Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере от точечного незатененного источника выброса

совершенствование системы управления природоохранной деятельностью на промышленных предприятий.

Круг проблем и пути их решения лежат в области рационального потребления природных ресурсов, защиты атмосферы, водоемов и водотоков, почвы, селитебных зон и мест обитания животных от негативного воздействия автотранспортного комплекса, создания замкнутых промышленно утилизационных технологий транспортной деятельности.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

кафедра “Экология и рациональное использование водных ресурсов”

Расчётно-графическая работа

по дисциплине “Охрана окружающей среды”

РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В  АТМОСФЕРЕ ОТ ТОЧЕЧНОГО НЕЗАТЕНЕННОГО ИСТОЧНИКА ВЫБРОСА

Выполнил                                                                                         Проверил студент гр. СП-51                                                                            доцент                                                                                                                                                                                                                                        

Гомель 2003

Содержание

                                                                                                                                                                                        Стр.                     

Введение                                                                                                              2

Исходные данные                                                                                               3                                                                                                                 

1 Расчёт максимальной приземной концентрации                                                 4

2 Расчёт расстояния, на котором достигается максимальная                                5

приземная концентрация

3 Расчёт приземной концентрации загрязняющих веществ на                             6

различных расстояниях от источника              

4 Расчёт концентрации загрязняющих веществ на различной                              7

высоте от поверхности земли                

5 Расчёт концентрации загрязняющих веществ при различных                         7

скоростях ветра                                  

6 Расчёт предельно допустимых выбросов предприятий                                    8                     

7 Расчет минимально необходимой степени очистки выбросов                         9

загрязняющих веществ

8 Построение поля концентрации с учетом розы ветров                                     9

Графики 

1 Зависимость концентрации загрязняющих веществ от расстояния                 10 до источника              

2 Зависимость концентрации загрязняющих веществ от высоты от                  11

поверхности земли             

4 Поле концентрации загрязняющих веществ с учетом розы ветров                 13

Выводы                                                                                                               14

Литература                                                                                                         

Исходные данные

I.  Состав выбросов:

1. Аммиак  16 ^тыс. т/_год. .

2. Оксид азота  –25  ^г/_с.

3. ПДК среднесуточная:

Оксид азота  - ПДК=0,06 мг/м³;

Аммиак ПДК=0,04 мг/м³.

4. ПДК максимальная разовая:

Оксид азота  - ПДК=0,6 мг/м³;

оксид углерода ПДК=0,2 мг/м³.

5. С_ф=0,6 ПДК

II. Характер источника:

1. Диаметр трубы – 0,7 м.

2. Высота трубы - 22 м.

3. Скорость выхода газовоздушной смеси – 3,7 ^м/_с.

4. Температура газовоздушной смеси - 107 ^оС.

5. Температура окружающей среды - 21^о С.

Параметры рельефа

1.  Высота или глубина препятствия h_o=31 м

2.  Полуширина гряды гребня ложбины а₀=279 м

3.  Расстояние от середины препятствия х_о=398 м

1 Расчёт максимальной приземной концентрации

загрязняющих веществ

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м, мг/м³, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_м, м, от источника и определяется по формуле:

                                        

где  А=160 - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;                   

           М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единцу времени, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вреных веществ в атмосферном воздухе;

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н - высота источника выброса над уровнем земли, м;

DТ - разность между температурой выбрасываемой воздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, ^оС;

V - расход газовоздушной смеси, м³/с.

                                           ,   (2)

где D - диаметр устья источника выброса, м;

w - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса,  ^м/_с.

.

Значение безразмерного коэффициента F принимаем равным:

- для газов  F  =1.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, V_m: 

f= ,  (3)

               

Находим значения коэффициентов f, V_m:

 

Коэффициент m определяется по формуле:

n=3- ,   (6)

n=3-=1.35 .    

Определяем значения максимальной концентрации.

-для оксида углерода

,          

-для диоксида азота

     

2 Расчёт расстояния, на котором достигается максимальная

   приземная концентрация

Расстояние Х_м, м, от источника выброса, на котором приземная концентрация С, мг/м³, при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения и определяется по формуле

где d - безразмерный коэффициент, определяемый по формуле:

d=4.95 V_m (1+0.28)  , (8)

d=

Определяем расстояния Х_м :

-для оксида углерода

;

-для диоксида азота

3 Расчёт приземной концентрации загрязняющих веществ на

   различных расстояниях от источника

При опасной скорости ветра U_м приземная концентрация вредных веществ С, ^мг/м³, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х, м, от источника выброса определяется по формуле:

где S₁ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения X/Х_м и коэффициента F.

При      X/X_m1           S₁=, (10.1)

при 1<X/X_m8          S₁=, (10.2)

при        X/X_m>8     

- для газов  S₁=  , (10.3)

q_з=  . (11)

Вычисленные значения S_1оа; S_1з; С_oa; С_з; q_oa;q_з представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Расчет приземной концентрации загрязняющих веществ на различных расстояниях от источника

4. Расчёт концентрации загрязняющих веществ на различной

высоте от поверхности земли

Для определения концентрации загрязняющих веществ по высоте необходимо определить опасную скорость ветра U_м.

Т.к. 0.5<V_m2, то U_м=V_m=1.15 м/с.

Значение  концентрации загрязняющих веществ С_y, на расстоянии Y, м, по перпендикуляру к оси факела определяется по формуле:

С_y=S₂C_m  , (12)

где S₂ – безразмерный коэффициент, зависящий от значения опасной скорости ветра  и отношения Y/X_m. 

Коэффициент S₂ определяется по формуле:

S₂= . (13)

Вычисленные значения S_2оа; S_2з; С_yoa; С_yз; q_oa;q_з представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Расчет концентрации загрязняющих веществ на различных высотах

Y	Y/Xm1	Y/Xm2	S21	S22	Cy1	Cy2	q1	q2
0	0	0	1	1	2,43	49,13	40,5	1228,25
20	0,136054	0,136054	0,006227	0,607626	0,015132	29,85269	0,252198	746,3172
40	0,272109	0,272109	0,001343	0,188347	0,003263	9,253465	0,054384	231,3366
60	0,408163	0,408163	0,00037	0,040163	0,0009	1,973221	0,014996	49,33054
80	0,544218	0,544218	0,000103	0,009286	0,00025	0,456231	0,00417	11,40577
100	0,680272	0,680272	3,19E-05	0,002674	7,75E-05	0,131379	0,001292	3,284471
120	0,816327	0,816327	1,14E-05	0,000934	2,78E-05	0,045869	0,000463	1,14672
140	0,952381	0,952381	4,67E-06	0,000378	1,14E-05	0,018588	0,000189	0,464689
160	1,088435	1,088435	2,13E-06	0,000172	5,17E-06	0,008448	8,62E-05	0,211189
180	1,22449	1,22449	1,06E-06	8,55E-05	2,57E-06	0,0042	4,29E-05	0,105004
200	1,360544	1,360544	5,65E-07	4,57E-05	1,37E-06	0,002244	2,29E-05	0,056103
220	1,496599	1,496599	3,2E-07	2,59E-05	7,77E-07	0,001272	1,3E-05	0,031788
240	1,632653	1,632653	1,9E-07	1,54E-05	4,62E-07	0,000756	7,7E-06	0,018912
260	1,768707	1,768707	1,18E-07	9,55E-06	2,86E-07	0,000469	4,77E-06	0,011724
280	1,904762	1,904762	7,55E-08	6,13E-06	1,84E-07	0,000301	3,06E-06	0,007528
300	2,040816	2,040816	5E-08	4,06E-06	1,21E-07	0,000199	2,02E-06	0,004982

5 Расчет концентрации загрязняющих веществ при различных скоростях ветра

Максимальные значения приземной концентрации С_mu, ^мг/м³, при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра U, м/с, отличающейся от опасной скорости ветра U_м, ^м/_с, определяется по формуле

C_mu= , (14)

где r – безразмерный коэффициент, зависящий от отношения U/U_m.

При U/U_m1        r=0.67(U/U_m)+1.67(U/U_m)²-1.34(U/U_m)³ , (15.1)

при U/U_m>1                 r=  .  (15.2)

Вычисленные значения r, C_muoa,C_muз, q_oa,q_з  представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Расчет концентрации загрязняющих веществ при различных скоростях ветра

u	u/um	r	Cmuoa	Cmuз	qoa	qз
0,7	0,608696	0,724371	1,760221	35,62456	29,33702	237,4971
1,15	1	1	2,43	49,18	40,5	327,8667
2	1,73913	0,826842	2,009227	40,66411	33,48712	271,0941
3	2,608696	0,601919	1,462664	29,60238	24,37773	197,3492
4	3,478261	0,459311	1,116126	22,58892	18,6021	150,5928
5	4,347826	0,367843	0,893859	18,09052	14,89764	120,6035
6	5,217391	0,305558	0,742505	15,02732	12,37508	100,1822
7	6,086957	0,260813	0,633776	12,82679	10,56294	85,51196
8	6,956522	0,227263	0,55225	11,17681	9,204166	74,51208

5.  Анализ влияния рельефа на максимальную приземную концентрацию