Задача № 2
РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
Промышленное предприятие находится в одном из регионов России, который характеризуется ототратификационным коэффициентом - А, определяющим условия горизонтального и вертикального рассеивания примеси в атмосфере. Местность характеризуется уклонами, определяющими добавку на рельеф - r. Средняя температура наружного воздуха в 13 часов самого жаркого месяца - Тв. Температура выбросов газовоздушной смеси - Тг. Разность этих температур - Т. Ежесекундный выброс газовоздушной смеси - Vг. Наиболее опасный компонент (см. вариант) в выбрасываемой газовоздушной смеси имеет концентрацию в устье трубы - Ст. Для этого компонента определена среднесуточная предельно допустимая концентрация – Спдк. F - характеризует скорость оседания данного компонента газовоздушной смеси. В данной задаче следует ограничиться среднесуточным осреднением. При этом показатель вытянутости розы ветров Р/Ро = 2, а коэффициент осреднения = 0,5. Диаметр трубы в устье - D.
Задача состоит из двух частей, каждая из которых рассчитана на 2 часа занятий.
В первой части необходимо:
1.Определить максимальную концентрацию заданного компонента в приземном слое См и сравнить ее с предельно допустимой С.
2.Определить расстояние Хм от источника выброса до места, где максимальная концентрация будет наблюдаться с наибольшей вероятностью.
3.Сформулировать выводы.
Во второй части необходимо:
1.Построить график наиболее вероятного распределения концентрации вредного компонента в зависимости от расстояния до источника.
2.Определить размеры санитарно-защитной зоны вокруг промышленного предприятия.
3.Определить ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ ВЫБРОС (ПДВ).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧИ
Предварительная оценка характеристик выбросов газовоздушной смеси в атмосферу
Условия метеорологического рассеивания газовоздушной смеси,
7
выбрасываемой предприятием в атмосферу, в значительной степени зависят от того, являются ли выбросы "холодными" или "нагретыми". Критерием "нагретости" выбросов является вспомогательный фактор
106 02 D |
|
f = , |
(1) |
H2 T |
|
где 0 - средняя скорость выхода смеси из устья трубы, м/с, |
|
4 Vг |
|
0 = . |
(2) |
D2 |
|
При f 100 выбросы считаются "нагретыми". При f > 100 выбросы считаются "холодными".
Часть I
А. СЛУЧАИ "НАГРЕТЫХ" ВЫБРОСОВ: f 100
I.Коэффициент метеорологического разбавления:
|
|
H2 |
3 |
Vг T |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Kp = . |
(3) |
|||||||||||||
|
A F m n r (P / Po) |
|
|||||||||||||
Величины Н, Тв, Тг, Т, Vг, А, F, r - заданы в соответствии с дан- |
|||||||||||||||
ными Вашего варианта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= 0,5; |
Р/Рo = 2, |
|
|||||||||||||
m – коэффициент, определяемый по формуле: |
|
||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
m = . |
(4) |
||||||||||||||
|
0,67 + 0,1 |
|
|
+ 0,34 3 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
f |
|
f |
|
||||||||||
Коэффициент n определяют в зависимости от величины вспомогатель- |
|||||||||||||||
ного параметра Vм – опасной скорости ветра на уровне флюгера, при кото- |
|||||||||||||||
рой возможен отрыв факела выброса от трубы: |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Vм = 0,65 3 |
Vг T |
. |
|
(5) |
||||||||||
|
|
||||||||||||||
Если Vм > 2, то n = 1; |
|
|
|
|
|
Н |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
если 2 Vм 0,3, то n = 3 - |
|
|
; |
(6) |
|||||||||||
(V |
0,3)(4,36 V ) |
||||||||||||||
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
если Vм 0,3, то n = 3.
Далее по формуле (3) определяют значение коэффициента метеорологического разбавления Кр.
8
2.Определяют максимальную концентрацию вредного компонента в приземном слое - См:
Vг Ст
См = ——— . (7)
Кр
3. При расчетах рассеивания газообразных компонентов расстояние Хм, на котором наблюдается максимальная концентрация См, определяют по формуле:
Хм = d Н, |
|
при F 2 |
(8) |
||||||
где коэффициент d определяется следующим образом: |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
если Vм 2, то d = 4,95 · |
|
V 1 0,28 3 |
|
|
|
||||
f |
|||||||||
|
|
|
м |
|
|
|
|
||
если Vм 2, то d = 7 ∙ V |
1 0,28 3 |
|
|
|
(9) |
||||
f |
|||||||||
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее определяют численное значение Хм по формуле (8). |
|||||||||
Б. СЛУЧАИ "ХОЛОДНЫХ" ВЫБРОСОВ: f > 100
1. Коэффициент метеорологического разбавления:
H4/3
Kp = . (10) A F n k
Коэффициент n определяют в зависимости от вспомогательного параметра Vм:
1,3 0 D |
|
||
Vм = |
(11) |
||
|
H |
|
|
Если: а) если Vм 2, то n = 1; |
|
||
б) 0,3 Vм 2, то n = 3 - |
|
; |
(12) |
(Vм 0,3)(4,36 Vм ) |
|||
в) Vм 0,3, то n = 3. |
|
||
Коэффициент К вычисляется по формуле: |
|
||
|
D |
|
|
К = |
(13) |
||
|
8 Vг |
|
|
Величины А, Н, F берутся в соответствии с данными варианта. Далее по формуле (10) определяют численное значение Кр.
2. Определяют максимальную концентрацию вредного компонента в
9
приземном слое См:
Vг Ст
Cм = (14) Кр
3. При расчетах рассеивания газообразных компонентов расстояние Хм определяется по формуле:
Хм = d Н, |
при F <2, |
(15) |
где d = 11,4, если Vм 2; |
d= 16,1, если Vм > 2. |
(16) |
По формуле (15) определяют численное значение Хм.
ПРИМЕЧАНИЕ. При расчете рассеивания мелкодисперсных частиц пыли, сажи, золы с большой скоростью оседания, когда параметр F 2, как в случае "нагретых", так и в случае "холодных" выбросов, расстояние Хм вычисляется по формуле:
5 - F
Xм = d H (17) 4
где d вычисляется по формуле (9) в случае "нагретых" выбросов и по формуле (16) в случае "холодных" выбросов.
Часть 2
I. Построение графика наиболее вероятного распределения концентрации вредного компонента в зависимости от расстояния до источника выброса.
Зная величины См и Хм, можно рассчитать приземную концентрацию вредных веществ - Сх в атмосферном воздухе по оси факела источника выбросов на различных расстояниях X от этого источника. Расчет справедлив как для "нагретых", так и для "холодных" выбросов.
Предварительно рассчитывают безразмерный коэффициент S, зави-
сящий от отношения X/Хм и определяемый по формулам: |
|
а) если X / Хм 1, то S = 3 (X/Хм)4 – 8(X/Хм)3 + 6(X/Хм)2, |
(18) |
1,13 |
|
б) если 1 X / Хм 8, то S = , |
(19) |
0,13 (X/Хм)2 + 1 |
|
в) если X/Хм 8 и F = 1, то
10
1 |
|
S = , |
(20) |
3,58 (X/Хм)2 – 35,2(X/Хм) + 120 |
|
г) если X/Хм 8 и F 2, то |
|
1 |
|
S = . |
(21) |
0,1 (X/Хм)2 + 2(X/Хм) – 17,8 |
|
Затем определяют Сх по формуле: |
|
Сх = См S |
(22) |
В задаче необходимо рассчитать S и Сх для следующих значений
(X/Хм): 0,2; 0,4; 0,8; 1; 1,6; 3,2; 6,4; 12,8.
Затем из соотношения Х = (X/Хм) Хм определить расстояния Х, соответствующие Вашему варианту, и построить график зависимости функции:
Сх = Ф(Х).
2.Определение ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО ВЫБРОСА (ПДВ) для данного предприятия по заданному в варианте вредному компоненту.
ПДВ определяется по формуле:
ПДВ = Кр (С - Сф), где Сф = 0. |
(23) |
Максимальная концентрация вредного компонента в устье трубы
ПДВ См.т = . (24)
Vг
В результате проведенных вычислений должны быть представлены следующие данные.
По первой части:
1.Коэффициент метеорологического разбавление – Кр.
2.Максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое – См.
3.Расстояние, на котором наиболее вероятна концентрация См, - Хм.
По второй части:
4.Предельно допустимый выброс - ПДВ.
5.Максимальная концентрация в устье трубы - См.т
6.График функции Сх = Ф(Х).
11