煙羽抬升

煙氣離開排放源後因初始動力和熱力作用而繼續上升並逐漸變平的過程。

基本介紹

• 中文名：煙羽抬升
• 外文名：plume rise
• 相關術語：空氣污染 煙羽
• 學科分支：套用氣象學

描述

高架連續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，煙氣的溫度也高於出口處的環境大氣。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的高度，後在空氣阻力和重力的作用下沿風的方向上變平。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，煙流抬升後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

高斯煙流擴散

H：有效源高 ：煙囪自然高度 ：煙流抬升高度

過程

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，內部基本保持初始狀態。隨著抬升，煙流內部開始有湍流發生，動力抬升逐漸轉變為浮力抬升。

浮生階段：由於煙氣與環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並使煙流繼續上升，進入浮力抬升階段。這時煙流體積增大，浮力抬升起主導作用，由速度切變造成的卷挾是導致煙氣與周圍空氣混合的主要因素（自生湍流），環境湍流的作用還較弱，是熱煙流抬升的主要階段。

瓦解階段：浮生階段後期，煙流升速減慢，由速度切變造成的自生湍流減弱，這是環境湍流的作用增強並逐漸開始占主導作用。環境湍渦大量捲入煙體，是煙流的主體結構短時間內瓦解，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：這個階段環境湍流起主導作用，煙流繼續擴散膨脹，抬升完全停止，煙流隨風飄動，變平，此時煙流也達到抬升的終極高度。

影響因子

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

（2）環境大氣的性質：環境大氣的平均風速和湍流強度對煙流抬升有很大影響。平均風速大，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）大氣穩定度：大氣不穩定促進煙流浮力抬升，大氣穩定抑制煙流抬升。

（4）下墊面性質：粗糙的下墊面不利於煙流抬升，這種影響離地面越高影響越弱。