Расчет рассеивания в атмосфере выбросов вредных веществ

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина»

Институт Материаловедения и Металлургии

Кафедра теплофизики и информатики в металлургии

 

 

 

 

 

 

 

ОТЧЕТ

По практической работе №1:

«Расчет рассеивания в атмосфере выбросов вредных веществ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент гр. МТ-151907                                                                               А. В. Кузанкин

Преподаватель: к.т.н., доцент                                     Б.П. Юрьев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2015 
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Определить поля концентрации примесей в приземном слое в процессе их рассеивания от одиночного высотного источника и оценить влияние на этот процесс характеристик источника и гидрометеорологических условий.

 

Исходные данные

Вариант	Н, м	Д, м	tг, oC	tв, oC	V1,тыс., м3/ч		1, м/с	2, м/с
12	130	7,2	95	22	28,2	98	3	7

 

– высота источника выброса над уровнем земли Н (130), м;

– диаметр устья источника выброса Д (7,2), м;

– температура выброса на уровне устья tг, (95), oC;

– средняя температура атмосферного воздуха в наиболее жаркий месяц года в

   данном районе t в, (22)oC ;

–концентрация вредного вещества в выбросе Zo (100), мг/м3;

– объем выброса V1, (28200) м3/ч;

–коэффициент температурной  стратификации атмосферы А (160),

   (с2/3мг ·град1/3)/ год;

–коэффициент эффективности очистки выброса от вредных веществ ;

– расстояние от источника выброса по оси факела (1000, 3000, 5000,

   7000,10000, 15000), м;

–признак вида вредного выброса Е(0);

– скорость ветра (1,2,3,4,5,6,7), м/c.

 

 

 

 

 

 

 

РЕШЕНИЕ:

Определим величину предельной максимальной приземной концентрации  вредных веществ Сm.

     

Имеем: A=160;

              M=Zo V1 (г/с):  Zo=100 (мг/м3)=0,1 (г/м3);

                                      V1=28,2 (м3/ч)

Значит, M=0,1*53,3=5,33 (г/с)

Вычислим коэффициент m:

Определим параметр :

, где  отсюда (м/с),

Тогда 

Исходя из вычислений получаем:

Найдем параметр 

  Так как , то принимаем n=1

Определим безразмерный коэффициент F:

Если ƞ =51% (т.е <75%) , то F=3, где – коэффициент эффективности газоочистной установки.

      Вычислим концентрацию Сm.

0,0096 (мг/ м3)

 

Вычислим расстояние xm от источника по оси факела, на котором  концентрация Сm максимальна

          Т.к  , то

(м)

          Т.к  , то

Значит  (м)

Найдем максимум приземной концентрации  вредных выбросов  при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра, отличающейся от скорости ветра на оси факела:

 (мг/м3)

Опасная скорость ветра зависит  от параметра :

     Т.к >2,  то (м/с)

 

     Т.к  >2,  то 4,835 (м/с)

 

Пусть (м/с), тогда / m=1/4,835=0,206

      Т.к / <1, то

(м/с): =2/4,835= 0,964

      Т.к / <1, то

(м/с): =3/4,835=1,446

     Т.к  / > 1, то

(м/с): =4/2,075=1,928

     Т.к  / > 1, то

 

(м/с): =5/2,075= 2,407

     Т.к / > 1, то

(м/с): =6/2,075=2,892

     Т.к  / > 1, то

(м/с): =7/2,075= 3,373

     Т.к  / > 1, то

Находим максимум приземной концентрации:  (мг/м3)

 => (мг/м3)

=> (мг/м3)

=> (мг/м3)

=> (мг/м3)

=> (мг/м3)

 => (мг/м3)

 => (мг/м3)

 

Построим  график:

по оси Х откладываем скорость от 1 до 7 м/с, а по оси ординат концентрацию Сm.v (мг/м3)

Определим расстояние , на котором при скорости ветра и неблагоприятных метеорологических  условиях  приземная концентрация вредных  выбросов   достигает максимального значения.

1 (м/с), 2,075 (м/с),

   Т.к   0,25 , то p

Значит, (м)

       Вычислим величину приземной концентрации вредных выбросов в зависимости от расстояния по  оси факела  выброса от источника.

Принимаем 1000 м, 591 м, / 1000/591=1,69;

 т.к 1< / , то

Тогда

(мг/м3 )

Принимаем x=3000 м, 591 м, / 3000/591=5,076;

т.к 1< / , то 0,26

Тогда

(мг/м3 )

Принимаем x=5000 м, 591 м, / 5000/591=8,46;

т.к , то

Тогда

(мг/м3 )

 

 

Принимаем x=7000 м, 591 м, / 7000/591=11,844;

т.к , то

Тогда

(мг/м3 )

Принимаем x=10000 м, 591 м, / 10000/591=16,92;

т.к , то

Тогда

(мг/м3 )

Принимаем x=15000 м, 591 м, / 15000/591=25,38;

т.к , то

Тогда

(мг/м3 )

Строим график в координатах: по оси расстояния 1000 м и до 15000 м,  а по оси ординат - (мг/м3) :

Вычислим величину приземной  концентрации на расстоянии в направлении нормали к оси факела:

, где 

Пусть =1000 м, y=0: S2=1;

Сy =Cx=0,013

y=100: S2=

Сy =0,9199*0,013=0,0112

y=200: S2=

Сy =0,7163*0,013=0,0093

y=300: S2=

Сy =0,4638*0,013=0,006

y=500: S2=

Сy =0,1168*0,013=0,0015

 

Выполняя остальные вычисления получаем:

Расстояние по оси X. м	Расстояние по оси Y, м	Скорость ветра 1 м/с
3000	0	0,00544
3000	100	0,00539
3000	200	0,00525
3000	300	0,00501
3000	500	0,00432
5000	0	0,00246
5000	100	0,00245
5000	200	0,00243
5000	300	0,00239
5000	500	0,00226
10000	0	0,00045
10000	100	0,00045
10000	200	0,00044
10000	300	0,00044
10000	500	0,00043
15000	0	0,00021
15000	100	0,00021
15000	200	0,00021
15000	300	0,00021
15000	500	0,00020

 

 

 

 

Построим график: по оси x откладываем 0 м, 100 м, 200м, 400м, 500м, а по оси ординат , мг/м3:

 

Вывод по работе:

В процессе выполнения лабораторной работы, мы ознакомились с методами расчета концентрации загрязняющих веществ атмосферы, т.е. слоем атмосферы, которым мы дышим, что является для нас очень важным, по причине того, что определённые выбросы очень токсичны, поэтому необходимо заранее знать, будет ли это приемлемо для человека или придется предпринимать меры.

   Из расчетов и графиков можно сделать вывод, что для уменьшения приземной концентрации примесей требуется увеличение высоты источника выброса и/или увеличение его диаметра.