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
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
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 b1(2,5Hзд
(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)
Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~(0,3
На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1(2,5Hзд
(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)
Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при H~(0,3
На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1(2,8(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)
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
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)
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)
;
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)
;
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)
;
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)
;
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.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
