Решение

1. Мощность выброса М = С_выбр V₁ = 2·25 = 50 г/с.

2. Линейная скорость ГВС в устье трубы

ω₀ = V₁/(πD²/4) = 4·25/(π·1,4²) = 16,2 м/с

3. Вспомогательные коэффициенты находим по уравнениям:

f = 1000 ω02D/(H2ΔT ) = 1000·16,22·1,4/(902·80) = 0,567;

vм = 0,65(V1ΔT/H)1/3 = 0,65(25·80/90)1/3 = 1,8;

v′_м = 1,3 ω₀D/H = 1,3·16,2·1,4/90 = 0,3276;

f_e = 800(v′_м )³ = 28,13.

4. Поскольку f = 0,567 < 100, выброс «горячий» и максимальную концентрацию загрязняющего вещества при неблагоприятных погодных условиях находим по формуле

С_max = A·η·F·m·n·М/[H²(V₁·ΔT)^1/3].

5. Т. к. f < f_e , то

m = 1/[0,67 + 0,1f^1/2 + 0,34 f^1/3] = 1/[0,67 + 0,1·0,567^1/2 + 0,34·0,567^1/3] = 0,98,

а величина параметра n при 0,5< v_м = 1,8 < 2

n = 0,532 v²_м – 2,13 v_м + 3,13 = 0,532 1,8² – 2,13·1,8 + 3,13 = 1,02 ≈ 1.

6. Подстановка значений величин в формулу для нахождения С_max дает, мг/м³:

С_max = 200·1·1·0,98·1·50/[90²(25·80)^1/3] = 0,098

7. Безразмерный коэффициент d при f < 100 и v_м < 0,5 < 2

d = 4,95v_м(1 + 0,28 f ^1/3).

Подставляя в это уравнение значения величин, получаем

.

8. Расстояние по оси факела от трубы до точки, в которой при неблагоприятных погодных условиях достигается С_max , составляет,м:

X_max = (5 – F)d·H/4 = (5 – 1)·11·90/4 = 990.

9. Величина опасной скорости ветра при f < 100 и 0,5< v_м < 2, м/с:

U_max = v_м = 1,8.

10. Для заданной скорости ветра U/U_max = 9/1,8 = 5 > 1.

Вспомогательные величины r и р находим по уравнениям

r = 3(U/U_max)/[2(U/U_max)² – (U/U_max) + 2] = 3·5/[2·5² –5 + 2] = 0,682;

р = 0,32 U/U_max + 0,68 = 0,32·5 + 0,68 = 2,28.

Максимальная концентрация загрязняющего вещества при скорости ветра 9 м/с составляет, мг/м³

С_max,U = r· С_max = 0,682·0,098 = 0,067

и достигается на расстоянии по оси факела от трубы,м

X_max,U = р·X_max = 2,28·990 = 2257

11. Для расстояния до точки с Х = 2,5 км

Х /X_max,U = 2500/2257 = 1,11.

Поскольку 1 < X/X_max < 8,

s_1,2500 = 1,13/[0,13(X/X_max)² + 1] = 1,13/[0,13·1,11² + 1] = 0,97

и концентрация в этой точке при скорости ветра 9 м/с составляет, мг/м³:

С_{2500, U} = С_max,U s_1(2500) = 0,067·0,97 = 0,065.

12. Для X = 2,5 км, Y = 0,2 км и U = 9 м/с > 5 м/с

t_Y = U·(U/Y)² = 5·(0,2/2,5)² = 0,032

и коэффициент

s_{2, 2500, 200} = 1/(1 + 5 t_Y + 12,8 t_Y² + 17 t_Y³ + 45,1t_Y⁴)² =

= 1/(1 + 5 0,032 + 12,8 0,032² + 17 0,032³ + 45,1·0,032⁴)² = 0,85.

13. Концентрация загрязняющего вещества при скорости ветра 9 м/с в точке, находящейся на расстоянии 2,5 км от трубы по оси факела выброса и 0,2 км на от оси факела, составляет мг/м³:

С_{2500, 200, U} = С_{2500, U} · s_{2, 2500, 200} = 0,065·0,85 = 0,055.

14. Фоновая концентрация SO₂ C_фон = 0,3·0,05 = 0,015 мг/м³ (по условию).

15. Величина предельно допустимого выброса при f < 100 составляет, г/с:

ПДВ = (ПДК_м.р. – С_фон)Н²(V₁ΔТ)^1/3/(AFmnη) =

= (0,5 – 0,015)·90²·(25·80)^1/3/(200·1·0,98·1·1) = 252,5;

Поскольку предельно допустимый выброс значительно превышает фактическую мощность выброса, установка какого-либо защитного оборудования не требуется.