Экологический мониторинг

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

Произвести расчет выбросов из одиночного источника (нагретый и холодный выбросы) и группы источников.

Необходимо рассчитать приземную  концентрацию пыли от источника в  точке, расположенной на расстоянии Х = 1400 метров, находящейся на ветровой оси, при следующих параметрах источника, указанных в таблице 1. Безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, равен 1,2.

Таблица 1- Параметры источника выбросов. Исходные данные (вариант 3)

№ п/п	A	М, г/с	F	Н, м	∆Т, ˚С	D, м	, м/с
1	160	20,3	2,5	160	200	0,9	0,1
2	200	35,1	3	110	130	0,85	0,2
3	240	27,8	1	160	180	1,24	0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 РАСЧЁТ РАССЕИВАНИЯ ВЫБРОСОВ ИЗ ОДИНОЧНОГО ИСТОЧНИКА

Максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности  достигается на оси факела выброса  на расстоянии Xм от источника выброса (для горячей газовоздушной смеси):

 (1)

где:

А- коэффициент стратификации атмосферы,зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредностей (принимается равным 120-240, для центра России принимают значение 120);

М- масса вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

V₁ – объём выбрасываемой газовоздушной смеси, м³/с, определяемый по формуле:

 

D - диаметр устья источника выброса, м;

H - высота трубы, м;

F - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли равен 2 при эффективности очистки газоочистной установки более 90 %, F = 2 при эффективности 75-90 % и F = 3 при эффективности менее 75 %);

∆Т - разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 часов по главе СНиП «Строительная климатология и геофизика» (21,5˚);

η- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа  местности;

m- безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газов из трубы:

                                                   m = ,                                         (3)

 где  f = 10^{3  ;}                                                                                                                                                   (4)    

ω₀ – средняя скорость выхода газов из трубы, м/с;

D - диаметр трубы, м;

n -   безразмерный коэффициент (зависящий от V_м ,м/с ).

При   V_м не более 0,3 n = 3,

при 0,3 ˂ V_м ˂ 2 n = 3- ,                                                        (5)

при V_м ˃ 2 n = 1,

где  V_м = 0,65 .                                                                                                 (6)

Расчёты:

1. объем выбрасываемой газовоздушной смеси для первой, второй и третьей трубы соответственно:

= 0,0636 м³/с;

= 0,1135 м³/с

= 0,3623 м³/с.

2. Значение f для первой, второй и третьей трубы соответственно равны:

f₁ = 10³ = 10³⁰,000001757;

f₂ = 10³   = 10³⁰,000021614;

f₃ = 10³   = 10^{3 0,000024219}.

Исходя из значения f, получаю безразмерный коэффициент m для каждой из труб:

m₁ = = 1,4832;

m₂ = = 1,4707;

m₃ = = 1,4925.

3. Для определения безразмерного коэффициента n, необходимо знать значение параметра Vм. Расчёты приведены ниже.

Для первой трубы: V_м1 = 0,65 = 0,65   = 0,2795 м/с;

Для второй трубы: V_м2 = 0,65 = 0,65   = 0,3327 м/с;

Для третьей трубы: V_м3 = 0,65 = 0,65   = 0,4819 м/с.

 Так как Vм для первой трубы < 0,3, то n₁ = 3. А у второй у третьей труб     0,3 Vм следовательно значения коэффициента n равны:                                                

n₂ = 3- = 3- = 2,6370;

n₃ = 3- = 3- = 2,1600.

4) По полученным данным вычисляем максимальную концентрацию вредных веществ у земной поверхности на расстоянии 1400 м от каждой из труб (для горячей газовоздушной смеси):

 

 

 

 

 

 

Ожидаемая максимальная концентрация загрязнителей при выбросе холодной газовоздушной смеси определяется по уравнению:

 

 

где k = D/(8V₁), V_м =1,3·ω₀·D/H.                                                                              (8,9)

Расчёты:

1. Значение k для каждой из трёх труб:

k₁ = D/(8V₁) = 0,9/(8·1,0636) = 1,7684;

k₂ = D/(8V₁) = 0,85/(8·0,1135) = 0,9362;

k₃ = D/(8V₁) = 1,24/(8·0,3623) = 0,4278.

2. Нахожу значение параметра V_м:

V_м1 =1,3·ω₀·D/H = 1,3·0,1·0,9/160 = 0,00073 м/с;

V_м2 =1,3·ω₀·D/H = 1,3·0,2·0,85/110 = 0,00201 м/с;

V_м3 =1,3·ω₀·D/H = 1,3·0,3·1,24/160 = 0,00302 м/с.

Так как значение  V_м ˂0,3 (во всех случаях), то коэффициент n принимаем равным 3.

3. Нахожу максимальную ожидаемую концентрацию загрязнителей при выбросе холодной газовоздушной смеси:

 

 

 

Расстояние (Хmax), где ожидается максимальная концентрация определяется по уравнению:

1. Для газов и мелкодисперсной пыли (d - безразмерная величина, зависящая от параметра V_м)

                                                  Хmax = dH                                                              (10)

2. Для крупнодисперсной пыли (F

                                         Xmax = dH                                                      (11)

Для холодного выброса:

                                       d = 11,4·V_м , при V_м                                                                                      (12)

                                        d = 16,1 , при V_м ˃ 2.                                                     (13)

Для горячего выброса:

                                                                    (14)

                                                                      (15)

Расчёты:

1. Нахожу d  для холодного выброса:

d₁=11,4·V_м = 11,4·0,00073 = 0,0083;

d₂=11,4·V_м = 11,4·0,00201 = 0,0229;

d₃=11,4·V_м = 11,4·0,00302 = 0,0344.

2. Вычисляю Xmax для холодного выброса:

 Xmax₁ = dH = ;

 Xmax₂ = dH = м;

 Xmax₃ =dH = 0,0344·160 = 5,5130 м.

3. Нахожу d  для горячего выброса:

 

 

 

4. Вычисляю Xmax для горячего выброса:

 Xmax₁ = dH = 138,8285 м;

 Xmax₂ = dH = 91,2904 м;

 Xmax₃ =dH = 2,4049·160 = 384,7792 м.

Концентрация загрязнителя в приземном слое атмосферы на расстоянии от источника выброса, отличном от Х определяется по формуле:

                                                    

где – коэффициент, зависящий от величины :

при                S₁=3;                                     (17)

при           S₁=                                                                      (18)

при (при F=1)      S₁=                                          (19)

при 2                      S₁=                                            (20)                       

Расчёты:

1. Нахожу отношение  для холодного и горячего выброса для каждой из трех труб соответственно (Х = 1400 м):

Для холодного выброса:                                    

1) = ,                                

2) =                                 

3) =                                  

  Для горячего выброса                                 

 = , 

5)  = ,                                                                         

6)  =

2) Нахожу значение коэффициента S₁. В случаях 1, 2, 4, 5  и ˃8, поэтому для расчёта S₁ будет применяться формула (20). В 3 случае ˃8, но = 1, следовательно, для определения S₁ будет использована формула (19). Для случая 6 будет использоваться формула (18), так как .

Для холодного выброса:

1. S₁=;
2. S₁=
3. S₁=

Для горячего выброса:

4. S₁=
5. S₁= 0,02294;
6. S₁= .
3. Нахожу концентрацию загрязнителя в приземном слое атмосферы на расстоянии от источника выброса (формула 16):

Для холодного выброса:

= 59,5129 · = 0,000208 мг/м³;

= 0,001067 мг/м³;

= · 0,001144 = 0,01353 мг/м³.

Для горячего выброса:

= 0,7254·0,0579 = 0,0420 мг/м³;

= 3,3026·0,0229 = 0,07575 мг/м³;

= 0,2505·0,4153 = 0,10403 мг/м³ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАСЧЁТ РАССЕИВАНИЯ ВЫБРОСОВ ИЗ ГРУППЫ ИСТОЧНИКОВ

 Приземная концентрация вредного вещества С в любой точке местности при наличии N  источников определяется как сумма концентраций вредных веществ в этой точке от отдельных источников:

                                                   С=С₁+С₂+…+С_N,                                                     (21)

Где С₁,С₂,…, С_N – концентрации вредных веществ, выбрасываемых источниками, мг/м³. 

Выполняю расчёты:

1. Нахожу значение С для 3 источников (холодный выброс):

С = С₁ + С₂ + С₃ = 0,000208 + 0,001067 + 0,01353 = 0,0148 мг/м³.

2. Нахожу значение С для 3 источников (горячий выброс):

С = С₁+ С₂ + С₃ = 0,0420 + 0,07575 + 0,10403 = 0,2366 мг/м³.

Максимальная суммарная  концентрация вредных веществ С_М от N одиночных источников равной высоты, близко расположенных на площадке друг от друга с одинаковыми диаметрами устьев, одинаковыми скоростями выхода в атмосферу газовоздушной смеси или ее нагревами, определяется по формуле:

                                      Cmаx = ,                                        (22)

где М - суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого всеми источниками в атмосферу, г/с;

V- суммарный объем выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, определяемый по формуле:

                                           V=V₁·N.                                                                  (23)