Використання динамічних моделей для рішення прикладних екологічних задач

Сторожук А.В. керівник доц. Саввін О.В.

Національна металургійна академія України

Науково-технічний прогрес, і перш за все, швидке зростання енергетичної потужності цивілізації породжує багаточисельні проблеми, що вимагають глибокого наукового аналізу.

Важливу роль тут гратимуть створення і аналіз математичних моделей, що описують динамічні процеси, що протікають в біосфері, при цьому особливого значення набуває машинна імітація процесів, що вивчаються, математичне моделювання, є сплавом математичних методів і конкретних природно-наукових досліджень.

При побудові математичної моделі вихідними є лише ті властивості об'єкту, які можуть бути описані кількісно, і лише ті зв'язки між властивостями, які піддаються опису мовою математики.

У динаміці популяцій є багато прикладів, коли зміна чисельності популяцій в часі носить коливальний характер. Одним з найвідоміших прикладів опису динаміки взаємодіючих популяцій є рівняння Вольтерра-Лотка:

де a, b, c, d >0. 

Був освоєний метод математичного моделювання динамічних процесів з використанням сучасних персональних комп'ютерів і математичної системи MATHCAD. Аналіз моделі дозволяє сформувати чисельність популяції в часі.

При заданому початковому співвідношенні числа особин обох видів 3:1, обидві популяції спочатку зростають. Коли число хижаків досягає величини b=2,5, популяція жертв не встигає відновлюватися і число жертв починає убувати. Зменшення кількості їжі через деякий час починає позначатися на популяції хижаків і коли число жертв досягає величини x1=c/d =2 (у цій точці x₂'=0), число хижаків теж починає скорочуватися разом із скороченням числа жертв. Скорочення популяцій відбувається до тих пір, поки число хижаків не досягне величини x₂=a/b =1,6 (у цій точці x₁'=0) .С цього моменту починає зростати популяція жертв, через деякий час їжі стає вистачає, щоб забезпечити приріст хижаків, обидві популяції зростають, і процес повторюється знову і знову.

АНАЛІЗ ШКІДЛИВИХ ВИКИДІВ АГЛОМЕРАЦІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА З МЕТОЮ РОЗРОБКИ ПРОПОЗИЦІЙ ЩОДО ЗАХИСТУ ПОВІТРЯНОГО БАСЕЙНУ

Гавриленко О.М. , керівник доц. Кришин С. М.

Національна металургійна академія України

Агломераційний процес за своєю специфікою є одним із основних джерел забруднення атмосфери викидами пилу та шкідливих газів. Рівень викидів у значній мірі залежить від справності технологічного обладнання та його експлуатації, технології процесу. Викиди агломераційних фабрик поділяються на технологічні та неорганізовані. Технологічні викиди утворюються внаслідок термічної обробки спікаємо агломераційної шихти, охолодження агломерату і вороття. Неорганізовані вики виникають під час дроблення шихтових матеріалів, їх грохоченні та транспортуванні.

Пил технологічного походження являє собою конгломерат частинок різного хімічного та мінералогічного складу. Агломераційні викиди можуть мати концентрацію пилу від 9 до 13 г/м³ при обсягу відхідних газів 2500-4800 м³ на тонну агломерату.

Пил, який міститься у викидах, залежно від дисперсності або осідає на поверхню землі поблизу місця викиду, або розноситься повітряними потоками, створюючи тривале забруднення атмосфери. У тому, та в іншому випадках пил, що викидається, завдає шкоди заради обмеження якого необхідно прагнути до якомога більш цілковитого її уловлювання.

Пил, крупніший за 10-20 мкм, належить уловлювати з повнотою не менш 95% її маси, незалежно від її ГДК. У приземному шарі повітря концентрація пилу не повинна перевищувати ГДК пилу у атмосферному повітрі, установлену санітарними нормами.

Крім пилу шкідливі агломераційні викиди включають до себе взагалі: окис вуглецю, сірчистий ангідрид, вуглекислий газ та окиси азоту, наявність яких визначається складом сировини та палива (коксу). Агломераційні гази, що відходять разом з утвореними при високотемпературних процесах шкідливими газоподібними речовинами, крізь пиловловлювач викидаються у атмосферу. їх кількість та хімічний склад визначаються існуючою технологією та якістю шихти.

Аналіз даних показує, що агломераційний процес завдає суттєву шкоду природному середовищу великим обсягом викидів, які обумовлені, взагалі, зношеністю пиловловлюючого устаткування, застарілими технологіями, вичерпанням часового ресурсу.

З метою зниження техногенного навантаження викидів агломераційного виробництва на атмосферне повітря необхідно розробити пропозиції щодо зниження їх дії, та вирішити основні, наприклад, застосування сучасних апаратів в схемах технологічного очищення.