- •1 Екологічна характеристика та вплив на довкілля при механічній обробці металів
- •1.1 Основні технологічні процеси механічної обробки металів, та їх вплив на довкілля
- •1.2 Оцінка впливу на довкілля при механічній обробці металів
- •1.3 Математичне моделювання приземних концентрацій забруднюючих речовин
- •2 Природоохоронні технології при механічній обробці металів
- •3 Розрахункова частина
- •3.1 Розрахунок пиловлювача для очищення повітря
- •3.2 Розрахунок і вибір електрофільтрів
- •3.3 Розрахунок магнітного фільтра
- •Висновки
- •Перелік посилань
1.3 Математичне моделювання приземних концентрацій забруднюючих речовин
Вихідними параметрами для моделювання процесів розсіювання забруднюючих речовин в атмосферному повітрі є:
підприємство, розташоване на рівній відкритій поверхні в м. Вінниця. Об’єкт має одну димову трубу висотою (Н) 16,5 метра, діаметр труби (D) = 0,7 метра. Швидкість виходу пило-газової суміщі з труби (V) складає 0,9м3/с. Температура пило-газової суміші Тг=25,0°С, температура навколишнього середовища Тп = 25°С.
Викиди забруднюючих речовин а атмосферне повітря від даного підприємства:
– пил (абразивний та металевий пил) – 0,0593 г/с.
– аерозоль (масло мінеральне та емульсол) 0,00207 г/с.
Концентрація забруднюючих речовин в повітрі навколо підприємств, що являються джерелами викидів залежить від впливу багатьох факторів, які її визначають. До таких факторів відносяться:
- висота труби (Н), з якої здійснюється викид забруднюючих речовин – чим вища труба, тим краще забруднювачі розсіюються в повітрі;
- діаметр труби (D) – із збільшенням діаметра труби збільшується кількість забруднюючих речовин, що надходять в атмосферу;
- кількість труб для здійснення викидів на одному підприємстві;
- швидкість викиду газоповітряної суміші;
- температура газоповітряної суміші, що викидається;
- температура навколишнього середовища;
- постійність або періодичність здійснення викидів в атмосферу;
- швидкість та напрям вітру – при високій турбулентності повітря краще перемішується і забруднюючі речовини розсіюються;
- метеорологічні умови;
- особливості рельєфу;
- наявність або відсутність забудови території, на якій знаходиться джерело забруднення;
- відстань від джерела забруднення.
Враховуючи всі ці фактори розроблені певні математичні моделі для розрахунку забруднення атмосферного повітря. Деякі з них виключають або приймають за сталі значення певних факторів, тим самим спрощуючи модель, але ці спрощення можуть бути дійсними лише для певних заданих умов і моменту часу. Фактори, від яких залежить шукана величина і є обмежуючими факторами.
Математичне моделювання та прогнозування стану атмосферного повітря за вмістом забруднюючих речовин у відповідності до методики ОНД 86 є досить простим. Воно дає змогу проводити обчислення як «вручну», так і за допомогою пакетів прикладних програм, що автоматизують розрахунок. Розрахунок проводиться в програмному середовищі Mathcad, яке дозволяє автоматизовано проводити обчислення та виводити графіки залежностей концентрації забруднюючих речовин в повітрі від відстані до джерела здійснення викиду [9].
Алгоритм розрахунок максимального значення приземної концентрації шкідливої речовини С1 (мг/м3) при викиді газоповітряної суміші з одиночного джерела на відстані х1 (м) від джерела.
Вхідні дані: А = 200; F =1; Н = 16,5 м; М = 0,00207 г/с, D = 0,7 м, Т = 85°С, = 1, V1 = 0,9 м3/с, = 0,5.
Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С1 (мг/м3) при викиді газоповітряної суміші з одиночного джерела на відстані х1 (м) від джерела:
, (1.10)
Н, м – висота джерела викиду над рівнем землі;
А – коефіцієнт, який залежить від температурної стратифікації атмосфери;
М, г/с – маса забруднюючої речовини, що викидається в атмосферу за одиницю часу;
F – безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферне повітря;
m, n – коефіцієнти, які враховують умови викиду газоповітряно суміші з устя джерела викиду;
V, м3/с – витрата газоповітряної суміші;
ТºС – температура газоповітряної суміші, що виходить з устя джерела викиду;
D, м – діаметр устя джерела викиду.
Значення коефіцієнтів m, n визначаються в залежності від параметрів f, n1, n2, f0:
, (1.11)
w0 середня швидкість виходу газоповітряної суміші із отвору джерела викиду.
. (1.12)
Значення v2
, (1.13)
.
, (1.14)
.
Коефіцієнт m при < 100
, (1.15)
.
Коефіцієнт n при f < 100 при 0,5 ≤ v1 < 2
, (1.16)
.
Безрозмірний коефіцієнтd при < 100 і < 0,5:
, (1.17)
= 5,75.
Відстань від джерела викиду, при якому досягається концентрація С1
, (1.18)
= 94,869.
Значення небезпечної швидкості вітру u1, м/с
, (1.19)
.
Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С1 (мг/м3)
С1 = 0,345
Графік залежності концентрації в приземному шарі атмосфери на відстані х1 від джерела викиду наведено на рисунку 1.1.
С, мг/м3 | |
|
L, м |
Рисунок 1.1 – Графік залежності концентрації забруднюючої речовини в приземному шарі атмосфери на відстані х1 від джерела викиду