1. Алгоритм нахождения коэффициента метеорологического разбавления.

При нахождении коэффициента метеорологического разбавления следует в первую очередь выяснить, являются ли выбросы нагретыми или холодными. Критерием «нагретости» выбросов является вспомогательный коэффициент f, который зависит от средней скорости выхода смеси из устья трубы, диаметра трубы в устье, высоты трубы и разности средней температуры наружного воздуха с температурой смеси. Зависимость строго определяется следующим образом:

(1)

При f < 100 выбросы считаются «нагретыми». При f > 100 выбросы считаются «холодными».

1. Расчёт коэффициента метеорологического разбавления в случае «нагретых» выбросов

В случае «нагретых» выбросов коэффициент метеорологического разбавления определяется высотой трубы, ежесекундным выбросом газовоздушной смеси, разностью между средней температурой наружного воздуха и температурой смеси, ототратификационным коэффициентом, скоростью оседания наиболее вредного компонента смеси, коэффициентом осреднения, рельефом местности, показателем вытянутости розы ветров и некими коэффициентами m и n. Строгая формула имеет следующий вид:

(2)

Коэффициент m вычисляется по следующей формуле:

(3)

Подставив выражение (3) в формулу (2), получим:

(4)

Коэффициент n, в свою очередь, определяют в зависимости от величины вспомогательного параметра V_М – опасной скорости ветра на уровне флюгера, при которой возможен отрыв факела выброса от трубы. Опасная скорость ветра связана с ежесекундным выбросом газовоздушной смеси, разности между средней температурой наружного воздуха и температурой смеси и высоты трубы следующим соотношением:

(5)

Если V_M > 2, то n = 1;

если 2 > V_M > 0.3, то ;

если V_M < 0.3, то n = 3.

2. Расчёт коэффициента метеорологического разбавления в случае «холодных» выбросов

В случае холодных выбросов коэффициент метеорологического разбавления зависит от высоты трубы, ототратификационного коэффициента, скорости оседания наиболее вредного компонента смеси, диаметра трубы в устье и ежесекундного выброса газовоздушной смеси. Зависимость имеет следующий вид:

(6)

Здесь коэффициент n определяется в зависимости от вспомогательного параметра V_M:

(7)

Если V_M > 2, то n = 1;

если 2 > V_M > 0.3, то ;

если V_M < 0.3, то n = 3.

2) Алгоритм нахождения максимальной концентрации вредного вещества в приземном слое.

Максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое прямо пропорциональна ежесекундному выброса газовоздушной смеси и концентрации наиболее опасного компонента в смеси, а так же обратно пропорциональна коэффициенту метеорологического разбавления:

(8)

3) Алгоритм нахождения расстояния, на котором наиболее вероятна концентрация см, - хм.

3.1. Случай «нагретых» выбросов

При расчётах расстояния рассеивания газообразных компонентов расстояние X_M, на котором наблюдается максимальная концентрация C_M­, определяют по формуле:

(9)

Где H – высота трубы, а коэффициент d определяется следующим образом:

если V_M < 2, то ; (10)

если V_M > 2, то ; (11)

Таким образом:

(12)

3.2. Случай «холодных» выбросов

При расчётах рассеивания газообразных компонентов расстояние Х_М определяется по формуле:

(13)

где d = 11.4, если V_M < 2; d = 16.1, если V_M > 2.

Если F > 2, расстояние X_M вычисляется по формуле:

(14)

4) Алгоритм нахождения предельно допустимого выброса.

Предельно допустимый выброс определяется коэффициентом метеорологического разбавления, максимальной концентрацией вредного компонента в приземном слое и фоновой концентрацией этого компонента:

(15)

5) Алгоритм нахождения максимальной концентрации вредного компонента в устье трубы.

Максимально допустимая концентрация вредного компонента в устье трубы определяется как отношение предельно допустимого выброса к ежесекундному выбросу газовоздушной смеси:

(16)

6) Алгоритм построения графика зависимости концентрации вредного компонента от расстояния до трубы.

Наиболее вероятная концентрация вредного компонента на расстоянии Х от оси факела определяется как максимальная концентрация вредного компонента в приземном слое, помноженная на безразмерный коэффициент S:

(17)

В свою очередь, коэффициент S определяется расстоянием от оси факела до расчётной точки, а также расстоянием от оси факела, на котором наиболее вероятна максимальная концентрация вредного компонента. Формулы для вычисления S имеют несколько видов, в зависимости от соотношения Х/Х_М и значения F:

1. Если Х/Х_М < 1, то

S = 3 (X/XM)4 – 8 (X/XM)3 + 6 (X/XM)2

(18)

2. Если 1 < X/X_M < 8, то

;

(19)

3. Если Х/Х_М > 8 и F = 1, то

;

(20)

4. Если Х/Х_М > 8 и F > 2, то

;

(21)

Итого функция C_X(X) имеет следующий вид:

(22)

Решение задачи

Используя конечные формулы (1), (4), (5), (12), (15), (16), (22) и беря данные из таблицы исходных данных, получаем таблицу искомых значений.

Таблица 2. Исходные данные Таблица 3. Искомые значения

Параметр	Значение
r	2,5
ТВ	18 ОС
Тг	90 ОС
Vг	25 м3/с
Н	70 м
D	4 м
Регион	Санкт-Петербург
А,
Компонент	Диоксид серы
CТ	10 мг/м3
С	0,05 мг/м3
Сф	0 мг/м3
F	1

Параметр	Значение
f	49,7062
Тип выбросов	нагретые
KР	386,4919
СМ	0,6468 мг/м3
XМ	1020 м
ПДВ	19,3246 мг/с
См.т.	0,7730 мг/м3

Таблица 4. Конечные значения концентрации диоксида серы

X	C(X)	X	C(X)	X	C(X)
0	0	2700	0,382563	6600	0,113477
150	0,068365	3000	0,344094	6900	0,105213
300	0,218543	3300	0,309676	7200	0,097777
450	0,384489	3600	0,279101	7500	0,091066
600	0,521923	3900	0,252051	7800	0,084994
750	0,608337	4200	0,228168	8100	0,079487
900	0,64299	4500	0,207092
1020	0,646844	4800	0,188481
1200	0,6195	5100	0,172024
1500	0,570571	5400	0,157444
1800	0,52034	5700	0,144497
2100	0,471305	6000	0,132972
2400	0,425084	6300	0,122684