Безопасность жизнедеятельности. В вопросах и ответах, задачах и. Безопасность жизнедеятельности в вопросах и ответах, задачах и решениях

• Название: Безопасность жизнедеятельности в вопросах и ответах, задачах и решениях
• Дата: 13.03.2023
• Размер: 3.32 Mb.
• Имя файла: Безопасность жизнедеятельности. В вопросах и ответах, задачах и .doc
• Тип: Задача; #986310
• страница: 11 из 24

Распределение концентрации вредного вещества (SO₂)

под осью факела

Параметр	Значение
х	100	200	300	400	500	600	800	1000	1200	1400	1600	2000	4300
Х	0,23	0,46	0,70	0,93	1,16	1,62	1,86	2,32	2,79	3,26	3,72	4,65	10
s1	0,232	0,633	0,914	0,999	0,961	0,902	0,78	0,664	0,562	0,476	0,404	0,296	0,079
c	0,052	0,142	0,204	0,223	0,215	0,202	0,174	0,149	0,126	0,106	0,09	0,066	0,018

В качестве примера рассмотрим расчет концентрации для трех точек х=300; 1000; 4300, для которых соответственно получим Х=0,7; 2,32; 10:

c=(3 0,7⁴–8 0,7³ +6 0,7²) 0,223=(0,72-2,74+2,94) 0,223=2,04;

с=1,13 0,223/(0,13 2,32²+1)=0,252/1,70=1,49;

с=10 0,223/(3,58 100-35,2 10+120)=0,018 мг/м³.

Задача Как распределяются приземные концентрации с в точках, удаленных от оси факела на расстояниях у при условиях, взятых из предыдущего ответа?

РешениеПоскольку расчет выполняется для опасной скорости ветра, u=u_м=2,2 м/с.

Определим значение концентрации SO₂ в точке с координатами [х=1000 м, у=100 м] по формулам (3.26), (3.25), (3.24), учитывая, что u 5:

t_y = 2,2 100²/1000² = 0,022;

s₂ = 1/(1+5 0,022+12,8 0,022²+17 0,022³+45,1 0,022⁴)² = 0,8;

c_y = 0,8 0,149 = 0,119 мг/м³ .

Для других координат значения концентраций приведены в табл. 3.6, используя которую и расчеты с другими х и y, построено поле концентраций SO₂ (рис. 3.6).

Таблица 3.6

Поле концентрации SO₂ при опасной скорости ветра и неблагоприятных метеоусловиях (c_y 1000 или c_y в мкг/м³)

y, м	х, м
	100	200	300	400	500	600	800	1000	1200	1400	1600
0	52	142	204	223	215	202	174	149	126	106	90
50	0	36	112	159	173	174	160	141	121	104	88
100	0	1	18	57	90	110	124	119	108	95	83
150	0		1	11	30	52	81	91	89	83	75
200	0			1	7	18	45	62	69	68	64
250	0				1	5	21	38	32	53	53

Рис. 3.6. Поле концентраций SO₂ в приземном слое воздуха в виде линий постоянного уровня (вверху даны расстояния х, кратные высоте источника выброса Н)

Вопрос Как рассчитывается поле концентраций для неблагоприятных метеоусловий и скорости ветра u, м/с, отличающейся от опасной?

ОтветМаксимальное значение приземной концентрации вредного вещества c_мu, мг/м³, находится по формуле

c_мu=r c_м , (3.27)

где r – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения U=u/u_м по рис. 3.7 (приближённо) или по формуле:

r=0,67 U+1,67 U2-1,34 U3 r=3U/(2U2-U+2)

при U 1, при U>1. (3.28)

Эту формулу можно использовать при u 0,5 м/с.

Расстояние от источника выбросов x_мu, на котором приземная концентрация составит c_мu найдётся по формуле

x_мu = p x_м , (3.29)

где p – безразмерный коэффициент, зависящий от U.

p=3 p=8,43 (1-U)5+1 p=0,32 U+0,68

при U 0,25; при 0,25 при U>1. (3.30)

 

Рис. 3.7. Коэффициенты r и p для расчёта c_мu при скоростях ветра,

отличающихся от опасной

Поле концентрации при u u_м рассчитывается по формулам (3.21)…(3.26), где вместо c_м и x_м подставляются значения с_мu и x_мu.

Задача Как уменьшится концентрация c в точке с [x=1000, y=100] при скорости ветра u=4,4 м/с, т.е. в два раза превышающей опасную u_м=2,2? Исходные данные из предыдущих расчётов.

РешениеМаксимальная концентрация c_мu находится по формуле (3.27) с учётом (3.28) и U=u/u_м=4,4/2,2=2, (U>1):

r=3 2/(2 2²-2+2)=0,75;

c_мu=0,75 0,223=0,167 мг/м³.

Расстояние x_мu рассчитаем по формуле (3.29) с учётом (3.30)

р=0,32 2+0,68=1,32; x_мu=1,32 430=568 м.

Концентрация c_u под осью факела на расстоянии x=1000 м по (3.21) с учётом (3.22):

Х=1000/568=1,76; 1<Х 8;

s₁=1,13/(0,13 1,76²+1)=0,81; с_u=0,81 0,167=0,135 мг/м³.

Концентрация в точке [х=1000, у=100] по формуле (3.24) с учётом (3.25) и U>5:

t_y=4,4 100²/1000²=0,044;

s₂=1/(1+5 0,044+12,8 0,044²+17 0,044³+45,1 0,044⁴)²=0,64

c_yu=0,64 0,135=0,087 мг/м³.

Таким образом, c_мu уменьшилась на 24 %, x_мu – увеличилось на 32 %, а c_yu – уменьшилась на [(0,119/0,087)-1] 100=37 %.

Вопрос Как рассчитываются поля концентраций, если в выбросах содержится несколько вредных веществ?

Ответ Расчет проводится для каждого вещества отдельно по формулам, рассмотренным выше, причем для упрощения расчета величин с_м и х_м для второго и последующего веществ могут использоваться значения с_м и х_м, найденные в предыдущих решениях для первого вещества.

Например, если в выбросах содержатся три вредных вещества SO₂, NO₂ и зола с массовыми расходами M^so2 , M^NO2_, M^З и известны значения с^SO2, c^SO2_м, х^SO2_м, то концентрации с ^NO2 могут быть найдены по соотношению

с ^NO2=c^SO2 M^NO2/М^SO2, (3.31)

где с^SO2 – концентрации SO₂ тех же точек [x, y], что и искомая концентрация с^NОx.

Поскольку коэффициенты F в (3.4) для газов и золы различны, по упрощенным соотношениям можно найти только с^з_м и х^з_м, используя формулы:

с^з_м = с^SO2_{м } М^з/М^SO2, (3.32)

x^з_м = x^SO2_{м } (5 – F^з)/4. (3.33)

ЗадачаРассчитать концентрацию NO₂ и золы в точках [x_м, y=0] и [x=1000, y=100] при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра, если М^SO2 =12, M^NO2 =0,4, М^з=3 г/с, использовав данные предыдущих расчетов для SO₂.

РешениеДля оксида азота расстояние х_м не изменится, х^NO2_м=x^SO2_м=430 м, а концентрации в точках [x_м, 0], [1000, 100] найдем по формуле (3.31):

с^NO2_м = 0,223 0,4/12 = 0,0074 мг/м³,

с^NO2 = 0,119 0,4/12 = 0,004 мг/м³.

Для выбросов золы расстояние x^з_м определим по (3.33), приняв, что золоочистка не используется и F=3 (см. пояснение к формуле (3.4)),

x^з_м = 430  (5 – 3)/4 = 215 м.

Максимальную концентрацию золы с^з_м в точке [215, 0], рассчитаем по (3.31)

с^з_м = 0,223 3/12 = 0,056 мг/м³.

Для расчета с^з в точке [1000, 100] вначале найдем с^з_х в точке [1000, 0] по (3.21) с учетом (3.22) и величины Х = 1000/215 = 4,65 (1
s₁ = 1,13/(0,13 4,65²+1) = 0,296,

с^з_х = 0,296 0,056 = 0,017 мг/м³.

Значение с^з_хy в точке [1000, 100] вычислим по (3.24) с учетом (3.25), (3.26) и u_м = 2,2   5. Поскольку координаты и скорость не изменились, t_y = 0,022, s₂ = 0,8 (см. предыдущие ответы) и S^з_xy = 0,8 0,017 = 0,014.

Задача Оценить допустимость воздействия на атмосферу, если расчетные максимальные приземные концентрации веществ при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра соответственно составили с^SO2_м=0,223; с^NO2_м=0,0074; с^з_м=0,056, при фоновых концентрациях с^SO2_ф=0,2; с^NO2_ф=0,02; с^з_ф=0,3 мг/м³.

Решение Два вещества SO₂ и NO₂ обладают однонаправленным действием, поэтому оценка допустимости воздействия выполняется по соотношениям (3.1) для золы и (3.2) для газов:

0,3+0,056<0,5  (0,223+0,2)/0,5+(0,02+0,0074)/0,085<1

или 0,356<0,5  1,16<1,

где  – знак логического умножения “И”, а значения ПДК взяты из табл. 3.3.

Условие не выполняется, следовательно, концентрация загрязнений превышает предельные нормы.

Минимальная высота источника выбросов вредных веществ

Вопрос Как и с какой целью рассчитывается минимальная высота источников выбросов вредных веществ?

Ответ При проектировании и реконструкции предприятий, минимальная высота источника выбросов выбирается таким образом, чтобы концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы с учетом их фоновых концентраций с_ф не превышали ПДК.

Расчеты проводятся по каждому веществу, причем, если рассеиваются вещества, обладающие суммацией вредного действия, в расчетах следует использовать приведенные массы выбросов М_с и фоновых концентраций с_ф,с:

(3.34)

c_ф,с=с_ф,1+с_ф,2 (3.35)

Минимальная высота источника для холодных выбросов  Т 0 находится по формуле

. (3.36)

Если найденному по формуле (3.36) значению Н соответствует v < 2 м/с, то Н уточняется методом последовательных приближений по формуле

, (3.37)

где n_i и n_i-1 – значения коэффициента n, полученные соответственно по значениям H_i и H_i-1 (при i=1 принимается n₀=1).

Формулы (3.36) и (3.37) применяются при  Т>0,если при этом выполняется условие

.

В противном случае первое приближение следует найти по формуле

. (3.38)

По величине Н₁ определяются величины f, v_м, v, f_e и коэффициенты m_i=1, n_i=1. Новое приближение Н_i+1 находится по формуле

(3.39)

(при i = 1 можно принять m₀ = n₀ = 1 и Н₀ = Н₁).

Если выбрасываемые вещества не обладают суммацией среднего действия, расчет минимальных высот выполняется по каждому веществу при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра, а для сооружения принимается наибольшее значение Н.