Практическое занятие № 3. Расчет расстояния от источника выброса, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения

Цель: Расчет расстояния от источника выброса, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения

Формируемые компетенции

В результате изучения теоретического материала, относящегося к теме и решения типовых задач, происходит формирование следующих компетенций:

- составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ОПК-6)

- способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-6)

- владением основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОПК-6)

Актуальностьтемы:

Знание методик расчета расстояния от источника выброса, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения является неотъемлемой частью любого проектирования химико-технологического процесса.

Теоретическое обоснование

Расстояние (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация (мг/м³) при НМУ достигает максимального значения
(мг/м³), определяется по формуле:

(14)

где безразмерный коэффициент при <100 находится по формулам:

при ≤0,5;	(15)
при 0,5< ≤2;	(16)
при >2.	(17)

При >100 или =0 значение находится по формулам:

при ≤0,5;	(18)
при 0,5< ≤2;	(19)
при >2.	(20)

Пример расчета

Исходные данные принять из примера 1.

Решение. Величину определяем по формуле (14), где безразмерный коэффициент по зависимости (16) равен:

Тогда

м.

Значения и определены для опасной скорости ветра
= =1,9 м/с.

Вопросы и задания

Задание

Условие задачи смотрите в приложении 1.

Рассчитать расстояние от источника выброса, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения.

Вопросы к практическому занятию № 3

1. По какой формуле определяется расстояние ( ) от источника выбросов, на котором приземная концентрация при НМУ достигает максимального значения ?

2. Объяснить значения каждого параметра в формуле расчета расстояния для одиночного точечного источника выброса с нагретой газовоздушной смесью ( >0).

3. Объяснить значения каждого параметра в формуле расчета расстояния для одиночного точечного источника выброса с холодной газовоздушной смесью ( =0).

Рекомендуемая литература

Основная литература:

1. Общая химическая технология. Методология проектирования химико-технологических процессов : учебник для студентов вузов, обучающихся по химико-технологическим направлениям подготовки и специальностям / И. М. Кузнецова [и др.] ; под ред. Х. Э. Харлампиди. – Изд. 2-е, перераб. – Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2013. – 447 с.

Практическое занятие № 4. Расчет опасной скорости ветра (м/с). Расчет максимального значения приземной концентрации вредного вещества (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра, отличающейся от опасной скорости ветра

Цель: рассчитать максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при неблагоприятных метеорологических условиях

Формируемые компетенции

В результате изучения теоретического материала, относящегося к теме и решения типовых задач, происходит формирование следующих компетенций:

- составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ОПК-6)

- способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-6)

- владением основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОПК-6)

Актуальность темы:Расчет опасной скорости ветра при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра, отличающейся от опасной скорости ветра является основной частью проектирования химико-технологического процесса.

Теоретическое обоснование

Значение опасной скорости (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ (мг/м³), в случае <100 определяется по формулам:

=0,5 при ≤0,5;	(21)
= при 0,5< ≤2;	(22)
при >2.	(23)

При ≥100 или =0 значение , вычисляется по формулам:

=0,5 при ≤0,5;	(24)
= при 0,5< ≤2;	(25)
при >2.	(26)

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества
(мг/м³) при НМУ и скорости ветра (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра (м/с), определяется по формуле:

(27)

где – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения
и по формулам:

при ;	(28)
при >1.	(29)

Расстояние от источника выброса (м), на котором при скорости ветра (м/с) и НМУ приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения (мг/м³), определяется по формуле:

,

(30)

где – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения и по формулам:

при ;	(31)
при < ;	(32)
при >1.	(33)

Пример расчета

Исходные данные принять из примера 1.

Решение. По предварительным расчетам задачи установлено, что коэффициент <100 и равен 0,411. Параметр = 1,9 м/с и удовлетворяет условию 0,5< ≤2, поэтому принимаем значение опасной скорости ветра = =1,9 м/с.

Определим максимальное значение приземной концентрации вредного вещества (мг/м³) при НМУ и скорости ветра = 2,5 м/с, отличающейся от опасной скорости ветра (м/с). Т. к. =1,316>1, по формуле (29) определим параметр . По формуле (27) рассчитаем максимальное значение приземной концентрации вредного вещества для диоксида азота: мг/м³. Для оксида углерода: мг/м³.

Расстояние от источника выброса (м), на котором при скорости ветра и НМУ приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения (мг/м³), рассчитаем по формуле (30). Предварительно определим безразмерный коэффициент из условий (31) – (33). Т. к. =1,316>1, то по условию (33) , тогда м.

Задание

Условие задачи смотрите в приложении 1. Рассчитать опасную скорость ветра (м/с). Рассчитать максимальное значение приземной концентрации вредного вещества (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра, отличающейся от опасной скорости ветра.

Вопросы к практическому занятию № 4

1. На каком расстоянии от поверхности земли определяют значение опасной скорости ветра?

2. По каким формулам определяется значение опасной скорости ветра для нагретой газовоздушной смеси?

3. По каким формулам определяется значение опасной скорости ветра для холодной газовоздушной смеси?

4. По какой формуле определяется значение приземной концентрации вредного вещества ( ) при НМУ и скорости ветра, отличающейся от опасной?

5. Объяснить значения каждого параметра в формуле расчета приземной концентрации вредного вещества ( ) при НМУ и скорости ветра, отличающейся от опасной.

6. По какой формуле определяется расстояние от источника выброса ( ), на котором при НМУ и скорости ветра, отличающейся от опасной, приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения ( )?

7. Объяснить значения каждого параметра в формуле расчета расстояние от источника выброса ( ), на котором при НМУ и скорости ветра, отличающейся от опасной, приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения ( ).

Рекомендуемая литература

Основная литература:

1. Общая химическая технология. Методология проектирования химико-технологических процессов : учебник для студентов вузов, обучающихся по химико-технологическим направлениям подготовки и специальностям / И. М. Кузнецова [и др.] ; под ред. Х. Э. Харлампиди. – Изд. 2-е, перераб. – Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2013. – 447 с.

Дополнительная литература:

1. Бесков, В. С. Общая химическая технология : учебник для вузов / В. С. Бесков. - Москва : ИКЦ "Академкнига", 2006. – 452 с.

2. Степовая, Н. А. Северо-Кавказский федеральный университет). Теоретические основы химической технологии : учеб. пособие : Направление подготовки 240100.62 - Химическая технология. Профиль подготовки -химическая технология неорганических веществ. Бакалавриат / Н. А. Степовая, Л. В. Пешкова, Л. А. Проскурнин ; Сев.-Кав. федер. ун-т. - Ставрополь :СКФУ, 2013. – 179 с.

Интернет-ресурсы:

1. http://www.chem.msu.ru – сайт библиотеки химического факультета Московского государственного университета.
2. http://lib.muctr.ru – сайт Информационно-библиотечного центра Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева.
3. http://library.spbu.ru – сайт научной библиотеки им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Практическое занятие № 5. Расчет приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосфере (мг/м³), по оси факела выброса на различных расстояниях (м), от источника загрязнения атмосферы при опасной скорости ветра (м/с)

Цель: рассчитать приземную концентрацию загрязняющих веществ по оси факела выброса на различных расстояниях

Формируемые компетенции

В результате изучения теоретического материала, относящегося к теме и решения типовых задач, происходит формирование следующих компетенций:

- составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ОПК-6)

- способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-6)

- владением основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОПК-6)

АктуальностьтемыЗнание методик составления и расчет максимальной концентрации загрязняющих веществ по оси является неотъемлемой частью любого проектирования химико-технологического процесса.

Теоретическое обоснование

При опасной скорости ветра (м/с) приземная концентрация вредных
веществ (мг/м³), в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях (м), от источника выброса определяется по формуле:

(34)

где – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения и коэффициента по формулам:

при ≤1;	(35)
при 1< ≤8;	(36)
при ≤1,5 и >8;	(37)
при >1,5 и >8.	(38)

Для низких и наземных источников (высотой не более 10 м) при значениях <1 величина в (34) заменяется на величину , определяемую в зависимости от и по формуле:

при 2≤ <10.

(39)

Пример расчета

Исходные данные принять из примера 1 для оксида углерода.

Решение. Величина определяется по формуле (34), где рассчитывается в зависимости от отношения по формулам (35) – (38).

Зададимся интервалами значений , например 50 м при <1.

Для =50 м коэффициент по формуле (35) равен:

Тогда по формуле (34):

мг/м³.

Для =400 м коэффициент рассчитываем по формуле (36) равен:

Тогда по формуле (34) для =400 м

мг/м³.

Для остальных значений расчеты концентраций сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Расчет концентраций загрязняющего вещества по оси факела выброса

На основании данной таблицы строим графическую зависимость =f( ).

Рисунок 5.1 – Графическая зависимость =f( ) изменения концентрации загрязняющих веществ по оси факела выброса

Задание

Условие задачи смотрите в приложении 1.

Рассчитать приземную концентрацию загрязняющих веществ в атмосфере (мг/м³), по оси факела выброса на различных расстояниях (м), от источника загрязнения атмосферы при опасной скорости ветра (м/с).

Вопросы к практическому занятию № 5

1. По какой формуле рассчитывается приземная концентрация вредных веществ ( ) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях ( ) от источника выброса при опасной скорости ветра?

2. Объяснить значения каждого параметра в формуле расчета приземной концентрации вредных веществ ( ) по оси факела выброса.

3. При каких условиях в формуле расчета приземной концентрации применяют параметр ?

Рекомендуемая литература

1. Бесков, В. С. Общая химическая технология : учебник для вузов / В. С. Бесков. - Москва : ИКЦ "Академкнига", 2006. – 452 с.

1. Степовая, Н. А. Северо-Кавказский федеральный университет). Теоретические основы химической технологии : учеб. пособие : Направление подготовки 240100.62 - Химическая технология. Профиль подготовки -химическая технология неорганических веществ. Бакалавриат / Н. А. Степовая, Л. В. Пешкова, Л. А. Проскурнин ; Сев.-Кав. федер. ун-т. - Ставрополь :СКФУ, 2013. – 179 с.

Интернет-ресурсы:

1. http://www.chem.msu.ru – сайт библиотеки химического факультета Московского государственного университета.
2. http://lib.muctr.ru – сайт Информационно-библиотечного центра Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева.
3. http://library.spbu.ru – сайт научной библиотеки им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Практическое занятие № 6. Расчет приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосфере (мг/м³) по перпендикуляру к оси факела выброса на различных расстояниях Y (м) при опасной скорости ветра (м/с) от точки =