Файл: Текст Лаб.раб.Эк.без ТЭС - 2, 2010.doc

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДФАКЕЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СОЗДАВАЕМЫХ ДЫМОВОЙ ТРУБОЙ

Цель работы

Целью работы является ознакомление студентов с расчетом максимальных концентраций, создаваемых дымовым факелом.

Предварительное задание

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, каждый студент должен ознакомиться с описанием лабораторной работы и изучить предлагаемую литературу:

1. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций. Учебник для вузов/ Л.А. Рихтер, Э.П. Волков, В.Н. Покровский; Под ред. П.С. Непорожнего. – М.: Энергоиздат; 1981. (с.130-134).

2. РД 52.04.212-86 Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Общесоюзный (ОНД-86)/Под ред. М.Я. Берлянда и др./Л.: Гидрометеоиздат; 1987. (с. 3-12).

Рабочее задание

В ходе выполнения лабораторной работы каждому студенту необходимо:

1. по номеру в журнале получить свой вариант задания из табл. 1.1;

Таблица 1.1

Окончание табл. 1.1

Обозначения, принятые в табл. 1.1:

A – коэффициент температурной стратификации, зависящий от метеорологических условий в данном районе;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

D – диаметр устья дымовой трубы, м;

H – высота дымовой трубы, м;

M – массовый выброс вредных веществ, г/с;

W – скорость выхода дымовых газов, м/с;

Tg – температура газов в устье дымовой трубы, °С;

Tw – температура воздуха на уровне флюгера, °С;

u – скорость ветра на уровне флюгера, м/с.

В табл. 1.1, в строке группы представлены значения A, F, D, H, которые являются общими для данной группы, состоящей из пяти вариантов. В столбце 2 «исходные данные» представлены значения M, W, Tg, Tw, u для проведения расчетов, которые являются общими для 5-ти вариантов. В последующих столбцах (3, 4, 5) представлены значения исследуемого параметра для каждого варианта. Так, например, студент, выполняющий вариант №1 будет исследовать влияние массового выброса вредных веществ, при постоянных значениях скорости выхода дымовых газов, температуре газов в устье дымовой трубы, температуры воздуха на уровне устья дымовой трубы и скорости ветра.

2. провести расчет подфакельной концентрации с помощью программы разработанной на кафедре ТЭС.

Описание математической модели

В данной работе производится расчет подфакельных концентраций от одной дымовой трубы. Подфакельные концентрации - это приземные концентрации вредных веществ в атмосфере по оси факела на различных расстояниях х от источника выброса. Расчет производится в соответствии с ОНД-86 по формуле

(1)

где сх – подфакельная концентрация при заданной скорости ветра;

cmu – максимальная приземная концентрация вредных веществ при заданной скорости ветра;

S₁ – безразмерная величина, определяемая по формулам:

при ≤ 1 ; (2)

при 1 < ≤ 8 ; (3)

при > 8 и F = 1 ; (4)

при > 8 и F = 2; 2,5 или 3 , (5)

где = х/х_мu - относительное расстояние.

Здесь x – расстояние от трубы вдоль направления ветра;

x_мu – расстояние, на котором при заданной скорости ветра создаются максимальные концентрации.

х_ми = рх_м, (6)

Коэффициент p определяется по формулам

р = 3 при и/и_м  0,25; (7)

р = 8,43 (1 - и/и_м)⁵ + 1 при 0,25 < и/и_м 1; (8)

р = 0,32 и/и_м + 0,68 при и/и_м > 1. (9)

Здесь u – заданная скорость ветра;

u_m – опасная скорость ветра для данной дымовой трубы.

Опасная скорость ветра находится по формулам

и_м = 0,5 при _м 0,5; (10)

и_м = _м при 0,5 < _м 2; (11)

и_м = _м (1 + 0,12 ) при _м > 2. (12)

Параметр _м находится по формуле

, (13)

где H - геометрическая высота трубы, м; - объемный расход выбрасываемых уходящих газов, м³/с; - разность между температурой выбрасываемых газов и температурой воздуха на уровне флюгера (10 м).

Максимальная приземная концентрация вредных веществ при заданной скорости ветра определяется по формуле:

, (14)

где А – коэффициент, зависящий от средней температурной стратификации атмосферы в районе расположения станции; M – суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода дымовых газов из устья источника выброса.

Коэффициент m определяется по формуле

при f < 100; (15)

здесь

. (16)

Коэффициент n для дымовых труб ТЭС можно принимать равным 1.

В формуле (16) ω₀ – скорость выхода газов из дымовой трубы, м/с.

Параметр r находится по формулам

r = 0,67 (u/u_м) + 1,67 (u/u_м)² - 1,34 (u/u_м)³при u/u_м 1; (17)

и

при u/u_м > 1. (18)

Указания по выполнению лабораторной работы

Студент в ходе лабораторной работы должен выполнить следующие операции.

1. В соответствии с заданным вариантом (табл 1.1, строкой «группы» и столбцом 2 «исходные данные») выполнить:

а) ввести значение коэффициента температурной стратификации (A), массового выброса вредных веществ (M), коэффициента скорости оседания примеси (F), диаметра устья дымовой трубы (D), скорости выхода дымовых газов (W), температуры газов в устье дымовой трубы (Tg), температуры воздуха на уровне флюгера (Tw), высоты дымовой трубы (H);

б) записать полученные с помощью программы значение максимальной концентрации (cm), расстояния до максимальной концентрации (xm) и опасной скорости ветра (um);

в) ввести значение скорости ветра (u);

г) записать значение концентрации при заданной скорости ветра (cmu) и расстояния до концентрации при заданной скорости ветра (xmu);

д) вводить значение расстояния от дымовой трубы (x) от 500 м до 3000 м с шагом 500 м, при этом записывая значение относительного расстояния при опасной скорости ветра (xop) и подфакельной концентрации (cx).

2. Следующий вариант рассчитать с учетом изменения исследуемого параметра (табл 1.1, столбец 3, 4, 5), повторив операции по п.1.

Обработка результатов расчета

1. Постройте зависимость относительного расстояния при опасной скорости ветра (xop) от расстояния от дымовой трубы (x).

2. Постройте зависимость подфакельной концентрации (cx) от расстояния от дымовой трубы (x).

3. Сравните исследуемые варианты между собой и сделайте выводы. Сравнение вариантов проводится как в абсолютных, так и в относительных величинах (%).

4. Рассчитать вручную концентрации в двух точках и сравнить с расчетом на ПК.

Содержание отчета

Отчет по работе делается каждым студентом индивидуально и должен содержать формулировку подфакельной концентрации, ручной расчет точек, графики изменения подфакельной концентрации (cx) в зависимости от расстояния от дымовой трубы (x) и выводы по работе.

Лабораторная работа № 2

РАСЧЕТ РАЗОВЫХ ПОЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ, СОЗДАВАЕМЫХ ДЫМОВЫМИ ТРУБАМИ КАЗАНСКИХ ТЭЦ

Цель работы

Целью работы является ознакомление студентов расчетом разовых полей концентраций, создаваемых дымовыми трубами Казанских ТЭЦ.

Предварительное задание

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, каждый студент должен ознакомиться с описанием лабораторной работы и изучить предлагаемую литературу:

1. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций: Учебник для вузов/ Л.А. Рихтер, Э.П. Волков, В.Н. Покровский; Под ред. П.С. Непорожнего. – М.: Энергоиздат; 1981. (с.130-134).

2. РД 52.04.212-86 Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Общесоюзный (ОНД-86)/Под ред. М.Я. Берлянда и др./Л.: Гидрометеоиздат; 1987. (с. 3-12).

Рабочее задание

В ходе выполнения лабораторной работы каждому студенту необходимо:

1) по номеру в журнале получить свой вариант задания из табл. 2.1;

Таблица 2.1

Продолжение табл. 2.1.

Продолжение табл. 2.1.

Окончание табл. 2.1

Обозначения, принятые в табл. 2.1:

- массовый выброс окислов азота, г/с;

- массовый выброс окислов серы, г/с;

- массовый выброс золы, г/с;

В табл. 2.1, в столбце представлены источники выбросов. В последующих столбцах (3, 4, 5) представлены значения массовых выбросов окислов азота, серы и золы;

2) провести расчет с помощью программы разработанной на кафедре ТЭС, при углах направления ветра -20, 0 и 20.

Описание математической модели

В данной работе производится построение суммарного поля приземных концентраций от нескольких дымовых труб при заданной скорости ветра. Расчет производится по формуле

(19)