Завдання 1. Розрахунок небезпечної швидкості вітру для джерела викиду шкідливих речовин.

У момент викиду забруднюючих речовин в атмосферу вітер може відігравати як позитивну, так і негативну роль у її забрудненні. Недостатня швидкість вітру може привести до застійних явищ і накопичення шкідливих речовин у повітрі.

Проте необхідно знати, що при усіх інших рівних умовах існує небезпечна швидкість вітру, при якій в приземному шарі атмосфери виникають максимальні приземні концентрації забруднюючих речовин від організованих викидів. Така швидкість вітру визначається тільки параметрами джерела викиду (труба, аераційний ліхтар тощо) і газоповітряної суміші.

При визначенні небезпечної швидкості вітру для нагрітих викидів ( >0, f <100) спочатку визначається параметр :

(3.1)

де - витрата забрудненої газоповітряної суміші, м³/c;

(3.2)

- різниця між температурою забрудненої газоповітряної суміші Т_в та атмосферного повітря Т_п,⁰С, яка приймається, як середня максимальна температура найбільш жаркого місяця року, (СНиП 2.01.01-82) [9];

- висота джерела викиду, м.

- середня швидкість викиду газоповітряного потоку, м/c;

D – діаметр устя джерела викиду, м.

Значення небезпечної швидкості вітру м/c, для нагрітих викидів (f <100, >0) визначається з таких умов

при

при (3.3)

при >2.

де - (3.4)

Для холодних викидів (коли , ) розрахунку небезпечної швидкості вітру передує визначення параметра з виразу:

(3.5)

величина U_м (м/с) визначається в залежності від значення

при

при (3.6)

при >2.

 

а) б) в)

Рис.3.1. Стан атмосфери: а) нестійкий, б) урівноважений (індиферентний), в) стійкий (для м. Кривого Рогу – 15% від загального).

 

З погляду «провітрювання», найкращій стан – нестійкий, за ним ідуть урівноважений і самий гірший – стійкий (рис.3.1.).

Середньорічна швидкість вітру в м. Кривий Ріг – 5 м/c (на висоті флюгера – 8…10 м). Відбір проб здійснюють на рівні 2 м від поверхні землі.

 

Завдання 2. Розрахунок максимальної приземної концентрації (С_м) шкідливих речовин та відстані від джерела викиду (Х_м), на якій приземна концентрація досягає максимального значення.

Максимальне значення приземної концентрації С_м (мг/м³) забруднюючої речовини при викиді нагрітої газоповітряної суміші із одиночного точкового джерела з круглим устям, за несприятливих метеорологічних умов (НМУ) на відстані Х_м (м) від джерелавизначають за формулою [10]:

(3.7)

де А — коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмо­сфери (табл. 3.1); М — маса шкідливої речовини, що викидається в атмо­сферу, г/с; F — безрозмірний коефіцієнт, що залежить від швидкості осі­дання шкідливих речовин (для газоподібних речовин і дрібнодисперсних аеро­золів — пилу, попелу F = 1; для дрібнодисперних аерозолів з коефіцієн­том очищення викидів не менш як 90 % F = 2, від 75 до 90 % F =2,5, менш як 75 % і в разі відсутності очищення F = 3); Н — висота джерела викиду над рівнем землі, м; η — безрозмірний коефіцієнт, що залежить від рельє­фу місцевості (у разі рівної місцевості або з перепадом висоти не більш як 50 м на 1 км η = 1); ΔТ—різниця температур викидних газів Т_в і навколи­шнього атмосферного повітря Т_п (за останню приймають середню макси­мальну температуру повітря найжаркішого місяця року);

Таблиця 3.1

Значення коефіцієнта А

 

Географічний район	Значення А
Європейська територія СНД і Урал на північ від 52° пн. ш. (за винятком центра європейської території), Україна Для розташованих в Україні джерел заввишки до 200 м у зоні від 50° до 52° пн.ш. Те саме на південь від 52° пн. ш.

m і п — коефіці­єнти, які враховують умови викиду газоповітряної суміші із устя джерела; V₁ — витрата викидних газів, м³/с, яку визначають за формулою (3.2).

Значення коефіцієнтів m і п залежать від параметрів V_м, f, , f_e і розраховуються для горячих викидів за формулами (3.1, 3.4) відповідно, а для холодних викидів за формулами:

, (3.8)

, (3.9)

Коефіцієнт m визначають залежно від величини f за формулами:

m = 1/(0,67 + 0,1 + 0,34 ) при f <100; (3.10)

m = 1,47/ при f ≥100;

Для f_е < f <100 значення коефіцієнта m обчислюють при f=f_е. Коефі­цієнт п при f <100 визначають залежно від V_м за формулами:

п = 1 при V_м ≥2;

п = 0,532(V_м)² - 2,13 V_м + 3,13 при 0,5 ≤ V_м <2; (3.11)

п = 4,4 V_м при V_м <0,5.

При викиді холодних газоповітряних сумішей (f ≥100 або ΔТ ≈ 0 і ) для розрахунку С_м замість формули (3.1) використовується:

, де (3.12)

при цьому n визначається за формулами (3.11) з підстановкою замість V_м значення .

Відстань Х_м (м) від джерела викиду, на якій приземна концентрація С (мг/м³) за несприятливих метеорологічних умов досягає максимально­го значення С_м, визначають за формулою:

Х_м=d∙H(5-F)/4, (3.13)

де безрозмірний коефіцієнт d для гарячих викидів при f < 100 обчислюють за формулами:

d = 2,48(1+0,28 ) при V_м ≤0,5;

d = 4,95 V_м (1+0,28 ) при 0,5< V_м ≤ 2; (3.14)

d = (l + 0,28 ) при V_м >2.

Для холодних викидів при f ≥100 або ΔТ ≈ 0, значення d визначають за формулами:

d = 5,7 при ≤0,5;

d = 11,4 при 0,5< ≤ 2; (3.15)

d = 16 ) при >2.

Рис. 3.2. Розподіл концентрації забруднюючих речовин у приземному шарі атмосфери під факелом точкового джерела:

а – зона перекиду факела; b – зона задимлення; c – зона зниження рівня забруднення; d – зона неорганізованого забруднення.