Контрольная работа: Расчёт рассеивания выбросов в атмосферу

Расчёт рассеивания выбросов в атмосферу

Вариант № 11

Исходные данные:

Город Рязань (местность ровная).

Высота трубы 15 м.

Диаметр устья 3,1 м.

Расход ГВС 7,6 м3/ч.

Температура газа 160 ˚С.

Температура воздуха 24,1 ˚С.

Массовый выброс, г/с: пыль древесная - 10,9; NO2 - 2,46.

Коэффициент А = 140.

1. Общие положения

Расчет рассеивания производится для приземного слоя атмосферы - на высоте 2,0 м от поверхности земли.

Степень загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации при неблагоприятных метеорологических условиях, соответствующих выбору коэффициента А в формуле (1) и опасной скорости ветра Um.

. Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника

Задание № 1

Определить максимальное значение приземной концентрации ЗВ см мг/м3, при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем и расстояние хм, м, на котором она достигается при неблагоприятных метеорологических условиях. Сравнить величину см с допустимым значением концентрации загрязняющего вещества в атмосферном воздухе.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества см, мг/м3, определяется по формуле:

 (1)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

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

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

т, п - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

H - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается H = 2 м), м;

η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; в случае ровной или слабопересеченной местности, с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η = 1;

ΔT- разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, °С;

V1- расход газовоздушной смеси, м3/с, определяемый по формуле:

 (2)

где D- диаметр устья источника выброса, м;

ω0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

ω0 = = 1,0074 м/с.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным 140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Значения массовых выбросов М, г/с, и расхода газовоздушной смеси V1, м3/с, принимаются по технологической части вновь строящихся и реконструируемых предприятий, а для действующих - по данным инвентаризации.

При определении значения ΔТ, °С, следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Тв, °С, равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца по СНиП 23-01-99, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Тг, °С, - по действующим для данного производства технологическим нормативам.

ΔТ = Тг - Тв = 160 - 24,1 = 135,9 °С.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п.а) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, νм, v'ми fe:

, (3)

, (4)

, (5)

, (6)

Коэффициент m при f < 100 определяется по формуле:

m = . (7)

m = 1,16.

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от νм.

При νм ≥ 2, n = 1.

См NO2 < ПДК = 0,2 мг/м3.

См Древ. пыль > ПДК = 0,5 мг/м3.

Расстояние хм, м, от источника выбросов, на котором приземная концентрация с, мг/м3, при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения см, определяется по формуле:

, (8)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формуле:

d = , при vм>2 (9)

d = = 12,91.

Для NO2:

Для древесной пыли:

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

uм = , при vм>2. (10)

uм =  = 2,76 м/с.

Задание № 2

Определить приземную концентрацию ЗВ в атмосфере с, мг/м3, по оси факела выброса на различных расстояниях х, м, от ИЗА при опасной скорости ветра uм , м/с. Построить график распределения концентраций c=f(x).Установить, на каком расстоянии от источника меньше и больше хм достигается концентрация, равная ПДК.

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

с = s1×cм, (11)

где s1- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения х/хм и коэффициента F по формулам:

s1=3(x/xм)4 - 8(x/xм)3+ 6(x/xм)2, при x/xм≤1; (12a)

s1=1,13/(0,13(x/xм)2 + 1), при 1<x/xм≤8 ; (12б)

s1=(x/xм)/(3,58(x/xм)2-35,2 (x/xм)+120), при F≤1,5 и x/xм>8; (12в)

s1=1/(0,1(x/xм)2 + 2,47(x/xм)-17,8), при F>1,5 и x/xм>8. (12г)

Таблица 1 - Результаты расчёта приземной концентрации древесной пыли

х = 20 м:

s1=3(0,2067)4 - 8(0,2067)3+ 6(0,2067)2 = 0,1912;

с = 0,1912×2,335 = 0,4465 (мг/м3).

х = 200 м:

s1=1,13/(0,13(2,0672)2 + 1) = 0,7264;

с = 0,7264×2,335 = 1,6962 (мг/м3).

х = 2250 м:

s1=1/(0,1(23,2558)2 + 2,47(23,2558)-17,8) = 0,0107;

с = 0,0107×2,335 = 0,0249 (мг/м3) = 0,05ПДК.

Рисунок 1 - Графическая зависимость c = f(x) для древесной пыли

Концентрация древесной пыли, равная ПДК будет достигнута на расстоянии от источника х = 21,5 м и х = 555 м.

Таблица 2 - Результаты расчёта приземной концентрации NO2

х = 50 м:

s1=3(0,2584)4 - 8(0,2584)3+ 6(0,2584)2 = 0,2760;

с = 0,2760×0,176 = 0,0486 (мг/м3).

х = 200 м:

s1=1,13/(0,13(1,0336)2 + 1) = 0,9922;

с = 0,9922×0,176 = 0,1746 (мг/м3).

Рисунок 2 - Графическая зависимость c = f(x) для NO2

Задание № 3

Определить приземную концентрацию ЗВ в атмосфере су по перпендикуляру к оси факела выброса на различных расстояниях у при опасной скорости ветра uм от точки х = хм. Построить график распределения концентраций cу =f(y).

Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере су, мг/м3, на расстоянии у, м, по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле

=s2c, (13)

где s2 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра u, м/с, и отношения у/х по значению аргумента ty:=uy2/x2 , при u ≤ 5. (14)

по формуле:

s2=1/(1+5ty+12,8ty2 +17tу3+45,1ty4)2 . (15)

Таблица 3 - Результаты расчёта сy древесной пыли

ty = 0,1179;

s2 = 0,3088;

cy = 0,3088×2,335 = 0,7211 мг/м3.

Рисунок 3 - Графическая зависимость c=f(у) для древесной пыли

cy= 0,5 мг/м3 = ПДК на расстоянии у = 23 м.

Таблица 4 - Результаты расчёта приземной концентрации сy для NO2