Файл: Практическая работа Демографическая емкость территорий Тема Основные положения классической экологии.docx

Формулы для расчетов

1. 
   Максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы рассчитывается по формуле:
   

(1)

где С_М – максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы, мг/м³;

А – коэффициент, зависящий от условий рассеивания в атмосфере в соответствии с климатической зоной страны; коэффициент А колеблется в зависимости от потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА) от 140 для центральной части европейской территории России до 250 – для Сибири, Дальнего Востока. В ОНД-86 приводятся 5 его значений: 140, 160, 180, 200, 250;

М – масса выбрасываемых вредных веществ, г/с;

n – безразмерный коэффициент, зависящий от параметра V′_м, указывающего на опасную скорость ветра на уровне флюгера; коэффициент n принимает следующие значения:

n = 1 при ;

при ; (2)

при .

Параметр , указывающий на опасную скорость ветра, определяется по формуле:

, (3)

где – скорость выхода газов в сечении устья трубы (м/с), рассчитываемая по формуле 4:

. (4)

К – коэффициент, зависящий от диаметра устья и объема выброса; вычисляется по формуле:

, (5)

где V – объем выбрасываемых газов, м³/с;

D – диаметр устья выбросной трубы или шахты, м.

F – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания веществ в атмосферном воздухе; коэффициент F принимает следующие значения:

---

F = 1,0 для газообразных выбросов и мелкодисперсной пыли;

F = 2,0 при коэффициенте очистки выбросов η ≥ 90 %;

F = 2,5 при 75 % ≤ η < 90 %;

F = 3,0 при η < 75 %.

Н – высота выброса (для холодных выбросов – высота трубы), м.

2. 
   Минимальная высота трубы (м) или вентиляционной шахты для обеспечения ПДК вредных веществ в приземном слое воздуха рассчитывается по формуле:
   

(6)

где А – коэффициент, зависящий от условий рассеивания в атмосфере в соответствии с климатической зоной страны; в ОНД–86 приводятся 5 его значений: 140, 160, 180, 200, 250;

М – масса выбрасываемых вредных веществ, г/с;

F – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания веществ в атмосферном воздухе; коэффициент F принимает значения:

F = 1,0 для газообразных выбросов и мелкодисперсной пыли;

F = 2,0 при коэффициенте очистки выбросов η ≥ 90 %;

F = 2,5 при 75 % ≤ η < 90 %;

F = 3,0 при η < 75 %;

D – диаметр устья выбросной трубы или шахты, м;

V – объем выбрасываемых газов, м³/с;

С_Д – допустимая концентрация вредности в приземном слое, определяемая как разность предельно допустимой (С_ПДК) и фоновой (С_Ф) концентраций, мг/м³: С_Д = С_ПДК – С_Ф.

3. 
   Предельно допустимый выброс вредных веществ (г/с) определяется по формуле, представленной ниже:
   

(7)

где С_ПДК – предельно допустимая концентрация вредного вещества, мг/м³;

Н – высота выброса (для холодных выбросов – высота трубы), м;

V – объем выбрасываемых газов, м³/с;

А – коэффициент, зависящий от условий рассеивания в атмосфере в соответствии с климатической зоной страны;

F – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания веществ в атмосферном воздухе;

n – безразмерный коэффициент, зависящий от параметра V′_м, указывающего на опасную скорость ветра на уровне флюгера;

D – диаметр устья выбросной трубы или шахты, м.

4. 
   Максимальная концентрация вредных веществ (мг/м³) в устье выбросной трубы или шахты рассчитывается по формуле 8:
   

---

(8)

где С_ПДК – предельно допустимая концентрация вредного вещества, мг/м³;

Н – высота выброса (для холодных выбросов – высота трубы), м;

А – коэффициент, зависящий от условий рассеивания в атмосфере в соответствии с климатической зоной страны; в ОНД–86 приводятся 5 его значений: 140, 160, 180, 200, 250;

F – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания веществ в атмосферном воздухе:

F = 1,0 для газообразных выбросов и мелкодисперсной пыли;

F = 2,0 при коэффициенте очистки выбросов η ≥ 90 %;

F = 2,5 при 75 % ≤ η < 90 %;

F = 3,0 при η < 75 %;

n – безразмерный коэффициент, зависящий от параметра V′_м, указывающего на опасную скорость ветра на уровне флюгера:

n = 1 при ;

при ;

при ;

D – диаметр устья выбросной трубы или шахты, м.

Решение

1. 
   Вычисление С_м – максимальной концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы.
   

Данные для расчета:

• 
  объем выбрасываемых газов V = 30000 м³/ч = 8,33 м³/с;
  
• 
  диаметр устья D = 1 м;
  
• 
  высота вентиляционной шахты Н = 30 м;
  
• 
  С_Ф = 0,10 мг/м³;
  
• 
  С_ПДК = 0,5 мг/м³;
  
• 
  коэффициент пылеулавливания η = 90 %, т. е. F = 2;
  
• 
  валовый выброс пыли М = 4 г/с;
  
• 
  местонахождение предприятия – центральная часть европейской территории РФ, т. е. А = 140.
  

1) Рассчитываем скорость выхода газов в устье трубы ω₀:

.

2) Определяем параметр V′_м:


3) Определяем n:

.

4) Вычисляем К:

.

5) Определяем С_м:

.

6) Проверяем возможность повышения ПДК:

---

, т. е. .

Вывод: максимальная приземная концентрация в приземном слое от источника составит 0,365 мг/м³, что не приведет к превышению ПДК.

2. 
   Определение высоты трубы H при соблюдении условия .
   

1) Определяем С_Д – допустимую приземную концентрацию вредных веществ в приземном слое:

.

2) Тогда .

Найденная величина Н подвергается проверке. Если для Н , то . В противном случае необходим перерасчет.

3) Находим для значения Н = 16,5 м:

.

Т. к. 0,5 м/с < 0,84 м/с < 2 м/с, то коэффициент n: примет следующее значение:

.

Уточняем высоту Н методом последовательных приближений по формуле 9, пока два последовательных приближения не будут отличаться на 1 м:

. (9)

Вывод: Минимальная высота трубы, обеспечивающая разбавление вредных веществ в приземном слое до ПДК, составляет 16,68 м.

3. Пример расчета предельно допустимого выброса вредных веществ (ПДВ) и соответствующей ПДВ максимальной концентрации вредных веществ в устье выбросной трубы или шахты (С_М.Т.).

Данные для расчета:

• 
  высота вентиляционной шахты Н = 25 м;
  
• 
  диаметр устья D = 0,8 м;
  
• 
  коэффициент пылеулавливания η = 75 %, т. е. F = 3;
  
• 
  объем выбрасываемых газов V = 20000 м³/ч = 5,55 м³/с;
  
• 
  С_ПДК = 0,5 мг/м³;
  
• 
  С_Ф = 0 мг/м³;
  
• 
  С_Д = С_ПДК;
  
• 
  местонахождение предприятия – центральная часть европейской территории РФ, т. е. А = 140.
  

Пример расчета ПДВ

1) Определяем скорость выхода газов в устье трубы ω₀:

---

.

2
) Рассчитываем параметр V′_м:

3) Определяем коэффициентn. Т. к. V′_м < 0,5, то n вычисляется следующим образом:

.

4) Вычисляем ПДВ:

.

Вывод: предельно допустимый выброс (ПДВ) пыли составляет 2,38 г/с, или 8,57 кг/ч.

Пример расчета С_М.Т.



Вывод: максимальная концентрация пыли в устье выбросной шахты составляет 0,43 мг/м³.
Алгоритм выполнения проверяемого задания по расчету рассеивания выбросов в атмосферу

1. 
   Рассчитать С_М – максимальную концентрацию вредных веществ в приземном слое атмосферы.
   
2. 
   Вычислить H – минимальную высоту трубы или вентиляционной шахты.
   
3. 
   Рассчитать ПДВ – предельно-допустимый выброс вредных веществ.
   
4. 
   Определить C_М.Т. – концентрацию вредных веществ в устье выбросной трубы или шахты.
   
5. 
   Ответить на контрольные вопросы.
   
6. 
   На основании расчетов сделать вывод:
   

• 
  о значениях С_М, которые не приведут к превышению ПДК;
  
• 
  о значении Н, при котором будет обеспечено разбавление вредностей в приземном слое до ПДК;
  
• 
  о численном значении ПДВ и ПДК пыли при заданных параметрах;
  
• 
  о предельно допустимой концентрации пыли в устье выбросной шахты.
  

Варианты задания и данные для расчета указаны в таблице 1.

Таблица 1. Данные для расчета по вариантам

Вар-т	Высота вент. шахты Н, м	Диаметр устья D, м	Коэф. пыле-улавли-вания при ŋ = 90 %, F	Объем выбрасы-ваемых газов V, м3/с	Валовый выброс пыли M, г/с	Предельно допустимая концентрация вредного вещества CПДК, мг/м3	Фоновая концентра-ция СФ, мг/м3	Коэф. A
	14	1,0	1	5,0	2,2	0,5	0,01	100
	15	1,0	1	5,5	2,2	0,5	0,01	110
	16	2,0	2	6,5	2,4	5	0,1	120
	17	3,0	2,5	7,2	2,6	0,15	0,02	130
	18	1,5	3	6,8	2,8	0,3	0,03	140
	19	2,5	2,5	7,5	3,0	0,085	0,0001	150
	20	3,5	2	7,1	3,1	0,3	0,03	160
	21	2,5	1	6,8	3,2	0,5	0,05	150
	22	1,5	2	6,6	3,6	5	0,5	140
	23	1,0	2,5	6,4	3,8	1	0,5	130
	24	1,5	3	6,2	4	0,085	0,004	120
	25	2,0	2,0	6,1	4,2	0,3	0,02	110
	24	2,5	1,0	5,9	4,4	0,15	0,03	120
	23	3,0	2,5	5,8	4,5	0,5	0,05	130
	22	2,5	3,0	5,7	4,3	5	0,6	140
	21	1,5	2,0	5,6	4,15	0,085	0,005	150
	20	1,0	1,0	5,5	3,35	0,3	0,04	160
	20	1,0	1,0	5,4	3,35	0,35	0,03	160
	21	2,0	3,0	5,8	4,4	0,35	0,03	162
	23	2,5	2,5	6,2	4,5	0,3	0,05	145
	22	2,5	2,0	5,4	4,3	0,35	0,04	150
	20	2,0	2,5	5,5	3,8	0,5	0,02	125
	21	1,5	3,0	5,0	4,0	0,45	0,05	140
	22	2,0	1,0	6,4	3,6	0,55	0,04	134
	23	2,5	2,5	6,6	5,0	0,3	0,02	150
	14	1,0	1	5,0	2,2	0,5	0,01	100
	15	1,0	1	5,5	2,2	0,5	0,01	110
	16	2,0	2	6,5	2,4	5	0,1	120
	17	3,0	2,5	7,2	2,6	0,15	0,02	130
	22	2,5	2,0	5,4	4,3	0,35	0,04	150
	20	2,0	2,5	5,5	3,8	0,5	0,02	125
	21	1,5	3,0	5,0	4,0	0,45	0,05	140
	22	2,0	1,0	6,4	3,6	0,55	0,04	134
	23	2,5	2,5	6,6	5,0	0,3	0,02	150
	18	2,4	2,0	5,4	4,3	0,35	0,04	160
	27	1,5	3,0	5,0	4,0	0,46	0,05	160
	20	3,5	2	7,1	3,1	0,3	0,03	160
	21	2,5	1	6,8	3,2	0,5	0,05	150
	22	1,5	2	6,6	3,6	5	0,5	140
	23	1,0	2,5	6,4	3,8	1	0,5	130
	24	1,5	3	6,2	4	0,085	0,004	120
	25	2,0	2,0	6,1	4,2	0,3	0,02	110
	24	2,5	1,0	5,9	4,4	0,15	0,03	120
	23	3,0	2,5	5,8	4,5	0,5	0,05	130
	22	2,5	3,0	5,7	4,3	5	0,6	140
	21	1,5	2,0	5,6	4,15	0,085	0,005	150
	20	1,0	1,0	5,5	3,35	0,3	0,04	160
	20	1,0	1,0	5,4	3,35	0,35	0,03	160
	21	2,0	3,0	5,8	4,4	0,35	0,03	162
	23	2,5	2,5	6,2	4,5	0,3	0,05	145

---