Задача №4. Вариант №10. Расчёт молниезащиты зданий и сооружений.
Определить зону защиты двойного стержневого молниеотвода (разной высоты). Защищается здание размерами L, S, hx , высота молниеотводов h1, h2, расположены на расстоянии 5 м от здания, которое относится, согласно ПУЭ, к зонам классов В-1а. Грозовая деятельность х час/год, рис. 1.
Вариант 10
L = 42 м – длина здания;
S = 22 м – ширина здания;
hx = 15 м – высота здания ;
h1 = 18 м - высота молниеотвода – 1;
h2 = 16 м – высота молниеотвода – 2;
х = 60-80 час/год - интенсивность грозовой деятельности.
Решение:
Определяем требуемую категорию устройства молниезащиты здания, из таблицы 2 следует, что здание относится ко II категории молниезащиты. *
Определяем тип зоны защиты:
При интенсивности грозовой деятельности 60-80 час/год, удельная плотность ударов молнии из таблицы 1 равно n = 5,5 I/км2*год*, тогда ожидаемое количество N поражений молнией в год определяем по формуле (1.2) *
N = [(S+6*hx)*(L+6*hx)-7,7*(hx)2]*n*10-6 = [(22+6*15)*(42+6*15)-7,7*152]*5,5*10-6 = (14784-1732,5)*5,5*10-6 = 71783,25*10-6 ≈ 0,07 < 1
По таблице 2 при N<1, зона Б. *
Кроме того, при L<6h, также зона Б.*
42 = 6*7 при соответствующих больших расстояниях между молниеотводами они рассматриваются как одиночные. *
Определяем габаритные размеры торцевых областей зон защиты по формулам (2.2.2)
h01 = 0,92 * h1 = 0,92 * 18 = 16,56 м ≈ 16 м.
h02 = 0,92 * h2 = 0,92 * 16 = 14,72 м ≈14 м.
r01 = 1,5*h01 = 1,5*18 = 27 м.
r02 = 1,5*h02 = 1,5*16 = 24 м.
rx1 = 1,5 * (h1 – hx /0,92) = 1,5 * (18 – 15/0,92) = 2,544 м ≈ 2 м.
rx2 = 1,5 * (h2 – hx /0,92) = 1,5*(16 – 16/0,92) = 0,45 м.
hc1 = h01 – 0,14*(L – h) = 16,56 – 0,14*(42 – 18) = 13,2 м ≈ 13 м.
hc2 = h02 – 0,14*(L – h) = 14,72 – 0,14*(42 – 16) = 11,08 м ≈ 11 м.
rc = (r01 + r02)/2 = (27+24)/2 = 25,5 м ≈ 25 м.
hc = (h01 + h02)/2 = (16,56 + 14,72)/2 = 15,64 м ≈15 м.
rcx = rc * (hc – hx)/hc = 25,5*(15,64 – 15)/15,64 ≈ 1 м.
* З.М. Лобанова, Е.М. Малкина. Расчёт молниезащиты зданий и сооружений.
Задача №5. Вариант №10. Рассеивание выбросов промышленных предприятий в атмосферу.
Дано:
H = 45 м – высота источника выброса;
D = 1,2 м – диаметр устья источника (трубы, и т.д.) выброса;
Vi = 12 м3/с – расход (объём) газовоздушной смеси;
М = 4,0 г/с – масса выбросов вредного в-ва в атмосферу в единицу времени;
ὴ = 90 % - степень очистки выбросов; =>
F = 2 – коэф. скорости оседания вредных в-в в воздухе (при ὴ ≤ 90%)*;
ТГ = +1800С – температура выбрасываемой смеси;
ТВ = +200С – температура окружающего воздуха;
СФ = 0,2 мг/м3 – фоновая концентрация
А = 200 – коэф. температуры стратификации атмосферы (в Сибири)*;
к = 1 – коэф., учитывающий влияние рельефа местности (к=1 при перепаде высот не более 50 м. на 1 км.)*;
ПДК (Предельно Допустимая Концентрация) пыли = 0,5 мг/м3.
Решение:
Определить макс. значение приземной концентрации вредного в-ва - СМ :
СМ
= (А*М*F*м*n*к)/(H2*
)
= (200*4*2*1,299*2*1)/(
452*
)
≈ 0,156 мг/м3
≈ 0,1 мг/м3
Определить разность между Т выбросов и Т окр. воздуха - ∆Т:
∆T = ТГ - ТВ = 180 – 20 = 1600C
Определить сред. скорость выхода газовоздушной смеси из источника – VГ:
VГ = 4Vi/(5π*D2) = 4*12/(5*3,14*(1,2)2) ≈ 2,12 м/c ≈ 2 м/c
Определить
параметры f,
VM,
,
fC:
f = 1000*(VГ2*D)/(H2*∆T) = 1000*((2,12)2*1,2)/((45)2*160) ≈ 0,0166 ≈ 0,02
VM
= 0,65(
)
=
0,65*
≈
2,27 ≈ 2
=
1,3*VГ*D/H
= 1,3*2,12*1,2/45 ≈ 0,073 ≈ 0,07
fC
= 800*(
)
3
= 800*(0,073)3
≈ 0,31 ≈ 0,3
Если VM ≥2*, то n = 2*
Если f≤100*, то
м
= 1/(0,67+0,1
+0,34
)
= 1/(0,67+0,1
+
0,34
)
≈ 1,299 ≈ 1,3
Определить безразмерный коэффициент d:
Если f<100*, то
d
= 7
*(1+0,28*
)
= 7
*(1+0,28*
)
≈ 10,6 ≈ 11 , при VM>2*.
ХМ = ((5-F)/4)*d*H = ((5-2)/4)* 10,6*45 = 357,75 ≈ 358 м – расстояние от источника выбросов до М - точки максимальной концентрации вредных в-в.
Если f<100*, то при VM>2*:
VB
= VM*(1+0,12
)
= 2,27*(1+0,12
)
≈ 2,3 м/с ≈ 2 м/c
– опасная скорость ветра.
Если СФ < ПДК*, то:
ПДВ
= 
*Н2(ПДК
- СФ)/(А*F*m*n*к)
= 
*452*(0,5–0,2)/(200*
*2*1,299*2*1) ≈ 7,2 г/с - предельно допустимый
выброс вредного в-ва.
* РАССЕИВАНИЕ ВЫБРОСОВ ПРОМ. ПРЕДПРИЯТИЙ В АТМОСФЕРЕ. Д.С. Стуров, Е.М. Малкина, и др.