1. Цель и задачи работы.

Цель работы: Научить студентов рассчитывать параметры рассеивания вредных веществ в атмосфере от промышленных предприятий для различных условий выброса.

Задача работы: Студент должен ознакомится с методикой расчета параметров рассеивания вредных веществ в атмосфере от промышленных предприятий для различных условий выброса, рассчитать максимальную приземную концентрацию вредного вещества при любых метеоусловиях, определить параметры санитарно-защитной зоны, величины ПДВ, минимальную высоту трубы и необходимую степень очистки.

При расчете условий рассеивания в атмосфере выбросов промышленных предприятий необходимо руководствоваться «Указаниями по расчету рассеивания в атмосфере выбросов предприятий» СН 369-74. Эти указания распространяются на все виды выбросов независимо от их состава, температуры, географической широты места расположения промышленных предприятий при условии рассеивания загрязнений над ровной или слабо пересеченной местностью.

Задачи, решаемые в данных методических указаниях, можно классифицировать следующим образом:

1. По типу устья (прямоугольное и круглое).

2. По температуре выброса (холодный и горячий).

3. По количеству источников (одинарный и группа источников).

4. По составу выброса (одно вещество и несколько элементов).

Для каждой из перечисленных выше задач необходимо рассчитать следующие величины:

• максимальная приземная концентрация вредных веществ при опасной и при любой скорости ветра;

• параметры зоны выброса (длина и ширина зоны, распределение концентрации в любом месте зоны);

• предельно допустимый выброс (ПДВ), минимальную высоту трубы источника и необходимую степень очистки.

2. Расчет параметров рассеивания выброса от одинарного источника.

3.1 Нагретый выброс.

Величина максимальной приземной концентрации вредного вещества на расстоянии X_м от источника при опасной скорости ветра U_м определяется по формуле (1):

, мг/м³ , (1)

где А – коэффициент, который определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере, с^1/3м³град^1/3/г (для субтропической зоны Средней Азии – 240; для Казахстана, Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, Сибири, Дальнего Востока, и других районов Средней Азии – 200; для Севера и Северо-Западной Европейской территории России, Среднего Поволжья, Урала и Украины – 160; для Центральной части Европейской территории России – 120);

М – фактический выброс вредного вещества в атмосферу, г/с;

H – высота источника выброса, м;

F – безразмерный коэффициент, который учитывает скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газов F = 1; для пыли при КПД очистных сооружений больше 90% F = 2; при КПД от 75% до 90% F = 2,5; при КПД меньше 75% F = 3);

m, n – безразмерные коэффициенты, что учитывают условия выхода газовоздушной смеси из источника выброса;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с;

ΔT – Разница между температурой газа и температурой атмосферного воздуха, ˚С.

Коэффициент m зависит от параметра f и определяется по формуле (2):

(2)

Параметр f определяется с помощью выражения (3):

(3)

где W₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из источника выброса, м/с;

D – диаметр устья источника выброса, м.

Другие величины такие же самые что и в формуле (1).

Значение коэффициента n определяется следующим образом:

при V_м  0,3

при 0,3 < V_м  2

при V_м > 2

При этом коэффициент V_м определяется следующим образом:

(4)

Расход пылегазовой смеси рассчитывается по формуле (5):

(5)

Величина максимальной приземной концентрацции вредного вещества при неблагоприятных метеорологичесиких условиях наблюдаеться вдоль оси факела выброса на расстоянии X_м от источника.

Значение X_м определяется по формуле (6):

, (6)

где d – безразмерная величина, которая определяется следующим образом:

при V_м  2

;

при V_м >2

Если коэффициент F  2, то величина Х_м определяется по формуле(7):

(7)

Величина опасной скорости ветра U_м, м/с, на уровни флюгера (10 м от уровня земли), при которой наблюдается наибольшее значение приземной концентрации вредного вещества в воздухе C_м, принимается:

при V_м  0,5

;

при 0,5  V_м  2

;

при V_м  2

Если скорость ветра u отличается от опасной скорости ветра U_м, то максимальная величина приземной концентрации вредного вещества C_мп определяется по формуле (8):

, мг/м³ , (8)

где r  безразмерный коэффициент, который определяется в зависимости от соотношения uU_м по формулам

при uU_м  1

;

при uU_м  1

Расстояние от источника выброса X_мп, на котором при скорости ветра u приземная концентрация вредного вещества достигнет максимального значения C_мп , определяется по формуле (9):

, (9)

где p  безразмерный коэффициент, который определяется в зависимости от соотношения uU_м по формулам

при uU_м  0,25

при 0,25  uU_м  1

;

при uU_м  1

Величины приземных концентраций вреднного вещества в атмосферном воздухе вдоль оси факела выброса на разных расстояниях от источника определяются по формуле (10)

, (10)

де s₁  безразмерный коэффициент, который определяется следующим образом

при х/Х_м  1

(11)

при 1  х/Х_м  8

(12)

при х/Х_м 8 и F = 1 величина s₁ определяется по формуле

(13)

при х/Х_м  8 и F  2 величина s₁ определяется по формуле

(14)

В формулах (11) – (14) х — текущая координата, м.

Для рассчета распределения приземной конценрации вредного вещества в атмосфере вдоль оси факела выброса необходимо подставлять в формулы (11) – (14) разные значения х. При этом необхимо предварительно найти граничные значения х, при которых концентрация вредного вещества С равняется ПДК, т.е. определить длину зоны выброса. График функции С_х = f(х) приведен на рис.1

С, мг/м³

С_м

ПДК

Х, м

Х_м

Рис. 1. График функции С_х = f(х).

Величина приземной концентрации вредного вещества в атмосфере С_y на расстоянии y по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле (15)

(15),

де s₂ безразмерный коэффициент, который определяется следующим образом:

(16)

В формуле (16) u – фиксированное значение скорости ветра, м/с;

х – фиксированное значение расстояния от источника по оси факела выброса, м;

y – текущая координата, м. Значения u, x выбирают произвольно или указываются преподавателем.

Для расчета распределения приземной конценрации вредного вещества в атмосфере по перпендикуляру на расстоянии х от источника необходимо подставлять в формулу (16) разные значения y при фиксированных значениях х и u.

При этом необхимо предварительно определить значения у, при котором конценрация С_у равняется ПДК, т. е. Ширину зоны выброса. График функции С_y = f(y) приведен на рис.2.

С_y, мг/м³

ПДК

y, м

Рис. 2. График функции С_y = f(y).