Экология

Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких источников



     Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких иcточников


1. Обоснование мероприятий по защите атмосферного воздуха от загрязнения
вентиляционными и технологическими выбросами

При проектировании промышленных предприятий требуется в соответствии с
Санитарными нормами СН 245-71 проводить  расчет возможного загрязнения
атмосферного воздуха вентиляционными и технологическими выбросами. Расчет
проводят с целью проверки эффективности предусмотренных проектом
мероприятий по обеспечению чистоты атмосферного воздуха населенных пунктов,
а также воздуха на площадках предприятий у приемных отверстий систем
вентиляции и кондиционирования воздуха и у аэрационных приточных проемов.
Полученные расчетом концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе
населенных пунктов не должны превышать максимальных разовых концентраций,
указанных в табл. 3 СН 245-71, а в воздухе, поступающем внутрь зданий и
сооружений через приемные отверстия систем вентиляции и кондиционирования
воздуха и через аэрационные проемы, - 30% предельно допустимых концентраций
(Спдк) этих веществ в рабочей зоне производственных помещений, указанных в
табл. 4 СН 245-71. При превышениии этих пределов следует разработать
дополнительные мероприятия по снижению уровня загрязнения, например
предусмотреть повышение эффективности очистных устройств, сооружение новых
газоочистных установок, совершенствование отдельных технологических узлов и
установок, увеличение высоты труб, уменьшение выбросов соседних
предприятий. Степень загрязнения наружного воздуха, определенная расчетным
путем, будет соответствовать действительному состоянию воздуха только в том
случае, если при расчете использованы достоверные данные, учитывающие весь
комплекс одновременно действующих источников выделения вредных веществ, а
также существующий фон загрязнения.

2. Математическая модель определения степени загрязнеия атмосферы

     2.1. Обозначения используемые при построении математической модели
1. C, Cx, Cy - концентрация вредных веществ в наружном воздухе, мг/м3;
2. M - количество вредных веществ, выбрасываемых источником в атмосфесу,
  мг/с;
3. k - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние возвышения устья
  источника на уровень загрязнения ;
4. v - расчетная скорость ветра, принимаемая по рекомендации Главного
  санитарно-эпидемиологического управления равной 1м/с;
5. Hзд - высота здания от поверхности земли до его крыши при плоской
  кровле, до конька крыши при двускатной кровле, до верха карниза фонаря
  при продольных фонарях, расположенных ближе 3 м от наветренной стены
  здания, м;
6. l - длина здания (размер, перпендикуларный направлению ветра), м;
7. b - ширина здания (размер вдоль направления ветра), м;
8. x - расстояние от заветренной стены здания до точки, в которой
  определяется концентрация, м;
9. S, S1, S2, S3, S4 - вспомагательная безразмерная величина, позволяющая
  определять концентрации вредных веществ на расстоянии y, м, по
  перпендикуляру от оси факела выброса из точечных источников;
10. b1 - расстояние в пределах крыши широкого здания от его наветренной
  стороны до точки, в которой определяется концентрация, м;
11. b2 - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника до точки,
  в которой определяется концентрация, м;
12. L - количество газовоздушной смеси, выбрасываемой из источника м3/с;
13. m - безразмерный коэффициент, показывающий какое количество выделяемых
  источником примесей участвует в загрязнении циркуляционных зон;
14. b3 - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника до
  заветренной стены здания, м;
        H~ - относительная высота здания, равная
                           (H-1,8Hзд)/(Hгр-1,8Hзд)
        при расположении устья источника вне единой или межкорпусной зоны
  узкого здания и над наветренной зоной широкого здания и равная
                              (H-Hзд)/(Hгр-Hзд)
        при расположении устья источника вне наветренной, над заветренной
  или над межкорпусной зоной широкого здания;
15. Hгр - предельная высота низких источников, м;
16. x1 - расстояние между зданиями;

                  2.2. Область применения расчетных формул
      При расчете степени загрязнения, решении различных вопросов по
сокращению выбросов и выборе мест расположения приемных отверстий систем
вентиляции и кондиционирования воздуха необходимо учитывать возникновение
вблизи зданий при обтекании их воздушным потоком циркуляционных (замкнутых
плохо проветриваемых) зон (рис.1). При обтекании воздушным потоком узкого
здания над и за ним возникает ЕДИНАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЗОНА,
распространяющаяся от заветренной стены здания на расстояние шесть его
высот (6 Нзд). Высота этой зоны в среднем составлляет 1,8 Нзд (рис.1.а) При
обтекании воздушным потоком широкого здания над ним возникает НАВЕТРЕННАЯ
ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЗОНА длиной 2,5 Нзд и высотой 0,8 Нзд, а за ним -
ЗАВЕТРЕННАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЗОНА длиной 4 Нзд и высотой около Нзд (рис.1.б).
При обтекании воздушным потоком группы зданий между двумя смежными зданиями
возникает МЕЖКОРПУСНАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЗОНА длиной до 10 Нзд, если первое по
потоку здание узкое (рис.1.в) и до 8 Нзд, если первое по потоку здание
широкое (рис.1.г). При больших межкорпусных расстояниях здания можно
рассматривать как отдельно стоящие.
      Источники вредных веществ, загрязняющие циркуляционные зоны зданий,
следует относить к НИЗКИМ.
      Граничное положение устья источника (рис.2), до которого он действует
как низкий, находят по формулам:
17. для узкого отдельно стоящего здания
        Нгр=0.36b3+2.5Hзд;        (2.2.1)
18. для широкого отдельно стоящего здания
        Нгр=0.36b3+1.7Hзд;             (2.2.2)
19. для группы зданий
          Нгр=0.36(b3+x1)+Hзд,               (2.2.3)
         где b3-расстояние от источника, расположенного в пределах крыши, до
заветренной стены здания.
      Источники, выбрасывающие вредные вещества на высоте, превышающей Нгр и
не загрязняющие циркуляционные зоны над и за зданием, следует относить к
ВЫСОКИМ.
      Загрязнение, создаваемое низкими источниками, рассчитывают в
соответствии с "Руководством по расчету загрязнения воздуха на промышленных
площадках", разработанным ЦНИИПромзданий и ВЦНИИОТ в 1975 г.

          2.3. Расчетные формулы для выбросов из низких источников.
      Формулы для расчета концентраций вредных веществ в наружном воздухе
при загрязнении его выбросами из низких источников выбирают в зависимости
от вида здания (узкое или широкое отдельно стоящее, группа зданий), вида
источника (точечный или линейный), места расположения устья источника и
места определения концентраций.


                        2.3.1. Узкое отдельно стоящее
1. В единой циркуляционной зоне или над ней
  20. В единой циркуляционной зоне при 0(x(6Hзд

                                    [pic]

                            [pic]       (2.3.1 а)

                                   [pic];

   1. Вне циркуляционной зоны за зданием при x(6Hзд

                                       [pic]
                                                                   (2.3.1 б)
                                       [pic]


                       2.3.2 Широкое отдельно стоящее
1. В наветренной циркуляционной зоне
21. На крыше в наветренной циркуляционной зоне при b1(2,5Hзд

                                    [pic]

                         [pic]          (2.3.2.1 а)

                                   [pic];

22. На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1(2,5Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.1 б)
                                    [pic]

23. В заветренной циркуляционной зоне при 0(x(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.1 в)
                                    [pic]

24. Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.1 г)
                                    [pic]

1. Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~(0,3

25. На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1(2,5Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.2 а)
                                    [pic]

26. В заветренной циркуляционной зоне при 0(x(4Hзд

                                    [pic]

                         [pic]          (2.3.2.2 б)

                                   [pic];

27. Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.2 в)
                                    [pic]

1. Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~(0,3

28. На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при    b1(2,8(H-Hзд)   и
  y((H-Hзд)

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.3 а)
                                    [pic]

29. В заветренной циркуляционной зоне при 0(x(4Hзд

                                    [pic]

                    [pic]                     (2.3.2.3 б)

                                   [pic];

30. Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.3 в)
                                    [pic]


1. В заветренной циркуляционной зоне или над ней

31. В заветренной циркуляционной зоне при 0(x(4Hзд

                                    [pic]

                         [pic]          (2.3.2.4 а)

                                   [pic];

32. Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.2.4 б)
                                    [pic]


                            2.3.3. Группа зданий

1. В наветренной циркуляционной зоне первого по потоку широкого здания

33. В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд(x1(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.3.1 а)
                                    [pic]


34. В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд(x1(8Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.3.1 б)

                                    [pic]

1. Вне наветренной циркуляционной зоны первого по потоку широкого здания на
  крыше при H~(0,3

35. В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд(x1(4Hзд

                                    [pic]

                       [pic]               (2.3.3.2 а)

                                   [pic];

36. В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд(x1(8Hзд

                                    [pic]

                         [pic]          (2.3.3.2 б)

                                   [pic];

1. Вне наветренной циркуляционной зоны первого по потоку широкого здания на
  крыше при H~(0,3

37. В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд(x1(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.3.3 а)
                                   [pic];

38. В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд(x1(8Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.3.3 б)
                                   [pic];

1. В межкорпусной циркуляционной зоне при первом по потоку широком здании и
  H~(0,3

39. В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд(x1(4Hзд

                                    [pic]

                         [pic]          (2.3.3.4 а)

                                   [pic];

40. В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд(x1(8Hзд

                                    [pic]

                    [pic]                     (2.3.3.4 б)

                                   [pic];

1. Над межкорпусной циркуляционной зоной при первом по потоку широком
  здании и H~(0,3

41. В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд(x1(4Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.3.5 а)
                                   [pic];

42. В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд(x1(8Hзд

                                    [pic]
                                                                 (2.3.3.5 б)
                                   [pic];

1. В межкорпусной циркуляционной зоне или над ней при первом по потоку
  узком здании

43. В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд(x1(6Hзд

                                    [pic]

                            [pic]    (2.3.3.6 а)

                                    [pic]

44. В межкорпусной циркуляционной зоне при 6Hзд(x1(10Hзд

                                    [pic]

                          [pic]         (2.3.3.6 б)

                                   [pic];


      За расчетное принимают направление ветра, перпендикулярное продольной
стороне здания. При продольном направлении ветра концентрации вредных
веществ будут меньше, ориентировочно их можно определить по формулам _____
      При действии линейных источников (аэрационных фонарей, ряда близко
расположенных шахт и труб) концентрации вредных веществ в единой,
заветренной или межкорпусной циркуляционной зоне достаточно рассчитать для
любой точки зоны, так как ониодинаковы в пределах каждой зоны.
      При действии точечных источников концентрации вредных веществ
рассчитывают на оси их факела х, где они будут наибольшими.
      Понижающие коэффициенты S, S1, S2, S3 и S4, вводимые при выборе мест
воздухозаборов и решении других задач, связанных с определением
концентраций, находят по графику на рис. __ или подсчитывают по формулам:

                           [pic]        (2.3.4 а)

                           [pic]        (2.3.4 б)

                         [pic]            (2.3.4 в)

                           [pic]        (2.3.4 г)

                               [pic](2.3.4 д)

      При расчете концентрации вредных веществ за вторым и последующими
зданиями по направлению ветра поступление вредных веществ определяют с
учетом расстояния x по оси факела и расстояния y, перпендикулярного оси
факела.

3. Описание  программной реализации математической модели


                  3.1. Общее описание программого продукта

      После запуска программы перед пользователем появляется вертикальное
меню, которое состоит из следующих пунктов:

       1. “Исходные данные”;

       2. “Результат”;

       3. “О программе”;

       4. “Выход”.


      Пункт “Исходные данные” предназначен для ввода начальных данных,
таких как:
тип источника- точечный или линейный;
тип здания - группа или отдельно стоящее (анализ того узкое оно или  широкое
происходит в программе);
размеры здания - длина, ширина и высота;
параметры источника(трубы) - высота и местоположение;
межкорпусное расстояние - можно  ввести  только  если  была  выбрана  группа
зданий, минимально возможное межкорпусное расстояние  равно  высоте  первого
по ходу ветра здания (весь контроль выполняется программой);
скорость ветра - принято задавать равной 1м/c;
характеристики выбросов - расход газовоздушной смеси  и  количество  вредных
веществ;
место  расчета   -   место   определения   концентрации   вредных   веществ.
Пользователь задает интервал по направлению ветра и  шаг  расчета,  а  также
интервал и шаг расчета по перпендикуляру к направлению ветра.

ВНИМАНИЕ!!! При работе с программой следует помнить, что за начало отсчета
принята наветренная сторона здания! Следовательно, при задании параметров
источника загрязнения и места определения концентрации следует, если
требуется, проебразовать соответствующие данные к виду необходимому для
работы программы!

Пункт “Результат” приводит аглоритм работы в действие. В данном пункте
можно выбрать порядок вывода результата – на дисплей или в файл, имя
которого задается пользователем.

Пункт “О программе” содержит информацию о наименовании и версии
программного продукта, а также информацию о разработчике данного ПО.

Пункт ”Выход” позволяет завершить работу с программой и выйти в DOS.

                  3.2.  Руководство по работе с программой

                             Клавиши для работы:

Перемещение по пунктам меню - стрелки влево и вправо;
Перемещение в поле радиокнопки - SPACE;
Перемещение по полям ввода и кнопкам - TAB, SHIFT+TAB, CTRL-стрелка
влево/вправо;
Ввод значения - ENTER;
Просмотр таблицы разультатов - стрелки влево и вправо;
Выход из пункта меню “Исходные данные” - ESC;
Отказ от введенных значений - ESC.



смотреть на рефераты похожие на "Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких источников"