Понятия, принятые в действующей

природоохранной нормативно-технической докумен­тации

В области защиты атмосферы от загрязнения

 

Источник выделения загрязняющих веществ – объект, в котором происходит образование загрязняющих веществ. Например, это может быть установка, аппарат, устройство, ёмкость для хранения, двигатель, свалка отходов и т.п.

Источники загрязнения атмосферы (источники выброса) – объекты различных размеров и конфигураций, от которых загрязняющее вещество поступает в атмосферу (труба, вентиляционная шахта, аэрационный фо­нарь, открытая стоянка транспорта и т.п.).

Все источники загрязнения атмосферы классифицируются следующим образом (см. рис. 2.1).

 

Передвижной источник – это источник, не занимающий постоянное место на территории предприятия (транспортные средства, передвижные компрессоры и дизель - генераторы электросварки и т.п.).

 

Стационарный источник – источник, имеющий постоянное место в пространстве относительно системы координат предприятия (труба котель­ной, открытые фрамуги цеха и т.д.).

 

Неорганизованный источник – источник загрязнения, осуществляю­щий выброс в виде ненаправленных потоков газа, в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неэффективной работы сис­тем по отсосу газов в местах загрузки или хранения про­дукта, а также пылящие отвалы, открытые ёмкости, стоянки, площадки малярных работ и т.п.

 

Организованный источник – источник, загрязнения которого выбра­сываются через специально сооруженные устройства (трубы, газоходы, вентиляционные шахты).

 

Точечный источник – источник в виде трубы или вентиляционной шахты (трубы круглого, квадратного, прямоугольного сечения и т.п.), раз­мерами которого в плане (на виде сверху) можно пренебречь.

 

Линейный источник – это источник в виде канала (щели) для выхода загрязненного газа (воздуха) с поперечным сечением, имеющим значитель­ную протяженность (длину), которая в несколько раз больше, чем ширина (высота).

Плоскостной источник – источник, имеющий значительные геомет­рические размеры площадки, по которой относительно равномерно проис­ходит выделение загрязнений.

 

Подфакельная зона – зона, расположенная от источника в направле­нии действия ветра. В данной лабораторной работе исследуется приземная концентрация загрязняющего вещества, выбрасываемого из одиночного источника, на оси подфакельной зоны.

 

Приземная концентрация С, мг/м³ – концентрация, замеряемая на высоте 2 м от поверхности земли в исследуемой точке при нормальных условиях (20°С и 760 мм. рт. ст,)

 

Высота источника Н, м – расстояние от его вершины до поверхности земли в месте его установки.

 

Диаметр источника D, м – внутренний диаметр его выходного сечения при круглой форме или наибольший внутренний размер выходного сечения (при другой форме).

 

Скорость ветра U, м/с – среднемассовая скорость движения воздуха, считается постоянной по высоте и расстоянию от источника.

 

Скорость выхода смеси V_смес, м/с – среднемассовая скорость в выходном сечении сопла источника.

 

Интенсивность (мощность) выброса М, мг/с – масса загряз­няющего вещества в мг, выбрасываемая за одну секунду из источника.

 

Температура смеси Тсм, °С – температура газовой смеси в выходном сечении сопла источника.

 

Температура воздуха Твозд, °С – температура окружающего воздуха.

Выполнение лабораторной работы

Подготовка к выполнению лабораторной работы.

1.1. Внимательно ознакомиться с теоретическим материалом.

1.2. Получить у преподавателя задание (исходные данные), которые занести в таблицу 1.

Таблица 1.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Наименование	Обозначение	Размерность	Числовые значения
Температура смеси	Тсм	°С
Температура воздуха	Твозд	°С
Высота источника	Нист	м
Диаметр источника	Dист	м
Скорость выхода смеси	Vсмес	м/с
Интенсивность выброса	Mвыбр	мг/с

 

1.3. Включить компьютер и запустить программу моделирующую процесс рассеивания выбросов открыв папку Лаб.1,2.

 

Программа реализует стандартную математическую модель рассеивания выбросов в атмосфере, разработанную Госкомгидрометом и изложенную в общесоюзном нормативном документе ОНД – 86. Программа строит графические зависимости концентрации вредных веществ С от расстояния Х до источника выбросов при опасной скорости ветра U_м – сплошная линия зелёного цвета и при произвольных скоростях ветра U₁ и U₂ соответственно сплошные линии синего и красногоцвета, а так же рассчитывает значение максимальной концентрации С_мU ирасстояние от источника до точки с максимальной концентрацией Х _мU для этих скоростей при исследуемых параметрах источника и атмосферы.

 

 

При запуске программы на экране монитора появится рабочее поле программы, состоящее из трех частей. На верхней половине программа отображает графики зависимости концентрации вредных веществ С от расстояния Х до источника выбросов. В нижней левой части экрана находится поле для ввода исследуемых параметров источника и параметров атмосферы. В нижней правой части экрана находится поле полученных расчетом значений С_м, Х_м, U_м, а так же значений С_U, Х_U при произвольных значениях U₁ и U₂ соответственно.

2. Определение концентрации вредных веществ С_м и расстояния Х_м до источника выбросов при опасной скорости ветра U_м.

2.1. Ввести в программу поочерёдно все данные в соответствии с вариантом задания полученного от преподавателя.

2.2. По команде «РАСЧЕТ» на экране появятся графическая зависимость концентрации вредных веществ С_м от расстояния Х_м до источника выбросов при опасной скорости ветра U_м – сплошная линия зелёного цвета, а нижней правой части экрана высветятся их числовые значения (зеленым цветом).

2.3. Занести полученные числовые значения в таблицу 2.

 

 

Таблица 2.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
Наименование	Обозначение	Числовые значения
Опасная скорость ветра,м/с	Uм
Максимальная приземная концентрация при опасной скорости ветра,мг/м3	См
Расстояние от источника до точки максимальной приземной концентрации при опасной скорости ветра, м	Хм

 

 

 

3. Определение скорости задувания U_зад, концентрации вредных веществ С_мUзад и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мUзад при U_зад

3.1. Скорость задувания U_зад находится косвенным путем. Подбираем скорость U₂ таким образом, чтобы расстояние от источника выбросовдоточки максимальной концентрации X_мU2 было равновысоте источника H (допуск – 5%). Полученное численное значение U₂ и будетскоростью задувания U_зад. Значения U_зад, С_мUзад, Х_мUзад занести в таблицу 3.

 

Таблица 3

.

РЕЗУЛЬТАТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
Наименование	Обозначение	Числовые значения
Скорость задувания,м/с	Uзад
Максимальная приземная концентрация при скорости задувания,мг/м3	СмUзад
Расстояние от источника до точки максимальной приземной концентрации при скорости задувания, м	ХмUзад

3.2. Заэскизировать и нанести на один график (с экрана монитора) для дальнейшего внесения эскиза в отчет графические зависимости концентрации вредных веществ С_U от расстояния до источника выбросов Х_U при опасной скорости ветра U_м и при скорости задувания U_зад .

На графиках нанести числовые значения характерных точек (С_м и Х_м для скоростей U_м и U_зад).

3.3. По пунктам 2 и 3 провести анализ и сделать выводы.

4. Определение зависимости максимальной концентрации вредных веществ С_мU и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мU от скорости ветра U при заданных параметрах источника.

 

4.1. Последовательно изменяя в программе скорость ветра U₁ в диапазоне от 0,5 до 8 м/с (согласно табл.4) определить максимальную приземную концен­трацию вредных веществ С_мU и расстояние до источника выбросов Х_мU для каждой скорости. Остальные параметры источника устанавливаем в соответствии с вариантом задания.

 

Примечание: Так как ниже скорости задувания программа работает некорректно, первая экспериментальная точка – ближайшая большая к скорости задувания.

 

4.2. Полученные значения С_мU и Х_мU занести в таблицу 4.

Таблица 4.

 

U, м/с	0,5	1,0	1,5		2,5
СмU, мг/м3
ХмU, м

 

Примечание: При заполнении таблицы полученные числовые значения ок­ругляем С_{м U} до сотых долей, а Х_{м U} до целых единиц.

 

4.3. Построить графики зависимости максимальной концентрации вредных веществ С_м = f (U) и расстояния до источника выбросов Х_м = f (U) от скорости ветра U при заданных параметрах источника,совместив оба графика по оси U.

4.4. На полученных графиках нанести значения С_м, Х_м и С_мUзад, Х_мUзад .

 

4.5. По пункту 4 провести анализ и сделать выводы.

 

5. Определение зависимости опасной скорости ветра U_мVсм, максимальной концентрации вредных веществ С_мVсм и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мVсм от скорости истечения смеси из источника V_см при заданных параметрах источника.

 

5.1. Последовательно изменяя в программе скорость истечения смеси из источника V_см в диапазоне от 1 до 30 м/с определить опасную скорость ветра U_мVсм, максимальную приземную концен­трацию вредных веществ С_мVсм и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мVсм (значения зеленого цвета).

 

Примечание: Остальные параметры источника устанавливаем в соответствии с вариантом задания.

 

5.2. Полученные значения U_мVсм, С_мVсм, Х_мVсм занести в таблицу 5.

 

Таблица 5

 

Vсм, м/с	1,0	2,0	5,0	10,0	20,0	30,0
UмVсм, м/с
СмVсм, мг/м3
ХмVсм, м

.

5.3. Построить графики зависимости опасной скорости ветра U_м = f (V_см), максимальной концентрации вредных веществ С_м = f (V_см) и расстояния до источника выбросов Х_м = f (V_см) от скорости истечения смеси из источника V_см совместив графики по оси V_см.

 

5.4. Провести анализ полученных результатов и сделать соответствующие выводы.

 

6. Определение зависимости опасной скорости ветра U_мМ, максимальной концентрации вредных веществ С_мМ и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мМ (при опасной скорости ветра) от и нтенсивности выброса смеси Mвыбр при заданных параметрах источника.

 

6.1. Последовательно изменяя в программе интенсивности выбросасмесиисточника Mвыбр в диапазоне от 500 до 20 000 мг/с определить опасную скорость ветра U_мМ максимальную приземную концен­трацию вредных веществ С_мМ и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мМ (значения зеленого цвета).

 

Примечание: Остальные параметры источника устанавливаем в соответствии с вариантом задания.

 

6.2. Полученные значения занести в таблицу 6.

Таблица 6

 

Mвыбр, мг/с		1 000	5 000	10 000	15 000	20 000
UмМ, м/с
СмМ, мг/м3
ХмМ, м

 

6.3. Построить графики зависимости опасной скорости ветра U_м = f (Mвыбр), максимальной концентрации вредных веществ С_м = f (Mвыбр) и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_м = f (Mвыбр) от интенсивности выбросасмесиисточника Mвыбр совместив графики по оси Mвыбр.

 

6.4. Провести анализ полученных результатов и сделать соответствующие выводы.

 

 

7. Определение зависимости опасной скорости ветра U_мD, максимальной концентрации вредных веществ С_мD и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мD (при опасной скорости ветра) от диаметра источника D при заданных параметрах источника.

 

7.1. Последовательно изменяя в программе диаметр источника D в диапазоне от 2,0 до 7,0 м определить опасную скорость ветра U_мD, максимальную приземную концен­трацию вредных веществ С_мD и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мD (значения зеленого цвета).

 

Примечание: Остальные параметры источника устанавливаем в соответствии с вариантом задания.

 

7.2. Полученные значения занести в таблицу 7.

 

Таблица 7

 

D (м)
UмD, м/с
СмD, мг/м3
ХмD, м

 

7.3. Построить графики зависимости опасной скорости ветра U_м = f (D), максимальной концентрации вредных веществ С_м = f (D) и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_м = f (D) от диаметра источника D, совместив графики по оси D.

 

7.4. Провести анализ полученных результатов и сделать соответствующие выводы.

 

8. Определение зависимости опасной скорости ветра U_мН, максимальной концентрации вредных веществ С_мН и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мН (при опасной скорости ветра) от высоты источника Н при заданных параметрах источника.

8.1. Последовательно изменяя в программе высоту источника Н в диапазоне 90...240 м определить опасную скорость ветра U_мН, максимальную приземную концен­трацию вредных веществ С_мН и расстояния от источника выбросов до точки максимальной приземной концентрации Х_мН (значения зеленого цвета).

 

Примечание: Остальные параметры источника устанавливаем в соответствии с вариантом задания.

 

8.2. Полученные значения занести в таблицу 8.

Таблица 8

 

Н (м)
UмН (м/с)
СмН (мг/м3)
ХмН (м)
К

 

8.3. Построить графики зависимости опасной скорости ветра U_м = f (Н), максимальной концентрации вредных веществ С_м = f (Н) и расстояния до источника выбросов Х_м = f (Н) от высоты источника Н совместив графики по оси Н.

8.4. Рассчитать коэффициент разбавления К в зависимости от высоты трубы Н по формуле

 

где C_ист – исследуемая приземная концентрация источника выбросов:

где Q – объёмный расход смеси через устье трубы, м³ / с;

M – интенсивность выбросов, мг / с.

Без приведения к нормальным условиям, упрощенно

Q = V_см S_устья ; где S_устья = π D ² / 4 (м²)

8.5. Построить график зависимости коэффициента разбавления К от высоты трубы К = f (Н).

8.6. Провести анализ полученных результатов и сделать соответствующие выводы.

 

Форма отчета

 

Отчёт оформляется на отдельных стандартных листах бумаги формата А4 с указанием на титульном листе фамилии и инициалов, № группы, названия работы, фамилии и инициалов преподавателя в соответствии с требованиями стандарта СТО СГАУ 020684 10-004 2007 «Общие требования к учебным текстовым документам».

Внести в отчёт цель лабораторной работы и некоторые теоретические вопросы, касающиеся непосредственного выполнения работы.

По каждому исследованию обозначить поставленную задачу.

Все результаты проведенных исследований представить в виде табличного и графического материала.

По каждому исследованию провести анализ полученных результатов и сделать соответствующие выводы.

По результатам проведенных исследований дать предложения по снижению приземной концентрации загрязнения атмосферного воздуха в процессе рассеивания промышлен­ных выбросов в подфакельной зоне стационарного одиночного источника.

Подготовиться к отчёту по лабораторной работе (см. список вопросов для самопроверки).

 

22

Контрольные вопросы

1. Что такое одиночный точечный источник?

2. Что такое подфакельная зона? Ее ось?

3. Что такое приземная концентрация?

4. Что такое опасная скорость ветра?

5. Что такое скорость задувания?

6. Каковы преимущества и недостатки метода рассеивания выбросов?

7. Под действием, каких факторов происходит рассеивание выбросов?

Варианты заданий

№	Нист (м)	Dист (м)	Vсмес (м/с)	Mвыбр (мг/с)	Тсмеси °С	Твозд °С	Примечание

Учебное издание