如何减少烟尘对大气的污染_物理论文

如果从早到晚对烟囱进行观察,就会发现:早晨容易看到扇形烟或斜抛烟,接着看到熏地烟或俘获烟，再往后就可看到环形烟；下午较晚时，所有烟都呈锥形；而傍晚，烟又开始重新变为扇形烟或斜抛烟。在一天之内，烟的形状为什么会发生这样的变化呢？

烟团有两种基本类型：一种是烟团由于初始的冲力向上喷烟；另一类是飘烟，根据其温速度与空气温度的相对关系上长或者下沉，在无风的天气，这两种烟团都呈竖直的逐渐扩散的锥形上升。

如果烟团比同一高度上空气的温度高，即呈飘浮状态。由于大气压力随高度减水，烟团上升过程中就会绝热膨胀，烟的分子动能就有一部分用来作膨胀功，因此温度下降。反之，如果烟团中的小团气体被迫下沉，则在外部空气的作用下发生绝热收缩，烟团的温度随之升高。

上升烟团所受的浮力，同周围空气的温度随高度变化的快慢有关。例如，上升的烟气虽然绝热降温，但仍比周围空气温度高，则将会继续漂浮并加速上升；反之，如果上升烟气变得比周围空气温度低，即停止上升并紧接着下降，如果两者温度不相上下，则烟团以常速上升。

当烟气开始下沉时，它会绝热增温，如果烟气比空气温度低，则继续加速下沉；如果两者温度相等，则以常速下降；如果烟气比空气温度高，则停止下沉，然后上升。

干烟与湿烟在上升过程中温度降低的快慢是不一样的，湿烟冷却时，它相对湿度增大，在达到100%的湿度后，进一步冷却会使一些水蒸汽凝结成小水滴。液化时所释放的能量使得上升烟团不能以原来的速度冷却。这就是说，气体膨胀时所需要的能量不是全部来自分子动能，有一部分可由液化能提供。

在平稳的微风吹拂下，飘烟的上升、下降，向上或向下散开，保持细流或呈环状取决于烟团所受的浮力同绝热冷却或加热速度之间的相互关系，也取决于大气温度随高度变化的情况，此外还与这个区域内湍流的情况有关。

例如，当空气温度随高度下降的速度稍低于烟绝热降温度时，被微风吹弯的烟团上升都会会受到限制。上升会使烟气绝热冷却，最后停止上升；而下沉又会使烟气绝热增温，从而停止下沉。但是气温随高度变化快慢与绝热降温速度很接近，所以扩散效应可使烟团逐渐散开，即产生锥形烟。如烟团很热，则一团团热气向上冲，中心部分的上冲运动最强，在外围则有较弱的向下运动。

在天气温暖，气压较高的日子里，云量较少，大量的太阳热量很快被地面吸收而引起空气对流。当气温随高度的变化快慢比干烟绝热降温速度大得多时，空气对流所产生的足够大的热涡流将烟团卷进去，使它呈环形上下起伏。在下雪天或者刮风时，是绝对看不到环形烟的。

当气温随高度上升时，烟团的升降会很快遇到障碍物而形成一股很细的烟流即扇形烟。

傍晚时地面和接近地面的大气开始冷却，烟囱顶部附近的大气则仍然较热，这就限制了烟团下沉，故这时烟呈斜抛烟。

早晨，地面和接近地面的大气开始变热，而上方的气温随高度而上升。烟团的上升受到了阻碍，地面变热而产生的湍使烟团沉降到地面，这时即发生熏地烟

如果温度随高度变化与熏地烟情况相似，而地面附近降温速度不那快，烟团向地面扩散情况相似，而地面附近降温速度不那么快，烟团向地面扩散时没有被热地面产生的大规模湍流所混合，即形成俘获烟。

知道了烟的各种形状的成因，就可有效地与烟害作斗争，例如，某些地区常常存在气温随高度上升的温度逆转层，设计烟囱时就应使它排放的烟气具有足够大的动量，在烟团转为水平方向之前就能穿透逆转层，这样就可以大减少对地面的污染。