高斯扩散模式的坐标系

1.烟气抬升高度的计算 有效源高： 有效源高
H s烟囱几何高度； HS----△H-----烟气抬升高度 H ――烟囱几何高度 ――抬升高度
H H s H
烟气抬升 ？
初始动量： 速度、内径 烟温度 －>浮力
计算方法：

Holland公式
Briggs公式
中国国家标准中规定的公式
当QH≥21000kw或2100 ≤ QH＜21000kW (Ts-Ta)≥35k时： 当 Q且 和 (Ts Ta ) 3 5 K 时 H 2100 kW
H n 0Q H
n1
H
s
n2
u
1
Q H = 0 .3 5 Pa Q V
T Ts
T Ta Ts
当1700 kW Q H 2100 kW 时 Q H 1700 H＜2100kW时： 1700kW Q 当 ＜ H =H 1 (H 2 H 1)
像源的贡献 像源的贡献 实际浓度 实际浓度
q y2 ( z H )2 c( x, y , z, H ) exp[ ( )] 2 2 2 y 2 z 2 π u y z

q y2 ( z H )2 ( z H )2 c( x, y , z, H ) exp( 2 ){exp[ ] exp[ ]} 2 2 2 y 2 y 2 z 2 πu y z

湍流的基本概念 湍流——大气的无规则运动 • 风速的脉动
• 风向的摆动

起因与两种形式 热力：温度垂直分布不均（不稳定） 机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度
湍流扩散理论:
主要阐述湍流与烟流传播及物质浓度衰减的关系
梯度输送理论 类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比， 用分子扩散方程描述。
σy ，σx —— 污染物在 x 、y方向的标准差
高架连续点源扩散模式

镜像全反射---->像源法
实源： c（x，y，z-H） 像源： c（x，y，z+H）
高架连续点源
实源的贡献 实源的贡献
q y 2 ( z H )2 c( x, y , z, H ) exp[ ( 2 )] 2 2 y 2 y 2 πu y z
3 烟气的扩散
3.1影响烟气扩散的因素 3.2污染物浓度的估算 3.3烟气抬升高度
3.2 污染物浓度估算
一、湍流扩散的基本理论
二、高斯扩散模式
三、污染物浓度的估算方法
四、烟囱高度设计
五、厂址的选择
一

湍流扩散的基本理论
扩散的要素 风： 平流输送为主，风大则湍流大 湍流：扩散比分子扩散快105～106倍
400 a） 2 (1 .5 v 或（ .0 1Q ) 时： 0 .0 4 8 ( Q H 1 7 0 0 Ts0 -T 当QH≤1700kw ＜ sD H35k H 1= u u 当10m高处的年平均风速小于或等于1.5m/s时： 当 Q H 1700 kW 或 T 35K 时
y z c( x, y , z,0) exp[ ( 2 )] 2 2 y 2 z πu y z q
相当于无界源的2倍（镜像垂直于地面，源强加倍
颗粒物扩散模式：

粒径小于15μm的颗粒物可按气体扩散计算 大于15μm的颗粒物：倾斜烟流模式
(1 a )q y2 ( H vt x / u ) 2 c( x, y ,0, H ) exp( 2 ) exp[ ] 2 2 y 2 z 2πu y z
例题
某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。出口烟气 流速12.7m/s，温度140℃，流量250m3/s。烟囱出口处的 平均风速4 m/s，大气温度20℃，当地气压978.4hPa，试 确定烟气抬升高度及有效源高。
2、扩散参数的确定：
P－G曲线
P－G曲线法
Pasquill常规气象资料估算

湍流统计理论 泰勒－统计学方法，正态分布

萨顿实用模式 高斯模式

相似理论
由湍流引起的扩散:
粒子浓度分布以x 轴为对称轴，并符合正态分布。
平均风
y 微 粒 x
二
高wk.baidu.com扩散模式
高斯模式的有关假定
坐标系
右手坐标，x为平均风向，z为垂直方向
四点假设 a．污染物浓度在y、z上分布为正态分布
b．全部空间中风速均匀稳定 c．源强是连续均匀稳定的 d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化和沉降）
高架连续点源扩散模式
最大浓度模式： 地面最大浓度模式：
H c( x,0,0, H ) exp( ) 2 2 z πu y z q
2
地面轴线浓度模式
y 、 ，x地面连续点源扩散模式： 增大，则 z 增大，第一项减小，第二 地面源高斯模式（令 H＝0）： 大，必然在某x 处有最大值 2 2
Gifford制成图表
方法要点
大气分成A-F共六个稳定度等级
(云、日照、风速……)
应用
x ~σy曲线（6条）分别对应6个稳定度等级
高架连续点源扩散模式
地面浓度模式：取 z＝0代入上式，得 地面浓度模式：
q
y2 H2 c( x, y ,0, H ) exp( 2 ) exp( 2 ) 2 y 2 z πu y z
地面轴线浓度模式：再取 y=0代入上式 地面轴线浓度模式：
H2 c( x,0,0, H ) exp( 2 ) 2 z πu y z q

高斯扩散模式的坐标系
高斯烟流的浓度分布
高斯烟流中心线上的浓度分布
无界空间连续点源扩散模式
q y z c( x, y , z ) exp[ ( 2 )] 2 2 y 2 z 2πu y z


2
2
c —— 任一点处的污染物浓度，g/m3
u —— 平均风速, m/s

q —— 源强，g/s
vt
d p2 p g 18
三
污染物浓度的估算
实际浓度
q y2 ( z H )2 ( z H )2 c( x, y , z, H ) exp( 2 ){exp[ ] exp[ ]} 2 2 2 y 2 y 2 z 2 πu y z
H?
σy? σz?