ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость концентрации примесей от времени осреднения из "Очистка газов" В турбулентной атмосфере происходит эволюция уровня поля концентраций, обусловленная тем, что средние по времени характеристики поля скорости турбулентных движений зависят от длины интервала осреднения. Сущность этого явления определяется спецификой влияния турбулентных вихрей разного масштаба на процесс рассеяния примеси в различных его стадиях, проявляющийся главным образом в горизонтальной диффузии, так как масштабы вихрей, осуществляющих вертикальную диффузию, ограничены поверхностью земли. Вихри относительно малого масштаба обусловливают мгновенные пульсации ветра. Их суммарное влияние определяет содержание примеси в воздухе, отнесенное к интервалу времени в несколько минут. Действие вихрей среднего масштаба приводит к более сглаженным колебаниям ветра и вызывает расширение струи и отклонение ее оси от некоторого среднего направления. Вихри большого масштаба вызывают значительные изменения среднего ветра, которые проявляются за длительный период наблюдений. В таких обстоятельствах рассматривается уже вероятность осуществления того или иного среднего направления ветра заданный период времени, т.е. учитывается соответствующая роза ветров. Таким образом, осреднение по времени отражает широкий диапазон частот в вихревом спектре естественного ветра. [c.288] Для многих практических задач целесообразно пренебречь отличием показателя степени от единицы и пользоваться формулой = Ь х, которая дает незначительную погрешность при неустойчивой и безразличной стратификации и несколько большую — при устойчивой. По данным института экспериментальной метеорологии (ИЭМ) значения Ь , осредненные за двадцатиминутный интервал времени, для источников высотой 100-200 м изменяются от 0,15 при сильно развитой неустойчивости до 0,06 при умеренной инверсии. Для нейтральных условий = 0,10. [c.290] Описанная выше модель стационарной струи Ф.И. Гиффорда, представляющая струю как результат суперпозиции бесконечного числа налагающихся друг на друга клубов примеси, непрерывно выделяемых источником и переносимых средним ветром, удобна при исследовании зависимости концентрации примеси от времени ее осреднения. При подобном рассмотрении и предположении о гауссовом распределении вещества в каждом поперечном сечении струи оказывается возможным с помощью некоторых турбулентных характеристик решить большинство вопросов, связанных с осреднением в пределах масштабов чистой турбулентности, те. от 30 мин до суток при условии отсутствия в этот период резких переходных процессов (например, прохождение фронта, сопровождающегося резким изменением среднего направления ветра). [c.290] Рассмотрим возможность такого подхода для определения эмпирических пересчетных коэффициентов при переходе от разовых , т.е. осредненных за 20 мин концентраций, к среднесуточным, основанного на исследовании закономерностей изменения направления ветра в течение суток [99]. [c.290] Для приближенной оценки среднесуточные значения поперечной дисперсии примеси (х) можно рассматривать как результат наложения средних двадцатиминутных зон загрязнения, оси которых направлены вдоль среднего (за 20 мин) направления ветра. Если построить кривые повторяемости разовых направлений ветра в течение суток, то, как следует из анализа экспериментальных данных ИЭМ [94], можно выделить пять типов изменения направления ветра в течение суток (табл. 11.4), три из которых могут быть аппроксимированы нормальным законом Гаусса с соответствующей дисперсией а,, если иметь в виду обозначения модели Гиффорда. В соответствии с этой моделью дисперсия характеризует рассеяние примеси внутри двадцатиминутной зоны загрязнения. [c.290] Как показывает анализ данных табл. 11.5, в случае очень устойчивых ветров (I тип) на расстояниях от источника 1-3 км, т.е. там, где обычно наблюдается максимум приземной концентрации для труб высотой 100-150 м при средних метеорологических условиях, среднесуточная концентрация составляет 0,47 разовой концентрации. Для менее устойчивых ветров отношение среднесуточной концентрации к разовой для тех же условий меньше. Очевидно, для приближенной оценки суточной концентрации примеси в приземном слое воздуха достаточно считать, что ее значение не превышает 0,5 значения разовой концентрации для расстояний от источника 1-3 км. В среднем, с учетом всех типов изменения направления ветра, она может быть принята равной 0,35 разовой концентрации для зоны максимума концентраций и высот трубы 100-150 м. [c.291] Таким образом, соотношение (11.27) может быть использовано для прогностических оценок концентраций примеси в приземном слое воздуха, осредненных за любой период времени при условии, что имеется возможность рассчитать или измерить приземную концентрацию для некоторого заданного периода осреднения. [c.291] Вернуться к основной статье