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抬升过程分为四个阶段:喷出阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。
喷出阶段:烟流喷出排放口在动力的作用下向上喷射,这一阶段时间短,此时烟流外部轮廓清晰,内部基本保持初始状态。随着抬升,烟流内部开始有湍流发生,动力抬升逐渐转变为浮力抬升。
浮生阶段:由于烟气与环境温差造成的浮力加速度的作用,使烟气上升速度超过动力上升速度并使烟流继续上升,进入浮力抬升阶段。这时烟流体积增大,浮力抬升起主导作用,由速度切变造成的卷挟是导致烟气与周围空气混合的主要因素(自生湍流),环境湍流的作用还较弱,是热烟流抬升的主要阶段。
瓦解阶段:浮生阶段后期,烟流升速减慢,由速度切变造成的自生湍流减弱,这是环境湍流的作用增强并逐渐开始占主导作用。环境湍涡大量卷入烟体,是烟流的主体结构短时间内瓦解,使烟流抬升的动力和热力作用逐渐消失,烟流开始停止抬升。这个阶段通常比较短。
变平阶段:这个阶段环境湍流起主导作用,烟流继续扩散膨胀,抬升完全停止,烟流随风飘动,变平,此时烟流也达到抬升的终极高度。
(1)排放源及排放烟流的性质:排放源决定烟流的初始动量,烟流性质决定了烟流在环境大气中受到的浮力(即与环境大气的密度差),这两点是决定抬升高度的基本因素。
(2)环境大气的性质:环境大气的平均风速和湍流强度对烟流抬升有很大影响。平均风速大,烟流与周围大气混合快,烟流抬升速度很快减慢,抬升高度就低;反之,烟流抬升高度就高。
(3)大气稳定度:大气不稳定促进烟流浮力抬升,大气稳定抑制烟流抬升。
(4)下垫面性质:粗糙的下垫面不利于烟流抬升,这种影响离地面越高影响越弱。
高架连续源在实际中多以工厂烟囱为研究对象,烟囱排出的烟气既有一定的出口速度,烟气的温度也高于出口处的环境大气。这样烟流在动力和热力的作用下,在一定条件下可抬至相当的高度,后在空气阻力和重力的作用下沿风的方向上变平。烟流抬升高度的不同,使污染物对地面造成的污染程度和最大污染浓度距离都不同。一般情况下,烟流抬升后的烟源高度能比烟囱高度提高2~10倍,是地面最大污染浓度降低3~100倍。
高斯烟流扩散公式中涉及的排放高度:
高斯烟流扩散
H:有效源高
桥梁抬升和建筑物平移技术领先全国
由城建集团总承包公司承担完成的《建筑物及构筑物抬升与平移新工艺研究》科研课题于2004年12月2日通过了市建委组织的鉴定。
某混合结构综合楼整体迁移抬升工程设计
针对某混合结构综合楼需整体迁移并抬高 0 45m的具体情况 ,提出了建筑物整体平移抬升一次到位的技术方案 ,并对建筑物整体迁移设计中的关键技术和构造措施进行了系统的分析。与传统方法相比 ,该方案具有牵引设备用量少、牵引过程易于控制、工期短、造价低的优点 ,可为类似整体迁移抬升工程提供参考。
烟气的抬升过程如图1所示,分为四个阶段:
①喷出阶段:这个阶段主要依靠烟流本身的初始动量向上喷射。
②浮升阶段:由于烟流的热力作用,烟气密度比空气小,产生浮力上升。
③瓦解阶段:当烟气上升到一定高度后,烟流与空气混合,失去动量和浮力随风飘动,发生较大的波动。
④变平阶段:这时烟流完全变平,在大气湍流的作用下,上下左右扩散,使烟流愈扩愈大。
烟囱高度加烟羽抬升高度之和。也即水平烟羽中心轴到地面的距离。
式中Ts,Ta—烟气和空气的温度,K;
ΔH—烟气抬升高度,m;
QH—排出烟气的热量,kJ/s;
Vs—烟气出口速度,m/s;
d—烟囱出口直径,m;
当大气稳定时
当大气为中性或不稳定时
当F<55时,x*=14F5/3;F≥55时,x*=34F2/5
式中 Δθ/Δz—位温梯度,K/m;
xF—在大气稳定层结下,烟气抬升达最高值所对应的烟囱下风向轴线距离,m;
F—浮力通量,m4/s3;
S—大气稳定度参数;
x—以烟囱喷出为原点,下风向轴线距离,m;
x*—大气湍流开始起主导作用时下风向轴线距离,m。
布里吉斯式适合于中小型热源的烟云抬升计算,火力发电厂的烟源多采用此式。
国标GB/T 13201—1991推荐的烟气抬升公式如下:
1、当QH≥2100KJ/s,△T≥35K时
式中,n0,n1,n2——系数,按下表选取;
P——大气压力,Pa;
Qv——大气排放量(实际状态)m3/s。
系数n0,n1,n2的值
QH/(kJ/s) |
地表状况 |
n0 |
n1 |
n2 |
QH>2100 |
农村或城市远郊区 |
1.427 |
1/3 |
2/3 |
城区 |
1.303 |
1/3 |
2/3 |
|
2100>QH且ΔT≥35K |
农村或城市远郊区 |
0.332 |
3/5 |
2/5 |
城区 |
0.292 |
3/5 |
2/5 |
2、当1700kJ/s
H<2100kJ/s时
3、Q H≤1700kJ/s时或ΔT<35K时
4、凡地面以上10m高度平均风速
式中