Визначення метеорологічних і кліматичних факторів Аналіз метеорологічних умов забруднення атмосфери (стр. 2 из 4)
а Еz – тиск насиченої пари, гПа, при температурі повітря tВР на висоті Z (див. дод.1), е0 – пружність водяної пари на рівні zо; ТВР - температура повітря на відповідних рівнях Z.
eZ1=
(гПа)eZ2=
(гПа)eZ3=
(гПа)eZ4=
(гПа)eZ5=
(гПа) 
(г/м3) 
(г/м3) 
(г/м3) 
(г/м3) 
(г/м3) | Висота м | tBP | E гПа | е гПа | φ% | а г/м3 |
| 50 | -5,35 | 4,12 | 3,58 | 86 | 2,9 |
| 100 | -5,8 | 3,96 | 3,52 | 88 | 2,85 |
| 700 | -2,8 | 4,97 | 2,82 | 56 | 2,26 |
| 1300 | 3,2 | 7,68 | 2,27 | 29 | 1,78 |
| 2000 | -5,9 | 3,93 | 1,75 | 44 | 1,42 |
3.3 Розрахунок умов конденсації водяної пари в атмосферному
Повітрі
1.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 tВП = ta , яке охолоджується до температури tОХ, tOX=-9
:Δа = аВП – аОХ , (3.6)
де абсолютна вологість насиченого повітря аВП чи аОХ визначається відповідно
аВП = 0.8 · ЕВП /(1 + 0.004 · tВП ) , (3.7)
аОХ = 0.8 · ЕОХ /(1 + 0.004 · tОХ ). (3.8)
де ЕОХ– тиск насиченого повітря, охолодженого до температури tОХ, якаприймається за завданням.
(г/м3)
(г/м3)
Різниця величин абсолютної вологості насиченого та охолодженного повітря становить
Δа = 2,62-1,58 = 1,04 (г/м3).
Таким чином, за таких умов в 1м 3 атмосферного повітря сконденсується 1,04г водяної пари.
2. 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 , (3.9)
де t1 – температура повітря на рівні z3 = 700 мприймається t1 = tВР2=
=-2,8ОС;
t2 - температура холодної маси повітря, ОС, t2=-11 ОС.
Тиск насиченої пари при t1і t2визначається за додатком 1 (E1=4.97 гПа; Е2=2,64 гПа), а їх середнє значення становить:
ЕСР = (Е1 + Е2) / 2 . (3.10)
(гПа)При температурі суміші tC1 і відповідному значенні тиску насиченої пари ЕС=3,67 гПанадлишок водяної пари становить:
ΔЕ = ЕСР - ЕС . (3.11)
(гПа)Визначається кількість вологи, г, що видаляється з 1кг надлишку насиченого вологого повітря в процесі конденсації (питома вологість)
ΔS = 622· ΔЕ / p . (3.12)
(г/кг)При конденсації водяної пари виділяється теплота конденсації. Її питома величина, кДж/кг, визначається як
qК = 2500 + 1.806 · tC1 , (3.13)
(кДж/кг)Загальна кількість теплоти конденсації визначається за залежністю
QК = qК · ΔS . (3.14)
(кДж/кг)При цьому підвищується температура суміші повітря на величину
Δt = QК / c , (3.15)
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 . (3.16)
tc=-6,9+0,198=-6,7
Таким чином, при конденсації водяної пари температурасуміші для умов прикладу підвищиться від -6,9 до -6,7 ОС.
3.4 Визначення рівня конденсації
Рівень конденсації визначається за формулою, м ,
zК = 122·( tа - t) (3.17)
zК = 22·( 100 - φ) (3.17а)
де ta- середня температура заданого місяця,ta=-5.2
; t – температура точки роси, ОС, на початковому рівні zо знаходиться за додатком 1 при відповідному значенні парціального тиску водяної пари е ( при ta) 
; φ- відносна вологість , %, на рівні z. 
(м)Температура на рівні конденсації при адіабатичному підійманні вологого повітря визначається як, ОС,
tК = ta - zК / 100 . (3.18)
(м)Таким чином, рівень zК = 220м відповідає межі, на якій розпочинає відбуватись конденсаційні процеси і характеризує висоту утворення купчастих хмар над земною поверхнею.
3.5 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 іtК.
Для знаходження значення pzкнеобхідно визначити вертикальний градієнт тиску G , гПа/100м,
G = g· p /R · (273 + tа), (3.19)
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) , (3.20)
де Rс - питома газова постійна сухого повітря 287 м2/(с2 К).
(гПа/100м)Величина атмосферного тиску на висоті zКвизначається як
pzк = p + Δp = p + (-G · zК ). (3.21)
(гПа)Значення вологоадіабатичного градієнта γВ приймається за додатком 2 відповідно до одержаних pzк=1001,42 гПа і tК=-7,4
.Виходячи з отриманого значення γВ, визначається розподіл температури насиченої маси повітря tнаспо 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.
Розрахунок зводиться в таблицю 3.2.
Таблиця 3.2
| Температура повітря, оС | відповідно по висоті , м | ||||
| 220 | 2000 | 2500 | 2800 | 2824 | |
| Насиченої маси повітря | -7,4 | -20,6 | -24,3 | -26,45 | -26,5 |
| Навколишнього повітря | -5,2 | -5,9 | -18,4 | -25,9 | -26,5 |
Таким чином, одержано, що висота шару перемішування знаходиться на рівні zш.п= 2824 м.
3.6 Побудування графіку кривої стану повітря