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流体粘滞性随温度的变化规律

时间:2022-09-27 百科知识 版权反馈
【摘要】:掌握污染源,控制污染物的排放,或者对废水废气进行处理后再排放;掌握扩散规律,让排出的污染物尽快扩散,减少空气中有害物质的浓度.控制污染物排放的主要手段是采用一些技术手段,最大限度地降低废气中的污染物浓度.针对废气中的不同污染物往往采用不同的方法.对废气中的颗粒物主要采用除尘技术,就是应用旋风、布袋过滤和电除尘等方法将固体颗粒物从气体中分离出来.对废气中的气态污染物则主要采用吸收、吸附和催化反应等方

控制大气污染主要有两种方法,一是堵,一是疏,这就是:

掌握污染源,控制污染物的排放,或者对废水废气进行处理后再排放;掌握扩散规律,让排出的污染物尽快扩散,减少空气中有害物质的浓度.

控制污染物排放的主要手段是采用一些技术手段,最大限度地降低废气中的污染物浓度.针对废气中的不同污染物往往采用不同的方法.对废气中的颗粒物主要采用除尘技术,就是应用旋风、布袋过滤和电除尘等方法将固体颗粒物从气体中分离出来.对废气中的气态污染物则主要采用吸收、吸附和催化反应等方法将二氧化硫(SO2)、氮的氧化物(NO x)等有害气体从排放物中清除掉.

研究污染物扩散规律的方法主要有两种:

图6-10 采用拖曳水槽作大气层污染物扩散模拟实验

其一,实验模拟.如用环境风洞模拟污染物的扩散规律,选择合适的烟囱高度与建厂地点.如图6-10所示,采用水槽来模拟大气层污染物扩散,图6-10(a)是实际地形,图6-10(b)是在均匀流中扩散的情况,图6-10(c)是在分层流即在模拟逆温层中的扩散情况.通过对各种不同大气状况下污染物的扩散试验,可了解建厂后污染物的扩散规律,为厂址选择和烟囱高度值提供基本数据.

其二,数值模拟.建立污染空气运动的动力学模型,应用流体扩散原理建立相应的数学方程,从理论上计算出影响污染物扩散的因素,并对不同的工况进行数值模拟,为最佳建厂方案提供依据(见图6-11).

图6-11 利用数值模拟研究工况下城市中污染物的分布

小贴士

粉尘为什么较沙粒更易被扬起?

当物体在黏滞性流体中运动时,物体将受到流体的阻力作用,在相对运动速率不大时,这种阻力主要来自于流体的黏滞力,并称为黏滞阻力.由于在流体中物体表面附着有一层流体,这层流体随物体一起运动,在物体表面周围的流体中必然形成一定的速度梯度,从而在各流层之间产生内摩擦力,阻碍物体的相对运动.英国力学家、数学家斯托克斯于1851年提出球形物体在黏性流体中作较慢运动时受到的黏滞阻力F的大小由下式决定:

式中,η为流体的黏滞系数,它与流体性质和温度有关,r为球体的半径,v为球体相对于流体的速度(说明:表达式只对球体相对于流体的速度较小时近似成立).如果让质量为m、半径为r的小球在静止黏滞流体中受重力作用竖直下落,它将受到3个力的作用:重力mg、流体浮力f、黏滞阻力F,这3个力作用在同一直线上.起初,小球速度小,重力大于其余两个力的合力,小球向下作加速运动;随着速率的增加,黏滞阻力也相应增大,合力相应减小.当小球速率增大到一定数值时(极限速率),小球作等速运动,此时作用于小球上的重力与浮力和黏滞力相平衡.如果流体密度为ρa,小球密度为ρs,由此可求得小球下落的极限速率

若流体为空气,在温度为20℃,黏性系数为1.820×10-5 kg/m/s时,假设小球(沙尘)的密度是2.0×103 kg/m3(远大于空气密度1.293 kg/m3),重力加速度为9.8m/s2.代入上式可得:当小球的半径为时0.01 mm时,小球下落的极限速率为0.024m/s;小球的半径为0.1mm时,小球下落的极限速率为2.4m/s.可见,小球下落的极限速率与其半径的平方成正比,半径越大,下落的极限速率就越大.从上面的讨论还可看出,极限速率与小球密度有关,密度大的小球其相应的极限速率也越大,这实际上就是为什么粉土较沙粒易于被扬起的原因.

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