IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Загрязнение окружающей среды - сложная и многоаспектная проблема. Однако, главным в современной её трактовке являются возможные неблагоприятные последствия для здоровья как настоящего, так и последующих поколений, ибо человек в ряде случаев уже нарушил и продолжает нарушать некоторые важные экологические процессы от которых зависит его существование. В большой степени загрязнение атмосферы сказывается на здоровье городского населения.

Поэтому при проектировании промышленных предприятий требуется проводить расчет возможного загрязнения атмосферного воздуха вентиляционными и технологическими выбросами. Расчет необходимо проводить 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, а в воздухе, поступающем внутрь зданий и сооружений через аэроционные проемы, - 30% предельно допустимых концентраций (СПДК) этих веществ в рабочей зоне производственных помещений. При превышении 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, 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.

При расчете степени загрязнения от одиночного источника, 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. При обтекании воздушным потоком узкого здания над и за ним возникает единая циркуляционная зона, распространяющаяся от заветренной стены здания на расстояние равное шести его высотам (6Н_зд). Высота этой зоны в среднем составляет = 1,8Н_зд.

Введем обозначения, используемые при построении математической модели С, С_х, С_у - концентрация вредных веществ в наружном воздухе, мг/м³;

М - количество вредных веществ, выбрасываемых источником в атмосферу, м;

k - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние возвышения устья источника уровень загрязнения;

v - расчетная скорость ветра, принимаемая по рекомендации Главного санитарно-эпидемиологического управления равной 1 м/с;

Н_зд - высота здания от поверхности земли до его крыши при плоской кровле, до его крыши при двускатной кровле, до верха карниза фонаря при продольных фонарей расположенных ближе 3м от наветренной стены здания, м;

l - длина здания (размер, перпендикулярный направлению ветра), м;

b - ширина здания (размер вдоль направления ветра), м;

x - расстояние от заветренной стены здания до точки, в которой определена концентрация, м;

S₁ - вспомогательная безразмерная величина, позволяющая определять концентрацию вредных веществ на расстоянии у, м, по перпендикуляру от оси факела выброса из точки источников;

L - количество газовоздушной смеси, выбрасываемой из источника м³/с;

m - безразмерный коэффициент, показывающий какое количество выделено источником примесей участвует в загрязнении циркуляционных зон;

Н^~ - относительная высота здания, равная

(Н - 1,8Н_зд) / ( Н_гр - 1,8Н_зд)

при расположении устья источника вне единой или межкорпусной зоны узкого здания над наветренной зоной широкого здания и равная

(Н - Н_зд) / ( Н_гр - Н_зд)

при расположении устья источника вне наветренной, над заветренной или межкорпусной зоной широкого здания;

Н_гр - предельная высота низких источников,м;

х₁ - расстояние между зданиями;

Источники вредных веществ, загрязняющие циркуляционные зоны зданий, следует относить к низким, если граничное положение устья источника, до которого он действует как низкий для узкого отдельно стоящего здания, находят по формуле:

Н_гр= 0,36b₃+2,5 Н_зд;

b₃ - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника до заветренной стороны здания, м;

Источники, выбрасывающие вредные вещества на высоте, превышающей Н_гр загрязняющие циркуляционные зоны над и за зданием, следует относить к высоким.

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 и линейный), места расположения устья источника и места определения концентраций.

В данной работе рассматривается узкое отдельно стоящее.

В единой циркуляционной зоне при 0≤х≤6Н_зд

Вне циркуляционной зоны за зданием при х>6Н_зд

где S₁ понижающий коэффициент, вводимый при выборе мест воздухозаборов и решении других задач, связанных с определением концентраций, подсчитывают по формуле:

При действии точечных источников концентрации вредных веществ рассчитывают на оси их факела х, где они будут наибольшими.

При расчете концентрации вредных веществ за вторым и последующими зданиями по направлению ветра поступление вредных веществ определяют с учетом расстояния х по оси факела и расстояния у, перпендикулярного оси факела.

Для реализации данной модели на ЭВМ используем алгоритм, приведенный на рисунке 1 в виде блок-схемы.

 

начало

 

 

Mkvhlbnxnyd

 

 

y=1, ny, d

 

 

x=1, nx, d

 

 

S1=exp

 

 

x>6h

 

 

конец

Процедура вывода результатов в виде таблицы и графика

C=7,2mk/(v*l*(h+x))

C_y=C_x*S₁

Cx=55*m*k/(v/(1,4l+b+x)²)

C_x=1,3*m*k/v(0,6/(h*l)-42/(1,4l+b+x)²)

C=2*m*k/(v*l*h)

C_y=1,3*m*k/v(0,6/(h*l)-42/(1,4l+b+x)²)*S₁

 

Рисунок 1. Алгоритм в виде блок-схемы для реализации математической модели на ЭВМ

Необходимо и экономически выгодно кратковременно сокращать выбросы в атмосферу. К ним можно отнести сведение до минимума неорганизованных выбросов, переход на более качественно топливо с низким содержание серы, остановка на срок второстепенных производств, делающих большое количество выбросов. Поэтому важно реализовать перспективные программы с максимальной и обоснованной поддержки различных ведомств, природопользователей, а так же организаций, осуществляющие наблюдение за природными средами и природными ресурсами и их охрану.

Литература

1. Демина Г.А. Экология, природопользование охраны окружающей среды. Москва, 143с.

2. Абдула Ж., Сатаев Л., Сатаев Б.О. Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких источников. Механика и моделирование процессов технологии. ТарГУ, 2004, №1, с.112-118.

Код для цитирования: Скопировать