煙羽抬升描述

高架連續(xù)源在實際中多以工廠煙囪為研究對象，煙囪排出的煙氣既有一定的出口速度，煙氣的溫度也高于出口處的環(huán)境大氣。這樣煙流在動力和熱力的作用下，在一定條件下可抬至相當(dāng)?shù)母叨?，后在空氣阻力和重力的作用下沿風(fēng)的方向上變平。煙流抬升高度的不同，使污染物對地面造成的污染程度和最大污染濃度距離都不同。一般情況下，煙流抬升后的煙源高度能比煙囪高度提高2～10倍，是地面最大污染濃度降低3～100倍。

高斯煙流擴散公式中涉及的排放高度：

高斯煙流擴散

H：有效源高

抬升過程分為四個階段：噴出階段、浮升階段、瓦解階段和變平階段。

噴出階段：煙流噴出排放口在動力的作用下向上噴射，這一階段時間短，此時煙流外部輪廓清晰，內(nèi)部基本保持初始狀態(tài)。隨著抬升，煙流內(nèi)部開始有湍流發(fā)生，動力抬升逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦×μ?

浮生階段：由于煙氣與環(huán)境溫差造成的浮力加速度的作用，使煙氣上升速度超過動力上升速度并使煙流繼續(xù)上升，進入浮力抬升階段。這時煙流體積增大，浮力抬升起主導(dǎo)作用，由速度切變造成的卷挾是導(dǎo)致煙氣與周圍空氣混合的主要因素（自生湍流），環(huán)境湍流的作用還較弱，是熱煙流抬升的主要階段。

瓦解階段：浮生階段后期，煙流升速減慢，由速度切變造成的自生湍流減弱，這是環(huán)境湍流的作用增強并逐漸開始占主導(dǎo)作用。環(huán)境湍渦大量卷入煙體，是煙流的主體結(jié)構(gòu)短時間內(nèi)瓦解，使煙流抬升的動力和熱力作用逐漸消失，煙流開始停止抬升。這個階段通常比較短。

變平階段：這個階段環(huán)境湍流起主導(dǎo)作用，煙流繼續(xù)擴散膨脹，抬升完全停止，煙流隨風(fēng)飄動，變平，此時煙流也達到抬升的終極高度。

（1）排放源及排放煙流的性質(zhì)：排放源決定煙流的初始動量，煙流性質(zhì)決定了煙流在環(huán)境大氣中受到的浮力（即與環(huán)境大氣的密度差），這兩點是決定抬升高度的基本因素。

（2）環(huán)境大氣的性質(zhì)：環(huán)境大氣的平均風(fēng)速和湍流強度對煙流抬升有很大影響。平均風(fēng)速大，煙流與周圍大氣混合快，煙流抬升速度很快減慢，抬升高度就低；反之，煙流抬升高度就高。

（3）大氣穩(wěn)定度：大氣不穩(wěn)定促進煙流浮力抬升，大氣穩(wěn)定抑制煙流抬升。

（4）下墊面性質(zhì)：粗糙的下墊面不利于煙流抬升，這種影響離地面越高影響越弱。

煙氣的抬升過程如圖1所示，分為四個階段：

①噴出階段：這個階段主要依靠煙流本身的初始動量向上噴射。

②浮升階段：由于煙流的熱力作用，煙氣密度比空氣小，產(chǎn)生浮力上升。

③瓦解階段：當(dāng)煙氣上升到一定高度后，煙流與空氣混合，失去動量和浮力隨風(fēng)飄動，發(fā)生較大的波動。

④變平階段：這時煙流完全變平，在大氣湍流的作用下，上下左右擴散，使煙流愈擴愈大。

煙囪高度加煙羽抬升高度之和。也即水平煙羽中心軸到地面的距離。

中文名稱

煙羽高度

英文名稱

plume height

定　　義

煙囪高度加煙羽抬升高度之和。也即水平煙羽中心軸到地面的距離。

應(yīng)用學(xué)科

大氣科學(xué)（一級學(xué)科），應(yīng)用氣象學(xué)（二級學(xué)科）

煙氣抬升高度霍蘭德式

式中T_s，T_a—煙氣和空氣的溫度，K；

ΔH—煙氣抬升高度，m；

Q_H—排出煙氣的熱量，kJ/s；

V_s—煙氣出口速度，m/s；

d—煙囪出口直徑，m；

煙氣抬升高度布里吉斯(Briggs)式

當(dāng)大氣穩(wěn)定時

當(dāng)大氣為中性或不穩(wěn)定時

當(dāng)F<55時，x*=14F^5/3；F≥55時，x*=34F^2/5

式中　Δθ/Δz—位溫梯度，K/m；

x_F—在大氣穩(wěn)定層結(jié)下，煙氣抬升達最高值所對應(yīng)的煙囪下風(fēng)向軸線距離，m；

F—浮力通量，m⁴/s³；

S—大氣穩(wěn)定度參數(shù)；

x—以煙囪噴出為原點，下風(fēng)向軸線距離，m；

x*—大氣湍流開始起主導(dǎo)作用時下風(fēng)向軸線距離，m。

布里吉斯式適合于中小型熱源的煙云抬升計算，火力發(fā)電廠的煙源多采用此式。

煙氣抬升高度國家標(biāo)準(zhǔn)推薦式

國標(biāo)GB/T 13201—1991推薦的煙氣抬升公式如下：

1、當(dāng)Q_H≥2100KJ/s，△T≥35K時

式中，n₀，n₁，n₂——系數(shù)，按下表選??；

P——大氣壓力，P_a；

Q_v——大氣排放量（實際狀態(tài)）m³/s。

系數(shù)n₀，n₁，n_2的值

2、當(dāng)1700kJ/s H<2100kJ/s時

3、Q _H≤1700kJ/s時或ΔT<35K時

4、凡地面以上10m高度平均風(fēng)速

式中