Расчет рассеивания вентиляционных выбросов в атмосферном воздухе

Вредные выбросы регулярно попадают в атмосферу через вытяжные системы промышленных предприятий и других заведений. Многие организации и ученые заняты вопросом снижения токсичности и величины этих выбросов, созданием и уточнением методик расчета их концентрации в приземном слое. В России существуют два основополагающих документа для таких расчетов: «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86, разработанная Госкомгидрометом в 1987 году с многочисленными добавлениями, уточнениями, программами расчета на ЭВМ, созданными позднее, и ГОСТ 12.1005-88 «Общие санитарно-гигиенические тре­бования к воздуху рабочей зоны», содержащий список предельно допустимых концентраций (далее ПДК) более чем 1300 веществ, без добавлений и коммен­тариев.

В данной главе будут рассмотрены два вопроса: расчет максимальной призем­ной концентрации вредного вещества (далее ВВ), выбрасываемого в воздух си­стемой вентиляции, и расчет предельно допустимого выброса ВВ по ПДК в при­земном слое.

Классификация источников загрязнений воздуха

2,5 х Я

1. По высоте: высокие, hr ^ 50 м; средней высоты, 10 м ^ hr ^ 50 м; низкие, 2 м ^ hr ^ 10 м; наземные, hr ^ 2 м, где hr — расстояние от земли до устья вентиляционной шахты. Средними и низкими источниками считают источники с предельной высотой от уровня земли hn (м):

(28.1)

Где Н — высота здания (м); Ь — длина здания (м); // — безразмерный параметр, характеризующий процесс аэродинамического обтекания здания:

(28.2)

В — ширина здания (м).

2. По температуре: источники загрязнений могут быть холодными и нагреты­ми. Класс источника определяют по вспомогательному параметру / (м/(с2°С)):

(28.3)

Расчет рассеивания вентиляционные выбросов 183

Где гпа скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы (м/с); — диа­метр устья трубы (м); At — разность температур выбрасываемой ?0 и наружной (по параметрам Б для теплого периода) tн (°С) сред. Если /<100иД?>2 — источник нагретый. Если /^100иД?<2 — источник холодный.

3. По форме сечения выпускаемого отверстия: круглые и прямоугольные, со сторонами а и Ь: Ь ^ 5а. Объем газовоздушной смеси \\ (м3/с). Скорость выхода смеси (м/с)

= —Ц-; (28.4)

Ах о

Эквивалентный диаметр отверстия (м):

2а х Ъ,

= —7-; 28.5)

А + о

Эффективный объем газовоздушной смеси (м3/с):

Ц, э = П Х°э х ю0. (28.6)

4. По протяженности: точечные и линейные (соотношение сторон менее 1:5). При расчете линейный источник заменяют круглым, расположенным в центре линейного источника. Эквивалентный диаметр (м):

_ 2 х Ь<ъ х У1

— 72————————————————————- ?г, 28.7)

ЬФ х ‘"’о +

Где Ьф — длина линейного источника (м); т0 средняя скорость выхода га- зовоздушной смеси (м/с); \\ — суммарный объем газовоздушной смеси (м3/с).

5. По продолжительности выброса: стационарные, периодические, залповые, аварийные.

Далее рассмотрены только стационарные выбросы.

Примеры расчета

При расчете учитывают аэродинамику зданий, которые могут быть: узкими, ширина которых В меньше критической величины Вк, и широкими, В > Вк.

Бк = 2,2у/Ь х Я, (28.8)

Где Ь — длина (м), Я — высота здания (м).

Пример 1. Расчет рассеивания холодных выбросов из точечного источника низ­кой или средней высоты с круглым устьем (здание узкое).

1.1. Величина максимальной приземной концентрации См (мг/м3) при небла­гоприятных метеорологических условиях на расстоянии хм от источника:

[‘)0(>а 1’Ч< Ч> т [Н1’С( 11(><!НИЯ 1,1 Ш1/И ?яционн’п! ‘>ЫП[ЧИ 14,

Где А — коэффициент температурной стратификации атмосферы, зависящий от места строительства:

200 — для Нижнего Поволжья, Кавказа, Сибири и Дальнего Востока; 160 — для Севера и Северо-Запада России, Среднего Поволжья и Урала; 120 — для центральной части европейской территории РФ; М — количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу (г/с); F — коэффициент, учитывающий скорость витания частиц ВВ; для газов, паров и ча­стиц со скоростью витания ^ 5 см/с ^ = 1; для аэрозолей, содержащих ча­стицы с г>5 > 5 м/с, коэффициент F зависит от степени очистки среды перед выбросом в атмосферу:

Коч ^ 0,9; Г — 2; Коч = 0,75 … 0,9; Р = 2,5; Коч < 0,75; Г = 3; п — коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси и завися­щий от параметра Ум:

К, = 1,3 X ———————————————————— х а; (28.10)

ПГ

А = 1 + 0,2x^4-^, (28.11)

Н

Где Vо (м) — диаметр воздуховода; т0 (м/с) — скорость выхода газов из возду­ховода;

При Ум ^ 0,3 п = 3; (28.12)

При 0,3 <14^2 п — 3 — \/{Уы — 0,3)(4,36 — 1ч,); (28.13) при Ум> 2 п = 1. (28.14)

К (с/м2) определяют по формуле

(28.15)

Где У\ — количество выбрасываемых газов (м3/с):

VI оХ^^; (28.16)

/3 — коэффициент, учитывающий количество ВВ, попадающих в циркуляционную зону на заветренной стороне здания:

/3 = 1 + 4,5 х Б х (13—|) Х + (2817)

Б =

/гп — Н

(28.18)

1У — расстояние по горизонтали от источника до оси симметрии здания, парал­лельной направлению ветра (м).

Где Б коэффициент, учитывающий количество примесей, попадающих в цир­куляционную зону:

Х 1 гр 2

1’щ Ч( »1 1111 • ^ иЫИШЯ <1(>ППи — И Ни’¦<¦’И ы ‘ Г.’/ПЧН» сб> 185м

1.2. Расстояние по горизонтали хм от источника ВВ до уровня земли, где при опасной скорости ветра (/м приземная концентрация достигает максимального значения С’м:

1м=ох/!гх 7, (28.19) где а — безразмерная величина, определяемая по формулам:

При 1/м ^ 2 а = 11,4 х Ум; (28.20)

При Ум> 2 а — 16,1^; (28.21)

7 — коэффициент, учитывающий наличие циркуляционной зоны:

При Б > 0,85 7 = 0,15; (28.22)

При Б ^ 0,85 7 = 1 — Б; (28.23)

Если. Р > 2, то:

Хм = ^ ~ ^ х а х Иг х 7. (28.24)

1.3. Величина опасной скорости ветра С/м (м/с), при которой наблюдается наибольшее

Значение Ом:

При Ум ^ 0,5 им = 0,5; (28.25)

При 0,5 < К, ^ 2 1ТМ = Ум; (28.26)

При К, >2 им = 2,2УМ. (28.27)

1.4. Величина приземных концентраций ВВ Сх (мг/м3) по оси факела выброса на различных расстояниях от источника и при Р = 1:

Сх = 5! х сы, (28.28)

Где ^ коэффициент, зависящий от относительного расстояния х/хм:

При х/хм ^ 1 51 = 0,6 + 0,7{х/хм) — 0,3(х/хм)2; (28.29)

При 1 < (*/*„) < 1,36 = 0ДЗх(^м)2 + 1; (28-30)

1 24

При 1,36 < (х/хм) ^ 5,5 5! = -?-1.—(28.31)

При 5.5 < (х/хы) ^ 8 5] определяют по формуле (28.30). При Р > 1 и х/хм < 8

О _____________________ (д/?м)___________________________ /2о оо^

1 3,58 (х/хм)2 — 3,52(х/хм) +120 ^ } При х/хм > 8 и Г > 1



конверты с окном.