Приклади розрахункових завдань

Приклад 1. Визначити небезпечну швидкість вітру для гарячого джерела D =1м, висотою H= 40м, якщо швидкість виходу газоповітряної суміші із устя джерела викиду ω₀= 2 м/с, температура Т_г=80ºС, максимальна температура зовнішнього повітря найжаркішого місяця Т_п=22ºС.

Рішення. 1. Визначаємо витрату газоповітряної суміші:

2. Визначаємо параметр :

3. Знаходимо небезпечну швидкість вітру враховуючи умови (3.3):

, тобто .

Приклад 2. Якою може бути концентрація у повітрі житлового району оксиду карбону(II), якщо концентрація у повітрі оксиду сульфуру(IV) становить 0,02 мг/м³, а концентрація сірководню – 0,001 мг/м³, щоб повітряна суміш була небезпечною для людини?

Рішення. На підставі формули(3.20) для розрахунку коефіцієнта j визначаємо можливу концентрацію оксиду карбону(II) з підставленням відповідних величин фактичних концентрацій та ГДК_СД шкідливих речовин (табл.3.2):

Із проведених розрахунків видно, що з врахуванням сумарної дії декількох шкідливих компонентів повітря, концентрація оксиду карбону(II) не повинна перевищувати 1,2 мг/м³, що значно нижче ГДК_сд.

 

Запитання і завдання для самостійної роботи

1. Що таке максимально разова і середньодобова концентрації забруднюючих речовин у повітрі, як вони встановлюються?

2. В атмосферу викидають 1000 г/с висхідних газів, в яких міститься 7% СО₂ і 0,3% SO₂. Визначте максимальне значення приземної концентрації цих забрудників, якщо підприємство розташоване у Кривому Розі, де максимальна літня температура
Т_п =27°С, має 100-метрову димову трубу діаметром 6 м. Температура викидних газів 120^оС, їх середня витрата 100000 м³/год.

3. Чи буде небезпечною для людини короткочасна сумарна дія оксиду сульфуру(IV) і оксиду нітрогену(IV), якщо вони містяться у повітрі у таких концентраціях: 0,3 мг/м³; 0,06 мг/м³?

Практична робота №4

«Визначення гранично допустимого викиду (ГДВ) і мінімальної висоти джерела викиду»

Теоретична частина

На промислових та енергетичних підприємствах часто спостерігаються викидишкідливих газів в атмосферу у вигляді нагрітих і холодних газоповітряних сумішей. Нагріті газоповітряні суміші, як правило, викидаються з теплоелектростанцій, котельних установок, де відбувається спалювання палива, а також із приміщень, де експлуатуються гарячі преси та ін. Холодні газоповітряні суміші викидаються в атмосферу переважно з приміщень опоряджувальних цехів, швейних фабрик та інші.

Для проектування нових та реконструкції існуючих витяжних установок, а також для забезпечення необхідного ступеня чистоти атмосферного повітря важливе місце відводиться розрахунку допустимих викидів шкідливих речовин в атмосферу, які встановлюються згідно ГОСТ 17.2.3.02-78 [10].

Значення гранично допустимих викидів (г/с) для нагрітих і холодних газоповітряних сумішей з одиночного точкового джерела з круглим отвором або групи таких близько розташованих одиночних джерел можна визначити за формулами ОНД-86 [9]:

а) для гарячої газоповітряної суміші:

ГДВ_г = , г/с (4.1)

б) для холодної газоповітряної суміші:

ГДВ_х = , г/с (4.2)

де ГДВ_г, ГДВ_х – гранично допустимі викиди шкідливих речовин в атмосферу у вигляді гарячих і холодних газоповітряних сумішей, г/с; ГДК – гранично допустимі концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі, мг/м³, вибирають за Державними санітарними правилами [12], С_ф – фонова концентрація шкідливої речовини в атмосфері, мг/м³; Н – висота джерела викиду над рівнем землі, м; V₁ – об’ємна швидкість газоповітряної суміші, м³/с, яку визначають за формулою:

V_{1 = ,} м³/с (4.3)

Швидкість виходу холодної газоповітряної суміші визначають за формулою:

= , м/с (4.4)

де D – діаметр отвору джерела викиду (витяжної труби), м; ω₀ – середня швидкість виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, м/с;

∆Т – різниця між температурою газоповітряної суміші Т _в, що викидається, та температурою повітря навколишнього середовища Т _п, ⁰С; А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери і визначає умови горизонтального розсіювання атмосферних домішок; F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує умови виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду; η – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості на розсіювання шкідливих газів в атмосфері.

Порядок визначення безрозмірних коефіцієнтів та інших параметрів наступний:

1) коефіцієнт А вибирають для несприятливих метеорологіч-них умов, за яких концентрація шкідливих речовин в атмосфері від джерела викиду сягає максимальних значень;

2) значення V₁ розраховують за формулою (4.3);

3) значення ∆Т, ⁰С визначають, прийнявши температуру повітря Т _п, рівною середній температурі о 13 годині найбільш спекотного місяця року ∆Т=Т _в - Т _п (СНиП 2.01.01-82) [9];

4) для котелень, що працюють за опалювальним графіком, допускається приймати значення Т_п, рівним середній температурі повітря за найбільш холодний період;

5) значення безрозмірного коефіцієнта F приймають: для газоподібних речовин і дрібнодисперсних аерозолів, швидкість осідання яких для найбільш крупних фракцій не перевищує 3…5 см/с – F = 1,0; для крупнодисперсного пилу (сажі) при середньому експлуатаційному коефіцієнті очищення не менше 90% – F = 2; від 75 до 90% – F = 2,5; менше 75% або в разі відсутності очищення – F = 3,0;

6) значення безрозмірного коефіцієнта m визначають залежно від параметра ƒ, м·с^-2/ ⁰С за формулою:

при ƒ <100 m = (4.5)

при ƒ ≥ 100 m=1,47

Параметр ƒ визначають за формулою:

ƒ = , м·с^-2/^оС (4.6)

7) значення безрозмірного коефіцієнта n для гарячих викидів вибирають залежно від параметра V_м:

п = 1 при V_м ≥2;

п = 0,532(V_м)² - 2,13 V_м + 3,13 при 0,5 ≤ V_м <2; (4.7)

п = 4,4 V_м при V_м <0,5.

При цьому параметр V_м визначають за формулою:

V_м = , м/с (4.8)

Для холодних викидів n визначається також за формулою (4.7), але з підстановкою замість V_м значення V_м', розрахованого за формулою (4.4).

8) безрозмірний коефіцієнт η = 1,0 за умови, якщо в радіусі 5 висот витяжної труби від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1 км. В інших випадках поправку на рельєф установлюють на підставі картографічного матеріалу, що враховує рельєф місцевості в радіусі 50 висот витяжних труб від джерела, але не менше 2 км.

Величина ГДВ для викидів з джерела з прямокутним устям визначається при D = D_е та V₁=V_1e. При цьому ефективний діаметр устя джерела D_е визначається за формулою:

, м (4.9)

де L – довжина устя; B – ширина устя.

Ефективний об’єм газоповітряної суміші V_1e визначається за формулою (4.3) при D=D_е.

В процесі проектування, виходячи з прогнозованих об’ємів викидів, необхідно визначити мінімальну висоту джерела викиду (труби) Н_min, при відомих М (г/с), ω₀ (м/с), V₁ (м³/с), D (м).

Для холодних викидів ∆Т≈0 висоту труби визначають за формулою:

Н_min = , м (4.10)

При ∆Т>0 (гарячі викиди) значення Н_min спочатку також розраховують за вищенаведеною формулою (4.11). Якщо при цьому виконується умова Н_min≤ , то розрахунок є остаточним, якщо ні – то виконуються додаткові розрахунки згідно [10].

Треба мати на увазі, що збільшення висоти труби для забезпечення розсіювання з метою дотримання нормативів ГДК у приземному шарі атмосфери допускається тільки після повного використання всіх доступних на сучасному рівні технічних засобів із зменшення викидів [13].

 

Практична частина

 

1. Відповідно з [12] вибирають значення ГДК_мр шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу.

2. Визначають фонову концентрацію шкідливих речовин в атмосфері за формулою:

С_ф = 0,1·ГДК_і, мг/м³ (4.11)

де ГДК_і – гранично допустима концентрація і-тої речовини, мг/м³;

3. За блок-схемами, наведеними на рис.4.1 і рис.4.2 розраховують ГДВ і Н_min для холодних та нагрітих викидів газоповітряної суміші.