Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Визначення характеру стану атмосфери





Визначення характеру стану атмосфери на заданих рівнях можна проводити, користуючись наступним методом.

Метод передбачає порівняння динаміки зміни кривої стратифікації (1) з кривою стану суміші повітря, що адіабатично підіймається (2), яка додатково будується на рис. 1.1.

Крива (2) характеризується величиною адіабатичного вертикального градієнта

γа = (∆ t /∆ z) · 100 = 1 0С/ 100м (1.3)

За формулою (1.3) визначаються температури tВР1¸ tВР5 і будується крива стану суміші повітря (2), що адіабатично підіймається, відповідно до заданих рівней z (рис. 1.1).

За даними рис. 1.1 проводиться аналіз характеру стану атмосфери на кожному рівні:

Z1 = 20 м (γ1 = 0,3 γ1<< γа ) - сильно усталена;

Z2 = 100 м (γ2 = - 0,8 γ2 < 0) - інверсія;

Z3 = 500 м (γ3 = 0) - ізотермія;

Z4 = 1000 м (γ4 = 0,7 γ4 < γа ) - слабо усталена;

Z5 = 1500 м (γ5 = 1,2 γ5 > γа ) – неусталена..

 

& Для прикладу проекту визначаємо розподіл температури суміші повітря:

1) tВР1 = - [(1 · 20) / 100] + 19,8 = 19,6 0С;

2) tВР2 = - [ 1 · (100 – 20) / 100] + 19,6 = 18,8 0С;

3) tВР3 = - [ 1 · (500 – 100) / 100] + 18,8 = 18,4 0С;

4) tВР4 = - [ 1 · (1000 – 500) / 100] + 18,4 = 17,9 0С;

5) tВР5 = - [ 1 · (1500 – 1000) / 100] + 17,9 = 17,4 0С.

 

 

2 Аналіз розподілу водяної пари в атмосфері

2.1 Визначення характеристик вологості повітря

Пружність (парціальний тиск) водяної пари визначається за формулою, гПа,

е= φ · Е, (2.1)

де φ – відносна вологість повітря, %, приймається за [1];

Е – тиск насиченої пари, гПа, приймається за додатком 1 відповідно до значення tа .

Абсолютна вологість повітря визначається за формулою, г/м3,

а = 217 · е / Т, (2.2)

де Т = 273 + tа , оК.

Питома вологість повітря, г/кг, визначається як

s = 622 · е / p, (2.3)

де p – атмосферний барометричний тиск приймається рівним 1013.3 гПа.

 

& Для умов прикладу проекту визначаються характеристики вологості повітря:

1) е = 67 · 23.08 = 15.5 гПа,

де для м. Київа при ta = +19.8 0С величина Е = 23.08 гПа;

2) а = 217 · 15.5 / (273 + 19.8) = 11.5 г/м3;

3) s = 622 · 15.5 / 1013.3 = 9.5 г/кг.

2.2 Розрахунок умов конденсації водяної пари в атмосфері при радіаційному охолодженні земної поверхні

При радіаційному охолодженні земної поверхні охолоджується і прилеглий до неї шар повітря, що в багатьох випадках приводить до конденсації водяної пари.

Проводиться розрахунок умов конденсації насиченого вологого повітря з температурою ta, яке охолоджується до температури tОХ:

Δа = а – аОХ, (2.4)

де абсолютна вологість насиченого повітря а та аОХ визначається відповідно:

а = 0.8 · Е /(1 + 0.004 · tа), (2.5)

аОХ = 0.8 · ЕОХ /(1 + 0.004 · tОХ ). (2.6)

 

Æ До уваги:

Температурою tОХ студенту рекомендується задатися таким чином:

1) для теплого періоду: tОХ = tа - (5 ¸ 10)0С

2) для холодного періоду: tОХ = tа - (10 ¸ 15)0С

 

& Для умов прикладу проекту:

аВП = 0.8 · 23.08 /(1 + 0.004 · 19.8) = 17.11 г/м3

аОХ = 0.8 · 12.28 /(1 + 0.004 · 10.0) = 9.45 г/м3,

де ЕОХ – тиск насиченого повітря, охолодженого до температури tОХ, який визначається за таблицею додатка А даних методичних рекомендацій.

Різниця величин абсолютної вологості насиченого та охолодженного повітря становить

Δа = 17.11 – 9.45 = 7.66 г/м3.

Таким чином, за таких умов в 1м 3 атмосферного повітря сконденсується 7.66г водяної пари.

 

2.3 Розрахунок умов конденсації водяної пари в атмосфері при змішуванні мас повітря

 

Конденсація водяної пари відбувається також при змішуванні двох близьких до стану насичення мас повітря, які мають різну температуру.

Розрахунок кількості водяної пари, що сконденсується і видалиться з повітря, та розрахунок підвищення температури суміші мас повітря викону-ється в наступній послідовності.

У першому наближенні температура суміші

tC1 = (t1 + t2) / 2, (2.7)

де t1 температура повітря на рівні z3 приймається t1 = tВР3 (див. розділ 1.1), ОС;

t2 - температура холодної маси повітря, ОС.

Æ До уваги:

Температурою t2 студенту рекомендується задатися таким чином:

1) для теплого періоду: t2 = tВР3 - (10 ¸ 12)0С

2) для холодного періоду: t2 = tВР3 - (13 ¸ 15)0С

 

Тиск насиченої пари при t1 і t2 визначається за додатком А, а їх середнє значення становить

ЕСР = (Е1 + Е2) / 2. (2.8)

При температурі суміші tC1 і відповідному значенні тиску насиченої пари ЕС надлишок водяної пари становить

ΔЕ = ЕСР - ЕС1 . (2.9)

Визначається кількість вологи, г, що видаляється з 1кг надлишку насиченого вологого повітря в процесі конденсації (питома вологість)

ΔS = 622 · ΔЕ / p. (2.10)

При конденсації водяної пари виділяється теплота конденсації. Її питома величина, кДж/кг, визначається як

qК = 2500 + 1,806 · tC1, (2.11)

Загальна кількість теплоти конденсації визначається за залежністю

QК = qК · ΔS. (2.12)

При цьому підвищується температура суміші повітря на величину

Δt = QК / c, (2.13)

де c = 1,005 кДж/ (кг оС) – питома теплоємність повітря при постійному атмосферному тиску.

Остаточно температура повітря, яку набула суміш у ході конденсато-утворення, визначається як

tС = tС1 + Δt. (2.14)

 

& Для умов прикладу проекту:

Виконується розрахунок відповідно до наведеної вище послідовності, алетемпература повітря t1 прийнята для рівня z2.

1) tC1 = (20.38 + 5) / 2 = 12.7 0С;

2) при t1 =20.38 О С → Е1 = 23.96 гПа, при t2 =5 О С → Е2 = 8.72 гПа,

при tС1 =12.7 0С → ЕС =14.69 гПа;

3) ЕСР =(23.96 + 8.72) / 2 = 16.34 гПа;

4) ΔЕ = 16.34 – 14.69 = 1.65 гПа;

5) ΔS = 622 · 1.65 / 1013.3 = 1.01 г/кг;

6) qК = 2500 + 1.806 · 12.7 = 2523 кДж/кг;

7) QК = 2523 · 1.01 · 10 –3 = 2.55 кДж/кг;

8) Δt = 2.55 / 1.005 = 2.535 0С;

9) tС = 12.7 + 2.535 = 15.2 0С.

Таким чином, при конденсації водяної пари температурасуміші для умов прикладу підвищиться від 12.7 до 15.2 ОС.

2.4 Визначення рівня конденсації

Рівень конденсації визначається за формулою, м,

zК = 122 · (tа - t) (2.15)

або zК = 22 · (100 - φ) (2.15а)

де ta - середня температура заданого місяця,ОС, (див. вихідні дані);

t – температура точки роси, ОС, на початковому рівні zо знаходиться за додатком А при відповідному значенні парціального тиску водяної пари е (при ta); φ - відносна вологість, %, на рівні zо.

Температура на рівні конденсації при адіабатичному підійманні вологого повітря визначається як, ОС,

tК = ta - zК / 100. (2.16)

 

& Для умов прикладу проекту:

1) значення t при е =15,5гПа дорівнює 13,5 ОС;

2) zК = 122 · (19,8 – 13,5) = 769 м;

3) tК = 19,8 - 769 / 100 = 12,1 ОС.

Таким чином, рівень zК = 769м відповідає межі, на якій розпочинає відбуватись конденсаційні процеси і характеризує висоту утворення купчастих хмар над земною поверхнею.

 

 

2.5 Визначення висоти шару перемішування

Усталеність примежевого шару атмосфери характеризується так званою "висотою шару перемішування", де на розсіювання забруднювачів значною мірою впливає конвективне та турбулентне перемішування.

Висота шару перемішування (рівня конвекції) обумовлюється рівнем, на якому температура насиченої маси повітря tнас, що адіабатично підіймається, досягає температури навколишнього атмосферного повітря tн.п, тобто висота шару перемішування визначається за умови tнас= tн.п. Розрахунок рівня конвекції здійснюється у такій послідовності.

1. Визначається вологоадіабатичний градієнт γВ, величина якого залежить від атмосферного тиску pzк на рівні zК і tК.

Для знаходження значення pzк необхідно визначити вертикальний градієнт тиску G, гПа/100м,

G = g · p /R · (273 + tа), (2.17)

де g - прискорення вільного падіння, що приймається 9,81 м/с;

p - барометричний тиск (1013.3 гПа);

R – питома газова постійна вологого повітря, м2/(с2 К), що знаходиться як

R = Rс · (1 + 0,608 · s), (2.18)

де - питома газова постійна сухого повітря 287 м2/(с2 К).

Величина атмосферного тиску на висоті zК визначається як

pzк = p + Δp = p + (-G · zК). (2.19)

Значення вологоадіабатичного градієнта γВ приймається за додатком 2 відповідно до одержаних p і tК.

Виходячи з отриманого значення γВ, визначається розподіл температури насиченої маси повітря tнас по висоті.

2. Визначається температура навколишнього атмосферного повітря tн.п на рівні zК і далі її розподіл по висоті, виходячи з tВРn і γn. Результати розрахунків зводяться в таблицю 3.2.

 

& Для умов прикладу проекту:

1) G = 9,8 · 1013,3 /[1945 · (273+19,8)] = 0,017 гПа/100м;

pzк = 1013,3 + (-0,017 · 769) = 1000 гПа;

Тоді при p=1000 гПа і tК =12,1 ОС → γВ = 0,51 ОС/ 100м.

2) Виходячи з tВР3 =20,38 ОС (z3 =500м), γ4 = 0,7 та γ5 =1,2 розраховується tнас.

Розрахунок зводиться в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1

Температура повітря, оС відповідно по висоті, м
                   
Насиченої маси повітря 12,1 11,94 10,9 10,37 9,85 9,33 8,8 8,3 8,15 7,8
Навколишнього повітря 18,5 16,9 14,5 13,3 12,1 10,9 9,7 8,5 8,14 7,3

 

Таким чином, одержано, що висота шару перемішування знаходиться на рівні zш.п = 1730 м.

 

 

2.6 Побудування графіку кривої стану повітря

Графік (рис. 2.1) повинен містити:

1) криву стратифікації для періоду року, що досліджується;

2) криву стану повітря, що адіабатично підіймається;

3) криву стану насиченої маси повітря.

По горизонтальній осі відкладаються значення температури, ОС, а по вертикальній - висота z, м. На графік наносяться визначені рівень конденсації zК та висота шару перемішування zш.п.

 

 

3 Аналіз режиму вітрів

 

Для проведення аналізу режиму вітрів, що характеризує метеорологічні умови заданого району, будується роза вітрів для теплого, холодного періоду року та річна роза вітрів.

За 8 румбами відмічають у процентному відношенні значення повторюваності вітрів у відповідних напрямках, що характерні для теплого (липень) періоду року, для холодного (січень) періоду року та річні значення (рис. 3.1).

 

4 Кліматична характеристика місцевості

1. Характеристика кліматичного режиму місцевості складається на основі кліматограми (рис. 4.1), яка являє собою графічне відображення річного ходу основних метеорологічних елементів у даній місцевості:

1) середня місячна температура повітря,ОС;

2) відносна вологість повітря, %;

3) середня місячна швидкість повітря, м/с;

4) середня місячна сума опадів, мм;

5) повторюваність туманів, %;

6) повторюваність похмурих днів, %.

Для побудування кліматограми використовуються дані, прийняті за [1, 2].

2. Додатково будується графік (рис. 4.2), що характеризує водний баланс території [7]. Для побудови даного графіку по осі абсцис відкладають місяці, по осі ординат зліва – температуру, справа – кількість опадів у масштабі, при якому 10 ОС відповідають 20мм опадів. Одержана крива температур відображає витрату вологи, а крива опадів – її накопичення. Взаємне розміщення цих кривих на графіку дає уявлення про характер водного балансу території, а саме:

· посушливий період року, характеризується областю на графіку, що розташовується між кривими, коли крива опадів проходить нижче лінії температур, й позначається дана область штрих-точками;

· вологий період року, характеризується областю на графіку, що розташовується між кривими, коли крива опадів проходить вище лінії температур, й дану область заштриховують вертикально;

· сніговий період року, характеризується областю на графіку, що розташовується між кривою опадів й кривою температур при мінусових значеннях температур, й позначається дана область чорним суцільним кольором.

3. На завершення складання кліматичної характеристики місцевості студенту рекомендується описово проаналізувати та виділити наступні періоди року, у яких можна прогнозувати підвищену вірогідність накопичення домішок в атмосфері:

Ø періоди з підвищеними температурами (понад середньорічної) та швидкістю вітрів менше за 3 м/с або високою вірогідністю штилів, що сприяє розвитку інверсій в атмосфері;

Ø періоди із зменшенням кількості опадів нижче середньорічного рівня при середньодобових температурах повітря й середньомісячній від +200С й вище;

Ø періоди, пов’язані із посиленням вітрів більше 4 м/с, що призводить до інтенсивного перенесення домішок;

Ø періоди із зниженням сили вітру менше за 3 м/с й одночасним збільшенням повторюваності туманів й похмурих днів понад середньорічні показники.

ΙΙ АНАЛІЗ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ УМОВ ЗАБРУДНЕННЯ

Date: 2015-09-19; view: 426; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию