C左右 同温层以上，气温随高度增加而增加 集中了大部分臭氧 没有对流运动，污染物停留时间很长 中间层（平流层顶85km） 气温随高度升高而迅速降低 对流运动强烈,7,一、大气圈垂直结构,暖层（中间层顶800km） 气温随高度升高而增高 气体分子高度电离电离层 散逸层（暖层以上） 气温很高，空气稀薄 空气粒子可以摆脱地球引力而散逸 大气压力总是随高度的升高而降低 均质大气层8085km以下，成分基本不变,8,二、主要气象要素,气象要素（因子）： 表示大气状态的物

3、理现象和物理量，气象学中统称为。 与大气污染关系密切的气象要素主要有： 气温 气压 空气湿度（气湿）、 风（风向、风速） 云量云状 能见度 降水 蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。,9,二、主要气象要素,1气温 表示大气温度高低的物理量。 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。,10,二、主要气象要素,2气压 任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量. 气压总是随高度的增加而降低的。 国际上规定：温度0，纬度45的海平面上的气压为一个标准大气压。 据实测近地层高度每升高100米，气压平均降低约5毫米汞柱 1atm101326Pa101.326Kb=760mmHg 静力学方程:

4、,11,二、主要气象要素,3气湿 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。 常用的表示方法有：绝对湿度、水蒸气压力、体积百分比、含湿量、相对湿度、露点等。 绝对湿度1m3湿空气中含有的水汽质量 相对湿度空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的百分比 含湿量湿空气中1kg干空气包含的水汽质量 水汽体积分数水汽在湿空气中所占的体积分数 露点同气压下空气达到饱和状态时的温度,12,二、主要气象要素 4.风向和风速（wind speed and direction) 什么是风？空气的流动就形成风。垂直方向的运动称为升降气流。 风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布

5、不均是由温度分布不均造成。,风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不 会停止运动。,13,二、主要气象要素,4风向和风速 水平(horizontal)方向的空气运动称为风。 （垂直方向升降气流） 风的来向叫风向（16个方位圆周等分） 风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或10min平均） (km/h) F风力级（012级）,14,15,二、主要气象要素,4风向和风速 风玫瑰图,风速,m/s,某地区1988年的风玫瑰图。同心圆表示风的频率，例如，吹南风的频率约为11，其中风速大于10.82m/s的频率约为1，风速在3.355

6、.41m/s的频率为3.5左右。,16,风对污染物浓度分布的第一个作用是整体输送，因而污染区总是在污染源的下风向；第二个作用则是冲淡稀释，因而污染物的浓度总是与风速大小成反比。,地表附近的气流运动受下垫面的摩擦力的阻滞，使气流在垂直方向上产生了风速梯度。表示风速随高度变化的曲线称为“风速廓线”,17,目前常用的两种风速廓线模式是：,1.对数率,高度为z处的风速，m/s U*摩擦速度，m/s k卡门常数，一般0.4 Z高度，m Z0地面粗糙度，m,2.指数率,高度z处平均风速 U10高度10米处的平均风速，m/s M常数，与大气稳定度、地形有关，一般由实验确定,18,19,二、主要气象要素 5、

7、云 云：是发生在高空的水汽凝结现象。 形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：云占天空的1/10，云量记为1；在云层中有少量空隙（空隙总量不到天空的1/20）记为10；当天空无云或云量不到1/20时，云量为0。 国外，将天空分为8等份。 国外云量与我国云量间的关系，国外云量1.25=我国云量总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 低云量：低云的云掩盖天空的成数。 云量的记录：一般总云量/低云量的形式记录，如10/7。 云状：多种多样，1932年国际云学委员会出版的国际云图将云状分为

8、四族十属。 云高：指云底距地面的垂直距离，以米为单位。 测定方法：激光测云仪、弧光测云仪等，目力测定法,20,云,高云（5000m以上）,中云（2500-5000m）,低云（2500米以下）,21,二、主要气象要素,6能见度能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离级别（09级，相应距离为5050000米） ，单位：m，Km。 能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。,22,二、主要气象要素 7、太阳高度角 太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角，是影响太阳辐射强弱的最主要的因子之一。ho即太阳

9、高度角，它随时间而变化。 8、降水 降水是指大气中降落至地面的液态或固态水的通称。如雨、雪等。降水是清除大气污染物的重要机制之一。,23,湍流概念简介 扩散的要素 风：平流输送为主，风大则湍流大 湍流：扩散比分子扩散快105106倍 1、什么是湍流？ 除在水平方向运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动，风的这种特性和摆动称为大气湍流。（有点象分子的热运动） 或者说湍流是大气的无规则运动 。 2、湍流与扩散的关系 把湍流想象成是由许多湍涡形成的，湍涡的不规则运动而形成 它与分子运动极为相似。 3.湍流起因有两种形式 ： 热力：温度垂直分布不均（不稳定） 机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度

10、,24,二、气温的垂直变化,气温垂直递减率（垂直于地球表面方向上每升高100米气温的变化值） 干空气绝热绘制温度递减率 干绝热垂直递减率 （当一个干空气团在大气中绝热上升时的，因周围气压降低而膨胀，部分内能用于反抗外界压力而做膨胀，温度下降；反之，气团绝热下降时，温度将升高） 一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换,25,2.气温的垂直分布（温度层结）,气温的垂直分布温度层结,26,1.大气稳定度的概念,定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流 定性描述：,不稳定条件下有利于扩散,三、大气稳定度,27,2.大气稳定度的判据,定量判断,三、大气稳定度,28,则有 判据：,2.

11、大气稳定度的判据,29,四、逆温,逆温不利于扩散 辐射：,1. 辐射逆温： 地面白天加热，大气自下而上变暖； 地面夜间变冷，大气自下而上冷却,30,31,四、逆温,辐射逆温的生消过程,日落前,黎明时,日出后,上午10点,32,一般日落前形成，如图b所示； 到黎明时逆温层厚度最厚，强度最大，如图c所示； 日出后地面开始增热，近地层大气自下而上被加热，逆温自下而上逐渐消失，如图d所示； 上午9：00-10：00逆温层全部消失，如图e所示； A是未形成逆温层前的气温分布。,33,四、逆温,2.下沉逆温 （多在高空大气中，高压控制区内）,34,四、逆温,35,四、逆温,4.锋面逆温,36,五、烟流型与大气稳定度的关系,波浪型（不稳） 锥型（中性or弱稳） 扇型（逆温） 爬升型（下稳，上不稳） 漫烟型（上逆、下不稳）,37,38,39,40,四、地方性风场,1海陆风,41,白天地面受热后，陆地增温比海洋快，陆地上的气温高于海面上的气温，出现了由陆地指向海面的水平温度梯度，下