Каталог :: Экология

Реферат: 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       
·      C, Cx, Cy - концентрация вредных веществ в наружном воздухе, мг/м3;
·      M - количество вредных веществ, выбрасываемых источником в атмосфесу,
мг/с;
·      k - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние возвышения устья
источника на уровень загрязнения ;
·      v - расчетная скорость ветра, принимаемая по рекомендации Главного
санитарно-эпидемиологического управления равной 1м/с;
·      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;
·      l - длина здания (размер, перпендикуларный направлению ветра), м;
·      b - ширина здания (размер вдоль направления ветра), м;
·      x - расстояние от заветренной стены здания до точки, в которой
определяется концентрация, м;
·      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;
·      b1 - расстояние в пределах крыши широкого здания от его
наветренной стороны до точки, в которой определяется концентрация, м;
·      b2 - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника
до точки, в которой определяется концентрация, м;
·      L - количество газовоздушной смеси, выбрасываемой из источника м3/с;
·      m - безразмерный коэффициент, показывающий какое количество выделяемых
источником примесей участвует в загрязнении циркуляционных зон;
·      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;
·      Hгр - предельная высота низких источников, м;
·      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:
·      для узкого отдельно стоящего здания
Нгр=0.36b3+2.5Hзд;                       (2.2.1)
·      для широкого отдельно стоящего здания
Нгр=0.36b3+1.7Hзд;                                   (2.2.2)
·      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
     ·       В единой циркуляционной зоне при 0£x£6Hзд  
                    
                      (2.3.1 а)
          ;          
     ·       Вне циркуляционной зоны за зданием при x>6Hзд
                    
                                                                       (2.3.1 б)
                      
                         2.3.2 Широкое отдельно стоящее                         
1.    В наветренной циркуляционной зоне
     ·       На крыше в наветренной циркуляционной зоне при b1£2,5Hзд
                    
                       (2.3.2.1 а)
          ;          
     ·       На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1³2,5Hзд
                    
                                                                     (2.3.2.1 б)
                      
     ·       В заветренной циркуляционной зоне при 0<x£4Hзд
                    
                                                                     (2.3.2.1 в)
                      
     ·       Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x>4Hзд
                    
                                                                     (2.3.2.1 г)
                      
2.    Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~<0,3
     ·       На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1³2,5Hзд
                    
                                                                     (2.3.2.2 а)
                    
     ·       В заветренной циркуляционной зоне при 0<x£4Hзд            
                    
      (2.3.2.2 б)    
          ;          
     ·       Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x>4Hзд
                    
                                                                     (2.3.2.2 в)
                    
3.    Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~>0,3
     ·       На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при   b1
³2,8(H-Hзд)   и   y<(H-Hзд)
                    
                                                                     (2.3.2.3 а)
                    
     ·       В заветренной циркуляционной зоне при 0<x£4Hзд            
                    
      (2.3.2.3 б)     
          ;          
     ·       Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x>4Hзд
                    
                                                                     (2.3.2.3 в)
                    
4.    В заветренной циркуляционной зоне или над ней
     ·       В заветренной циркуляционной зоне при 0<x£4Hзд
                    
     (2.3.2.4 а)    
          ;          
     ·       Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x>4Hзд
                    
                                                                     (2.3.2.4 б)
                      
                              2.3.3. Группа зданий                              
1.    В наветренной циркуляционной зоне первого по потоку широкого здания
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд<x1£4Hзд
                    
                                                                     (2.3.3.1 а)
                      
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд<x1£8Hзд
                    
                                                                     (2.3.3.1 б)
                      
2.    Вне наветренной циркуляционной зоны первого по потоку широкого здания на
крыше при H~<0,3
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд<x1£4Hзд
                    
                       (2.3.3.2 а)
          ;          
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд<x1£8Hзд
                    
     (2.3.3.2 б)    
          ;          
3.    Вне наветренной циркуляционной зоны первого по потоку широкого здания на
крыше при H~>0,3
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд<x1£4Hзд
                    
                                                                     (2.3.3.3 а)
          ;          
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд<x1£8Hзд
                    
                                                                     (2.3.3.3 б)
          ;          
4.    В межкорпусной циркуляционной зоне при первом по потоку широком здании и H
~<0,3
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд<x1£4Hзд
                    
     (2.3.3.4 а)    
          ;          
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд<x1£8Hзд
                    
     (2.3.3.4 б)    
          ;          
5.    Над межкорпусной циркуляционной зоной при первом по потоку широком здании
и H~>0,3
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд<x1£4Hзд
                    
                                                                     (2.3.3.5 а)
          ;          
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Hзд<x1£8Hзд
                    
                                                                     (2.3.3.5 б)
          ;          
6.    В межкорпусной циркуляционной зоне или над ней при первом по потоку
узком здании
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при Hзд<x1£6Hзд
                    
      (2.3.3.6 а)   
                    
·      В межкорпусной циркуляционной зоне при 6Hзд<x1£10Hзд
                    
                      (2.3.3.6 б)
          ;          
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:
                          (2.3.4 а)
                     (2.3.4 б)
                               (2.3.4 в)
                           (2.3.4 г)
      (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:
·      “Исходные данные”;
·      “Результат”;
·      “О программе”;
·      “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.