6. Особенности рассеивания легких и тяжелых выбросов.

Почти все газообразные примеси являются легкими, аэрозоли тяжелыми.

На формирование концентрации газообразных примесей влияние оказывают закономерности, названные для атмосферной диффузии.

Для аэрозолей: атмосферная диффузия, закономерности осаждения частиц под действием силы тяжести.

Рисунок показывает закономерность изменения концентрации от источника в общем случае.

1. Кривая изменения концентрации для легкой примеси,

2. Кривая изменения концентрации для аэрозолей

Х_m – расстояние (м), на котором устанавливается максимальная концентрация.

Фактически для одного итого же конкретного случая Х_m зависит от того, какая это примесь, для этого в расчетных формулах принят безразмерный коэффициент F.

Значение F принимается для газообразных примесей и только для высокодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых в атмосфере почти = 0, то F=1. Для аэрозолей в целом F=2÷3.

Для точечного источника:

,

Для газообразных примесей:

,

где Н – геометрическая высота трубы от поверхности земли, включая трубы установленные на крыше;

d – безразмерный коэффициент, который определяется в зависимости от двух вспомогательных параметров: d = f(v_m, f)

7. Опасная скорость ветра.

Опасная скорость ветра – такая скорость ветра, при которой достигается наибольшая концентрация при прочих равных условиях.

Для определения условия, при котором скорость ветра относится к опасной надо знать какие выбросы в данном случае (они условно могут быть разделены на нагреты и холодные) и какие численные значения имеют вспомогательные параметры v_m (v`_m) и f.

v_m – для нагретых выбросов; v`_m – для холодных выбросов.

- скорость выхода газообразной струи из источника, м/с;

Н – геометрическая высота трубы от поверхности земли, включая трубы установленные на крыше.

w₀ – скорость выхода газообразной струи у устья, м/с;

D – диаметр устья трубы, м

1 – Для нагретых выбросов:

T₁ – температура ГВС на выходе из трубы;

Т_н – температура «снаружи» трубы.

2 – Для холодных выбросов:

Для нагретых выбросов ΔT > 0 и f < 100, для холодных ΔT ≈0 и f≥100.

Для нагретых выбросов опасная скорость ветра принимается, рассчитывается следующим образом:

u_m = 0,5 при v_m ≤ 0,5;

u_m = v_m при 0,5 < v_m ≤ 2;

при v_m > 2.

Для холодных:

u_m > 0,5 при v`_m ≤ 0,5;

u_m = v`<sub>m</sub> при 0,5 < v`_m ≤ 2;

при v`_m > 2

В общем случае u_m изменяется в диапазоне от 2 до 8 м/с для нагретых выбросов и от 0,5 до 2 м/с для холодных выбросов.

8. Уравнение рассеивания выбросов для одномерного поля.

Взвешенные частицы, выброшенные в атмосферу, удаляются друг от друга под влиянием турбулентной диффузии в атмосфере.

Математическое описание переноса и рассеивания примеси в атмосфере, записанное для простоты в одномерном виде, можно представить следующим образом:

где с – концентрация взвешенных частиц, г/м³

u – средняя скорость ветра в направлении оси x , м/с;

x – расстояние от источника выброса, м;

– время, с;

– коэффициент турбулентной диффузии, м²/с.

Первый член в уравнении характеризует перенос вет­ром, второй - изменение концентрации за счет турбулентной диффузии.

Коэффициенты турбулентной диффузии зависят от ряда факто­ров и определяются при решении инженерных задач в ходе самих расчетов. В связи с трудностью определения коэффициентов тур­булентной диффузии обычно используют статистическую теорию для описания рассеивания выбросов..

При описании приняты следующие допущения: а) скорость ветра не меняется ни поперек общего потока (направление оси у), ни вертикально (направление оси z); б) ось высоты ис­точника совпадает о направлением оси z; в) в качестве высо­ты источника Н используется величина Н_эф; г) рассеивание дымовой струи в горизонталь­ной и вертикальной плоскости описывается гауссовским распре­делением со стандартными отклонениями концентраций σ_y и σ_z по осям y и z соответственно; д) решение уравнения не зависит от времени (на практике время осреднения принимается в нашей стране - 20 мин, в США - I ч.);

е) мощность выброса М - постоянна.