ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие положения по рассеиванию примесей в атмосфере из "Газоотводящие трубы ТЭС и АЭС " Рассеивание примесей в атмосфере есть результат осреднен-ного движения масс воздуха (которое переносит загрязнитель в направлении ветра), турбулентных пульсаций скорости — атмосферной турбулентности (которые рассеивают загрязнитель по всем направлениям) и массовой диффузии, связанной с градиентами концентраций. [c.35] Хотя обычно имеют место эти оба эффекта, могут быть случаи, когда один из них преобладает. Тепловые вихри чаще возникают в солнечные дни, когда скорость ветра невелика. Нагревающийся у поверхности земли воздух вследствие уменьшения его плотности поднимается вверх, а более холодный и плотный воздух опускается к поверхности Земли. Если, поднимаясь, нагретый воздух расширяется адиабатически, без теплообмена с окружающими массами воздуха, то температура его понижается примерно на 1 °С на каждые 100 м высоты. Эта величина принимается за адиабатический градиент температуры. [c.36] При вертикальном градиенте температуры, равном адиабатическому (или несколько ниже), поднимающийся снизу объем воздуха на каждом уровне будет обладать такими же свойствами, что и окружающие массы воздуха, и, следовательно, не будет иметь дополнительного ускорения. Такое состояние атмосферы называется нейтральным или безразличным. [c.36] Если температура окружающего воздуха понижается с высотой так, что ее вертикальный градиент больше адиабатического, что бывает при солнечной погоде и сильном прогреве Земли и приземного слоя воздуха, то движущийся снизу объем воздуха получает ускорение за счет сил плавучести и образующиеся конвективные токи поднимаются на большую высоту, вызывая интенсивное вертикальное перемешивание слоев воздуха. Такие условия называются неустойчивыми, конвективными. [c.36] И наконец, когда вертикальный градиент температуры воздуха становится отрицательным, т. е. температура воздуха с высотой возрастает (или, как говорят, возникает инверсия температуры), то вертикально поднимающийся объем воздуха оказывается холоднее окружающих масс и его движение затухает. Такие условия называются устойчивыми, инверсионными, они характеризуются слабым турбулентным обменом. [c.36] Вышеназванные три вида устойчивости атмосферы принято делить на семь классов сильная неустойчивость, умеренная неустойчивость, слабая неустойчивость, безразличное (нейтральное) состояние, слабая устойчивость, умеренная устойчивость, сильная устойчивость. [c.36] При безразличном состоянии атмосферы интенсивность перемешивания уменьшается и наблюдается так называемая конусообразная струя (рис. 3.1, б). Расстояние до максимума приземной концентрации в этом случае больше, чем при неустойчивых условиях, а максимальная концентрация меньше. В условиях устойчивой стратификации атмосферы образуется веерообразная струя с малым углом раскрытия факела в вертикальной плоскости (рис. [c.37] В случае низких источников выброса устойчивая стратификация может оказаться неблагоприятной и с точки зрения прямого воздействия концентраций газообразных вредных примесей на приземный слой воздуха и биосферу. Если верхняя граница приземного устойчивого (инверсионного) слоя оказывается ниже уровня выброса, то создаются наиболее благоприятные условия для рассеяния примеси, выбрасываемой из труб, так как в этом случае образуется так называемая приподнятая струя и рассеяние происходит только в слое выше верхней границы инверсии, которая предотвращает перенос примеси к Земле (рис. 3.1, г). Такие условия летом обычно кратковременны и могут существовать на протяжении нескольких часов, главным образом ночью. Зимой эти условия могут быть продолжительными. [c.38] При переходе от ночной инверсии к дневной конвекции в ясное теплое утро приземная инверсия, разрушаясь у поверхности Земли, становится приподнятой и может образовать крышку над вершиной трубы, препятствующую распространению примеси вверх, в то время как развивающиеся у Земли конвективные вихри перемешивают струю только в пределах прилегающего неустойчивого слоя. В таких задымляющих условиях может наблюдаться увеличение приземных концентраций вблизи трубы, но в течение непродолжительного времени порядка десятков минут (рис. 3.1,5). [c.38] При антициклонной погоде в осенне-зимний период, характеризующейся слабыми ветрами и штилями, приподнятая инверсия может носить характер инверсии оседания и условия задымления могут существовать в течение нескольких часов и даже суток. [c.38] Концентрации вредных примесей определяют, решая уравнение турбулентной диффузии применительно к тому или иному состоянию атмосферы. [c.39] При решении уравнения турбулентной диффузии большое значение имеет определение коэффициентов турбулентной диффузии и характера их изменения, а также изменение в атмосфере скорости ветра. [c.39] В реальной атмосфере характер изменения коэффициентов турбулентной диффузии и скорости ветра сложен и задача определения концентраций вредных примесей решается с помощью ЭВМ. Для простейшего случая изотропной турбулентности (Кх=Ку = = К2 = К) и постоянной скорости ветра (ы=соп51) задачу можно решить аналитически. [c.39] Решая уравнение турбулентной диффузии для случая, близкого к реальным условиям распространения вредных выбросов, можно получить выражение для определения максимально-разовый приземной концентрации или высоты дымовой трубы, необходимой, чтобы обеспечить выбранную приземную концентрацию вредных примесей. [c.40] Вернуться к основной статье