Зависящий от температурной стратификации атмосферы

Рассеивающие свойства атмосферы при неблагоприятных метеоусловиях, т.е. при условиях, отвечающих максимуму концентраций, определяются климатической зоной РФ и приведены в таблице 26.

Таблица 26

Значение коэффициента

Географические районы РФ	А
Читинская область, Бурятия
Для районов РФ южнее 50о с.ш.; для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа; для азиатской территории РФ, Дальнего Востока, остальной территории Сибири
Для Европейской территории РФ и Урала от 50 до 52о с.ш. (за исключением центра ЕТ)
Европейская территория РФ и Урала севернее 520 с.ш. (за исключением центра ЕТ)
Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, Ивановская области

Коэффициент F, учитывающий скорость

Оседания вредных веществ в атмосфере

Интенсивность оседания вредных веществ зависит:

- от скорости оседания частиц;

- турбулентности;

- скорости ветра;

- размеров частиц и т.д.

Таблица 27

Значение безразмерного коэффициента

Наименование
Газы, мелкодисперсные аэрозоли (пыли, золы и т. п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна 0
Мелкодисперсные аэрозоли (кроме указанных выше) при коэффициенте очистки: - не менее 90%; - от 75 % до 90%; - менее 75%; - при отсутствии очистки	2,50

Коэффициенты m и n, учитывающие

Подъем факела под трубой

Значение этих коэффициентов определяются по вспомогательным величинам, вычисляемым в свою очередь по конструктивным параметрам:

(69)

(70)

(71)

(72)

Коэффициент m определяется по формуле:

при (73)

при (74)

В случаях, когда f_в < f <100, коэффициент m вычисляется при

f = f_{в .}

Коэффициент n при f <100 определяется в зависимости от :

а) = 1 при ;

б) при

Для холодных выбросов ( ) расчет приземной концентрации выполняется по формуле (67), в которой

(75)

 

 

Для предельно малых опасных скоростей ветра, когда , или , приземные концентрации рассчитываются по формуле

, где (76)

при ; ;

при ; .

9.1.2.5. Расстояние X_м от источника до

Координаты максимума концентраций

Для горячих источников расстояние X_м (м) от источника выбросов до точки, в которой приземная концентрация С (мг/м³) при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения С_м, определяется по формуле

, где (77)

безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

при ; (78)

при ; (79)

при . (80)

Для холодных источников при f >100 значение коэффициента d находится по формулам:

при < 0,5;(81)

при ; (82)

при ; (83)

9.1.2.6. Опасная скорость ветра U_м

Как показали исследования, при прочих равных условиях приземная концентрация достигает своего максимума С_м при некоторой, получившей название опасной скорости ветра U_м (м/с). При больших и меньших скоростях концентрации снижаются.

Поскольку скорость ветра с высотой увеличивается, принято измерять ее на отметке 10 м.

Для горячих источников в случае f < 100 опасная скорость ветра определяется по формуле:

при ; при ; (84)

при (85)

Для холодных источников в случае f ³100:

при ; при ; (86)

при (87)

Предельно допустимый выброс

Вредных веществ в атмосферу (ПДВ)

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, чтобы выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создавали приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира (ГОСТ 17.2.3.02-78).

ПДВ (г/с) должны устанавливаться для времени года и нагрузки, сочетание которых дает максимальные приземные концентрации. Для ТЭЦ, например, это наиболее холодный период года, когда тепловые и электрические нагрузки максимальны. ПДВ устанавливается для каждой дымовой трубы и предприятия в целом.

ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случаях учета суммации вредного действия нескольких веществ.

При установлении ПДВ учитываются фоновые концентрации C _ф.

Значение ПДВ (г/с)для одиночного источника с круглым устьем в случаях C _ф < ПДК определяется для горячих источников по формуле:

, г/с (88)

Для холодных выбросов ( ), в случае f ³ 100:

, г/с (89)

Практическая часть

Цель работы заключается в расчете концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах автомобилестроительного комплекса.

Для этого используется программа расчета рассеивания концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, находящаяся в режиме открытого доступа по адресу: http://www.ond-86.narod.ru/ond-86.zip. Программа использует методику: «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, ОНД-86» [12], основные положения которой приведены в теоретическом введении к данному разделу.

Входными данными для расчета являются:

6) коэффициент температурной стратификации атмосферы;

7) коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

8) Тлет,Тзим – среднелетняя (наиболее теплого месяца) и среднезимняя (наиболее холодного месяца) температуры окр. среды;

9) среднегодовая скорость ветра;

10) повторяемость направления ветра и повторяемость направления ветра одного румба;

11) параметры расчетной области;

12) высота источника выброса;

13) диаметр устья источника;

14) расход выбрасываемых газов;

15) температура выбрасываемой газовоздушной смеси;

16) координаты расположения источника;

17) код и ПДК вредного вещества;

18) коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ атмосферном воздухе (во всех вариантах задания К_осед = 1);

19) фоновая концентрация вредного вещества (во всех вариантах задания С_фон = 0);

20) масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу.

Во всех 30 вариантах задания следует ввести одинаковые значения исходных параметров в соответствии с таблицей 28.

Таблица 28

Входные данные главного окна

№	Данные	Значение
	Коэф.стратификации атмосферы:
	Коэф. рельефа местности:
	Среднелетняя температура, °С
	Среднезимняя температура, °С	-10
	Среднегодовая скорость ветра, м/с
	Повторяемость направления ветра,%:
	Повторяемость направлений ветров одного румба, %	12,5
	DLx (Вверху, сторона расчетного квадрата), м
	DLx (Внизу, величина шага сетки), м

Остальные входные данные отличаются в зависимости от номера источника (№ пп) согласно таблице 29. Свойства веществ, содержащихся в выбросах, представлены в таблице 30.

В таблице 31 приведены номера вариантов задания. По указанию преподавателя студент выполняет расчет либо по одному источнику (столбцы 2-5), либо по двум источникам (столбцы 6-9).

Результатами расчета являются:

1) значения концентрации вредного вещества в каждой узловой точке расчетной сетки;

2) значения доли ПДК вредного вещества в каждой узловой точке расчетной сетки;

3) минимальное значение концентрации вредного вещества;

4) максимальное значение концентрации вредного вещества;

5) размер санитарно-защитной зоны для каждого источника вредных выбросов;

6) расстояние, на котором концентрация вредных веществ достигает максимального значения.

Порядок выполнения работы

Открыть программу, запустив файл <atmosfera_nk.exe>. При загрузке программы появляется главное окно (рис.5). Поля «Наименование объекта», «Код объекта», «Описание объекта» заполнить в соответствии с табл.31. Остальные поля – по таблице 28. На рис.5 и далее приведены в качестве примера данные для двух источникам 1 и 14 (табл. 29-31).

Рис.5. Главное окно с заполненными полями по источникам 1 и 14 (табл. 28).

 

Таблица 29.

Н – высота трубы (м), D – диаметр устья источника (м), V – расход выбрасываемых газов (м³/сек), T – температуры выбрасываемых газов (°С), M - масса вещества, выбрасываемого в атмосферу (г/сек)

№ пп	Код объекта	Наименование источника и его координаты	Н, м	D, м	V, м3/сек	Т, °С	Код вещества	Название вещества	М, г/сек
		Электродуговая печь	29,2	1,2	5,05			Диоксид азота	3,05577
Х=6700, У=2400		Оксид азота (П)	0,49656
	Диоксид серы	1,71435
		Галерея охлаждения		3,2	4,5			Диоксид азота	1,91203
Х=6300, У=2300		Оксид углерода (II)	1,71138
	Пыль	0,87063
		Сушило сушки форм		3,2	2,8			Диоксид азота	0,26992
Х=6500, У=2300		Оксид азота (П)	2,4126
	Диоксид серы	0,12270
		Установка для сварки	15,5	0,40	0,444			0ксид железа	0,1884
Х=3700, У=6100		Соединения Mn	0,0467
	Пыль	0,1056
		Сушильная камера		0,40	0,694			Диоксид азота	0,195934
Х=3500, У=6200		Оксид азота (П)	0,031839
	Ацетон	1,469665
		Окрасочная камера			4,8			Ацетон	0,6532
Х=3550, У=6000		Бутилацетат	0,6233
	Пыль	0,25932
		Сушильная камера		0,40	0,694			Диоксид азота	0,11494
Х=3400, У=6300		Оксид азота (П)	0,051178
	Ацетон	1,035834
		Печь газовая	20,6	1,4	3,8			Диоксид азота	0,2980
Х=7300, У=3000		Оксид углерода (II)	0,74300
	Фосфорная кислота	0,42800
		Индукционная печь	13,1		7,80			Диоксид азота	0,8964
	Оксид азота (П)	0,1456
Х=7200, У=2900		Пыль	0,1200
		Установка для сварки	16,5	0,40	0,756			0ксид железа	0,05027
Х=3800, У=6100		Соединения Mn	0,0245
	Пыль	0,282
		Участок плавки	20,5	3,00	21,0			Диоксид азота	1,172419
Х=7300, У=3100		Диоксид серы	0,155556
	Фтороводород	0,379037
		Карусельная машина ФАТА		3,2	34,85			Оксид алюминия	0,90484
	Хлороводород	13,17556
Х=7350, У=3050		Фтороводород	0,21778
		Участок литья	24,9	3,0	14,4			Диоксид азота	1,17242
Х=7400, У=3000		Хлороводород	6,5828
	Оксид углерода (II)	0,96841
		Участок литья в кокиль	25,4		72,5			Диоксид азота	3,058
	Оксид алюминия	1,13611
Х=7450, У=3150		Диоксид серы	0,47008

 

		Кокильная машина		3,2	88,5			Оксид алюминия	1,2666
Х=7400, У=3300		Хлороводород	18,116
	Фтороводород	0,29944
		Кокильная машина	42,5	3,2	77,48			Оксид алюминия	1,01463
Х=7350, У=3250		Хлороводород	14,8225
	Фтороводород	0,24500
		Печь конверторная	21,3	0,9	4,37			Диоксид азота	0,1433
Х=7700, У=3500		Оксид азота (П)	0,233
	Оксид углерода (II)	0,10750
		Тоннель насосной установки	15,5		10,4			аммиак	1,9815
	Диоксид серы	1,0417
Х=3450, У=6250		Оксид углерода (II)	0,1235
		Тоннель насосной установки	15,5		10,42			аммиак	0,2281
	Диоксид серы	1,0417
Х=3400, У=6200		Оксид углерода (II)	0,1235
		Цех окраски № 2		1,10	3,30			Диоксид азота	0,046654
Х=4400, У=5200		Ацетон	0,221166
	Бутилацетат	2,43029
		Цех окраски № 2		1,10	1,70			Диоксид азота	0,10329
Х=4350, У=5300		Ацетон	0,27677
	Бутилацетат	2,8697
		Камера сушки 7440		0,45	1,67			Диоксид азота	0,10360
Х=4800, У=5000		Оксид азота (П)	0,0168
	Ацетон	2,5667
		Металлобрабаты-вающий станок		3,35	13,2			Диоксид азота	0,1237
	аммиак	0,51332
Х=7450, У=3450		Диоксид серы	2,6120
		Цех окраски № 2		3,00	80,00			Ацетон	0,16302
Х=4600, У=5100		Бутилацетат	0,39585
	Фосфорная кислота	0,0122
		Индукционная печь		0,63	11,67			0ксид железа	1,9351
Х=7600, У=3400		Взвешенные ве-ва	0,48774
	Пыль	0,34807
		Сушило для латунной стружки	18,2	0,56	4,37			Диоксид азота	1,1038
	Оксид азота (П)	0,1964
Х=7500, У=3200		Оксид углерода (II)	0,90658
		Дробилка молотковая	22,8	0,45	3,80			Диоксид азота	0,0825
	0ксид железа	0,9153
Х=7550, У=3350		Оксид углерода (II)	0,04064
		Цех мелких серий		4,00	24,00			Диоксид азота	0,08958
Х=4500, У=5150		0ксид железа	0,16884
	Соединения Mn	0,1667
		Цех сборки рам		1,00	5,00			0ксид железа	0,0190
Х=4400, У=5400		Соединения Mn	0,1138
	Пыль	0,00607
		Термический цех		1,00	4,40			аммиак	0,012500
Х=4600, У=7000		Диоксид азота	0,88667
	Оксид азота (П)	0,014408

Примечание: Диоксид серы – это сернистый ангидрид.

Таблица 30

Код и ПДК веществ, содержащихся в промышленных выбросах источников подразделений автомобилестроительного комплекса

№ п.п.	Вещество	Формула	Код	Норматив, мг/м3	Значение норматива
	Алюминия оксид	Al2O3		ПДКсс	0,01
	Железа оксид	Fe3O4		ПДКсс	0,04
	Марганец и его соединения	Mn		ПДКмр	0,01
	Азота диоксид	NO2		ПДКмр	0,085
	Азота оксид	NO		ПДКмр	0,4
	Аммиак	NH3		ПДКмр	0,2
	Серы диоксид	SO2		ПДКмр	0,5
	Углерода оксид	CO		ПДКмр	5,00
	Хлороводород	HCl		ПДКмр	0,2
	Фтороводород	HF		ПДКмр	0,02
	Фосфорная кислота	H3PO4		ОБУВ	0,02
	Бутил- ацетат	C6H12O2		ПДКмр	0,1
	Ацетон	(CH3)2CO		ПДКмр	0,35
	Взвешенные вещества	-		ПДКмр	0,5
	Пыль	-		ПДКмр	0,3

 

Таблица 31

Номера вариантов задания

№ вари-анта	Один источник по таблице 1	Два источника по таблице 1
№	Наименование объекта	Код	Описание объекта	№№	Наименование объекта	Код объекта	Описание объекта
		Электродуговая печь		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	1,8	Производства чугунного и цветного литья	0001+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Галерея охлаждения		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	2, 15	Производства чугунного и цветного литья	0006+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Сушило сушки форм		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	3,	Производства чугунного и цветного литья	0018+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Установка для сварки		Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод	4,	Производство мостов	0020+	Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод

 

 

Продолжение таблицы 31

		Сушильная камера		Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод	5,7	Механосбо-рочное производство	0028+	Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод
		Окрасочная камера		Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод	6,	Цеха окраски	0040+	Автомобиле-строительный комплекс. АвЗ и КамПРЗ
		Сушильная камера		Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод	7, 26	Сушильные установки	0040+	Автомобиле-строительный комплекс. Авз и ЛитЗ
		Печь газовая		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	8,	Производство цветного литья	0081+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Индукционная печь		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	9,	Производство цветного литья	0088+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Установка для сварки		Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод	10,	Производство мостов	0090+	Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод

Продолжение таблицы 31

		Участок плавки		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	11,	Производство цветного литья	0090+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Карусельная машина ФАТА		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	12,	Производство цветного литья	0091+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Участок литья		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	13,	Производство цветного литья	0092+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Участок литья в кокиль		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	14,	Производство цветного литья	0093+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Кокильная машина		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	15,	Производство цветного литья	0096+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Кокильная машина		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	16,	Производство цветного литья	0098+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод

Продолжение таблицы 31

		Печь конверторная		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	17,	Цех точного стального литья	0145+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Тоннель насосной установки		Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод	18,	Автомобильный завод	0154+	Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод
		Тоннель насосной установки		Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод	19,	Автомобильный завод	0155+	Автомобиле-строительный комплекс. Автомобильный завод
		Цех окраски № 2		Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ	20,	КамПРЗ. Главный корпус	0156+	Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ
		Цех окраски № 2		Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ	21,	КамПРЗ. Главный корпус	0164+	Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ
		Камера сушки		Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ	22,	КамПРЗ. Главный корпус	0166+	Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ
		Металлобра- батывающий станок		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	23,	Производство цветного литья	0178+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод

Продолжение таблицы 31

		Цех окраски № 2		Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ	24,	КамПРЗ. Главный корпус	0181+	Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ
		Индукционная печь		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	25, 8	Производство цветного литья	0185+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Сушило для латунной стружки		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	26,	Производство точного стального литья	0189+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Дробилка молотковая		Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод	27,	Производство чугунного и стального литья	0191+	Автомобиле-строительный комплекс. Литейный завод
		Цех мелких серий		Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ	28,	КамПРЗ. Главный корпус	0218+	Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ
		Цех сборки рам		Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ	29,	КамПРЗ. Главный корпус	0220+	Автомобиле-строительный комплекс. КамПРЗ
		Термический цех		Автомобиле-строительный комплекс. АвЗ и КАМАЗ-Дизель	30,	Термический и сушильный цех	0280+	Автомобиле-строительный комплекс. АвЗ и КАМАЗ-Дизель

С помощью кнопки у окна «Файл с картой местности» по адресу, указанному преподавателем, вставить карту автомобилестроительного комплекса, выбрав файл «АвСК».

Войти в меню «Модель». Выбрать «Свойства источников». Заполнить таблицу, пользуясь данными табл. 29 (рис.6). Нажать кнопку ОК.

Рис.6. Свойства источников №№ 1 и 14.

Нажать кнопку «Свойства веществ». Заполнить таблицу, пользуясь данными табл. 30 (рис.7). Нажать кнопку ОК.

Нажать кнопку «Выбросы» («Мощность выбросов»). Ввести значения масс веществ, выбрасываемых в атмосферу на основании табл.29 (рис.8). Нажать кнопку ОК.

Нажать кнопку «Произвести расчет». При появлении иконки «Расчет завершен» нажать кнопку ОК.

Нажать кнопку «Посмотреть отчет».

Для оформления отчета по данной работе перевести в «Word» полученные результаты с заголовком «Расчет полей концентраций загрязняющих веществ в атмосфере без учета влияния застройки (в соответствии с ОНД - 86 для точечных источников)». Раздел результатов «Результаты расчета концентраций ЗВ по расчетному прямоугольнику» дополнить по каждому вредному веществу с помощью гиперссылки материалами: «объект», «вещество», «расчетные значения», «карта рассеивания». Так, для двух источников №№ 1 и 14 гиперссылки:

 

 

1. 0301-диоксид азота
2. 0304-оксид азота
3. 0330-диоксид серы
4. 0101-оксид алюминия

Рис.7. Свойства веществ в выбросах источников 1 и 14.

Рис.8. Масса веществ, выбрасываемых в атмосферу

источникам и 1 и 14.

 

Данные «таблицы значений» при оформлении работы можно не приводить по причине значительного объема. Однако, эти данные необходимы для построения по каждому загрязняющему веществу двух графиков: 1)зависимость концентрации ЗВ (ед.ПДК) от расстояния от источника по координате Х (м) в направлении «Север». Координата Y при этом не меняется; 2)зависимость концентрации ЗВ (ед.ПДК) от расстояния от источника по координате Y (м) в направлении «Запад». Координата Х при этом не меняется.

Кроме того, по данным раздела «Результаты расчетов по веществам» построить две диаграммы: 1)диаграмма «Суммарный выброс по всем источникам (г/с); 2) диаграмма «Сумма Сm (максимальная концентрация загрязняющего вещества в единицах ПДК) по всем источникам. Для источников №№ 1 и 14 диаграммы строятся по 4 веществам: диоксид азота, оксид азота, диоксид серы, оксид алюминия.

Отчет по выполненной работе включает:

1. Название работы (Расчет загрязнения атмосферы выбросами автомобилестроительного комплекса).

2. Теоретическая часть (основой является раздел 5.1).

3. Практическая часть.

Включает:

а) данные файла «Расчет полей концентраций вредных веществ в атмосфере без учета влияния застройки (в соответствии с ОНД - 86 для точечных источников)»;

б) раздел файла (а) под названием «Результаты расчета концентраций ЗВ по расчетному прямоугольнику», оформленный с помощью соответствующей гиперссылки по каждому загрязняющему веществу;

в) графики зависимости концентрации ЗВ (ед.ПДК) от расстояния от источника по каждому ЗВ в двух направлениях;

г) две диаграммы – одна по «суммарным выбросам..», другая по «сумме максимальных концентраций…»

д)выводы.

По заданию преподавателя студент может выполнить дополнительные расчеты по выявлению влияния на результаты (например, размеры санитарно-защитной зоны) варьирования в определенных пределах значений исходных данных: 1)коэффициента температурной стратификации атмосферы; 2)коэффициента рельефа местности; 3)среднелетней и среднезимней температуры; 4)повторяемости направления ветра.

 

 

Тема III. МЕТРОЛОГИЯ