Практическая работа 7. Расчет условий рассеивания выбросов промышленных предприятий

Цель: познакомиться с методом расчета условий рассеивания выбросов промышленных предприятий.

Теоретическая часть

Распространение в атмосфере промышленных выбросов из труб и вентиляционных устройств подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника, диаметр трубы и т.д. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью и направлением ветра, а вертикальное - распределением температур в атмосфере по высоте.

В основу «Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86, положено условие, при котором суммарная концентрация каждого вредного вещества не должна превышать максимальную разовую предельно допустимую концентрацию данного вещества в атмосферном воздухе.

Расчет приземных концентраций обычно проводится на ЭВМ, но для определения концентраций от одного или нескольких источников загрязнения воздуха может быть произведен вручную (с калькулятором).

Ход работы

I. Расчет ожидаемой максимальной концентрации загрязнителей при выбросе горячей газовоздушной смеси

1. Рассчитать среднюю скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника по формуле

W_o = 4·V₁/π ·D²,

где W_o - средняя скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; V₁ – объемный расход газовоздушной смеси из устья источника; D – диаметр трубы, м.

2. Рассчитать коэффициент f по формуле

f = 10³ ·W_o² ·D/H²· ΔT,

где H – высота трубы, м.

3. Рассчитать безразмерный коэффициент, m, учитывающий условия выхода газов из трубы по формуле

4. Рассчитать максимальную скорость распространения пыли,V_м, по формуле

,

где V_м – максимальная скорость распространения пыли, м/с; ΔT – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси по действующим для данного производства технологическим параметрам и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 часов.

5. Рассчитать безразмерный коэффициент, n, зависящий от параметра V_м. по формуле

при V_м ≤ 0.3 n = 3

при V_м > 2 n = 1

при 0.3 < V_м<2 n = 3 –

6. Рассчитать безразмерную величину, d, для горячей газовоздушной смеси, зависящую от параметра V_м по формулам

при V_м ≤ 2,

при V_м > 2

7. Рассчитать максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса по формулам

- для газов и мелкодисперсной пыли

Х_max = d · H

- для крупнодисперсной пыли (F ≥ 2)

Х_max = (5 - F) ·d · H/4,

где Х_max - максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса, м; F - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3).

8. Определить отношение расстояния от источника выброса и максимального расстояния от источника выброса, Х/Х_max .

9. Рассчитать коэффициент S₁, зависящий от значения F и величины Х/Х_max, по следующим формулам.

При F=1

если , то ;

если , то ;

если , то ;

При 2 ≤ F ≤ 3

10. Рассчитать максимальную концентрацию вредных веществ у земной поверхности, образующуюся на оси факела выброса на расстоянии Х_max от источника выброса (для горячей газовоздушной смеси) по формуле

,

где условия С_m – максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности; г/с; А - коэффициент стратификации атмосферы, зависящий от температурного градиента и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания выбросов; М - масса вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; V_i, - объем выбрасываемой гаэовоздушной смеси, м³/с; Н - высота трубы, м; F- коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3); ΔT- разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 часов; η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; m - безразмерный коэффициент, учитывающий выхода газов из трубы.

11. Определить концентрацию загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, отличном от Х_max по формуле

С = С _m · S₁,

где С – концентрация загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, мг/м³; С _m - максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности, мг/м³.

II. Расчет ожидаемой максимальной концентрации загрязнителей при выбросе холодной газовоздушной смеси.

1. Рассчитать среднюю скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника по формуле

W_o = 4·V₁/π ·D²,

где W_o - средняя скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; V₁ – объемный расход газовоздушной смеси из устья источника; D – диаметр трубы, м.

2. Рассчитать коэффициент, К, по формуле

К = D/8·V₁,

где К – коэффициент, с/м² , D - диаметр трубы, м; V₁ – объемный расход газовоздушной смеси из устья источника.

3. Рассчитать максимальную скорость распространения пыли, V_м, м/с, по формуле

,

где H – высота трубы.

4. Рассчитать безразмерный коэффициент, n, зависящий от параметра V_м.по формуле

при V_м ≤ 0.3 n = 3

при V_м > 2 n = 1

при 0.3 < V_м<2

5. Рассчитать безразмерную величину, d, для холодной газовоздушной смеси, зависящую от параметра V_м по формулам

при V_м ≤ 2 d = 11.4 V_м,

при V_м > 2

6. Рассчитать максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса по формулам

- для газов и мелкодисперсной пыли

Х_max = d · H

- для крупнодисперсной пыли (F ≥ 2)

Х_max = (5 - F) ·d · H/4,

где Х_max - максимальное расстояние распространения пыли от источника выброса, м; F - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3).

7. Определить отношение расстояния от источника выброса и максимального расстояния от источника выброса, Х/Х_max .

8. Рассчитать коэффициент S₁, зависящий от значения F и величины Х/Х_max, по формулам

При F=1

если , то ;

если , то ;

если , то ;

При 2 ≤ F ≤ 3

9. Рассчитать максимальную концентрацию вредных веществ у земной поверхности, образующуюся на оси факела выброса на расстоянии Х_max от источника выброса (для холодной газовоздушной смеси) по формуле

,

где условия С_m – максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности; А - коэффициент стратификации атмосферы, зависящий от температурного градиента и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания выбросов; М - масса вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F- коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,9 F = 2,5 и менее 0,75 F= 3); n - безразмерный коэффициент, зависящий от V_м; η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; К – коэффициент, с/м²; Н - высота трубы, м.

10. Определить концентрацию загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, отличном от Х_max по формуле

С = С _m · S₁,

где С – концентрация загрязнителя в приземном слое атмосферы на любом расстоянии Х от источника выброса, мг/м³; С _m - максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности, мг/м³.

Задание для расчета (две исходных ситуации)

Ситуация 1. Рассчитать приземную концентрацию пыли в точке, расположенной на расстоянии Х = 2500 м от источника загрязнений и находящейся на ветровой оси, при следующих параметрах источника: H = (50 + N) м; D = 0.7 м; V₁ = (4.24 + 0,03 ∙ N) м/с; Т = 40^о С; М = 40 г/с; F = 2.

Параметры района расположения источника: А = 210; температура наружного воздуха Т = 20^о С; η = 1.2.

Ситуация 2. Рассчитать приземную концентрацию пыли в точке, расположенной на расстоянии Х = 2500 м от источника загрязнений и находящейся на ветровой оси, при следующих параметрах источника: H = (50 + N) м; D = 0.7 м; V₁ = (4.24 + 0,03 ∙ N) м/с; Т = 10^о С; М = 40 г/с; F = 2.

Параметры района расположения источника: А = 210; температура наружного воздуха Т = 20^о С; η = 1.2.