“白烟”不是烟。是过饱和蒸汽在大气中凝结成水珠的自然现象。其实即便没有烟气排放到大气中,自然界也会出现水气凝结的现象,而且非常普遍。
究其本质,是一种物理状态的空气混入另外一种物理状态的空气,在混合过程中,水蒸气凝结变化的过程。
可以从六个方面去找寻原因来分别探讨它们对“白烟”现象的影响。这六个因素分别是:1、烟气的温度;2、烟气的含湿量;3、烟气的运动状态;4、大气的温度;2、大气的含湿量;6、大气的运动状态。其中1、2、3是烟气方面的因素,4、5、6是大气方面的因素;1、2、4、5是各自物性因素,3、6是运动因素。
本篇,对不同风速时“白烟”现象做数值模拟,试图通过观察这些算例,找到风速对“白烟”影响的规律。在此之前我们设定几个基本条件:1.气温20℃;2.烟温75℃;3.大气相对含湿量50%;4.烟气相对含湿量100%;5.烟气流速10m/s;6.烟囱口直径3m。
同时我对大气风速取八个点来数值模拟,来观察烟气混入大气时,相对湿度达到100%的部分的运动规律。这八个参数点分别是:0.1m/s,0.9m/s,2.45m/s,4.4m/s,6.7m/s,9.35m/s,12.3m/s,15.5m/s,18.95m/s。这分别对应着自然界中0-8级风的风速,可以参考这里。
上面这个是一个范例,可以忽略其他部分,只用观察深红色部分,那就是水分过饱和烟气出现的范围。而且我接下来的几张图片他们的比例是一样的,你只需要直观的比较红色区域的大小和长度就能发现风速对“白烟”的影响。
由上面这组动图可见,风速从0.1-4.4m/S(即风力等级由0-3级)时,红色区域是缩短的,随后随着风速的增大,红色区域被拉长。故可以认为,在不考虑风向变动的条件下,适当的风力等级是有利于烟气扩散,抑制“白烟”。此处尚不能定论3级风力是最有利的,毕竟烟囱直径、烟气流速都是会有所影响的。要得到所有的数据就必须对所有的状态都进行模拟。而仅仅是上面几幅图几乎花了我的电脑一整天的时间来计算,而这只是几个特例。所以就目前计算机算力水平而言,摸透“白烟”形成规律,有点难度。但我接下来几篇还是想试图粗糙的观察一下这些因素的影响。尽管有点不自量力,那就当闹着玩吧。