Метод, основанный на решении уравнения турбулентной диффузии

Работы по атмосферной диффузии, основанные на результатах интегрирования уравнения турбулентной диффузии атмосферных примесей, лежат в основе используемого в нашей стране нормативного документа ОНД-86 "Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий".

Основным показателем степени загрязнения воздуха промышленными предприятиями является максимально возможная концентрация примеси в приземном слое воздуха, обозначаемая как С_m. Поэтому решив уравнение турбулентной диффузии относительно С_m и введя для удобства пользователей коэффициенты, рассчитываемые по интерполяционным формулам, Берлянд получил следующие уравнения.

Итак при выброса нагретой ГВС из одиночного точечного источника с круглым устьем максимальное значение приземной концентрации ЗВ С_m (мг/м³) достигается при неблагоприятных метеоусловиях на расстоянии X_m от источника и определяется по формуле:

(12)

М - массовый поток выброса, г/с.

А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия рассеивания ЗВ. С учетом результатов экспериментальных исследований рассеяния ЗВ в различных районах СНГ коэффициент А принят:

240 - для субтропической зоны Средней Азии;

200 - для Казахстана, нижнего поволжья, Кавказа, Молдовы, Сибири, Дальнего Востока;

160 - для Севера и Северо-запада ЕТС, Среднего Поволжья, Урала и Украины;

120 - для центральной части ЕТС.

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ в воздухе. для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость оседания которых практически равна 0, F принимается равным 1; для аэрозолей при степени очистки выбросов ³ 90% равным 2; при степени очистки от 75 до 90% F = 2,5; < 75% и при отсутствии очистки F = 3.

h - высота источника выброса над уровнем земли, м. Подъем факела учтен в самой формуле (12), поэтому в нее подставляется геометрическая высота источника. Для наземных источников при расчетах по формуле (12) принимается h = 2 м (в отличие от формулы Сеттона, где для наземного источника h может быть равна 0).

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. В случае ровной местности с перепадом высот не более 50 м на 1 км h = 1.

DТ - разность между температурой ГВС и окружающего воздуха, ^оС.

V - расход ГВС,м³/с. Рассчитывается по формуле:

(13)

где D - диаметр устья источника, м;

w_o - линейная скорость выхода ГВС.

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода ГВС из устья источника. Они определяются в зависимости от вспомогательных параметров f и V_m, используемых при нахождении опасной скорости ветра:

для нагретых источников (14)

(15)

При f < 100 (16)

при f ³ 100 (17)

Иногда m находят графически в зависимости от f.

Для нахождения n используют формулы:

n = 1 при V_m > 2 (18)

при 0,3 < V_m £ 2 (19)

n = 3 при V_m £ 0,3 (20)

Расстояние X_m (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения С_m (мг/м³), находят по формуле (21):

(21)

где безразмерный коэффициент d находят по формулам:

при V_m £ 0,5 (22)

при 0,5 < V_m £ 2 (23)

при V_m > 2 (24)

Частным случаем рассмотренной формулы для расчета С_m является формула для расчета рассеяния холодных выбросов:

(25)

причем n определяется по тем же формулам (18-20), что и для нагретых выбросов с той лишь разницей, что V_m рассчитывают по формуле:

(26)

При этом параметр d, необходимый для расчета Х_m находят:

d = 5,7 при V_m £ 0,5 (27)

d = 11,4 V_m при 0,5 < V_m £ 2 (28)

d = 16,1 при V_m > 2 (29)

Хотя в рассматриваемых формулах и не фигурирует скорость ветра, расчет производится для неблагоприятных, с точки зрения, рассеяния ЗВ метеоусловиях, т.е. при опасной скорости ветра (в отличие от метода Сеттона, где расчетной считается скорость ветра 1м/с).

При любой другой скорости ветра U, отличающейся от опасной Um, максимальное значение приземной концентрации ЗВ (С_mu) рассчитывают с учетом поправки r:

(30)

где r зависит от отношения U/um:

при U/um £ 1 (31)

при U/um > 1 (32)

Расстояние до точки, где наблюдается максимальная приземная концентрация ЗВ при скорости ветра U, рассчитывают с учетом поправки р:

(33)

р = 3 при U/um £ 0,25 (34)

при 0,25 < U/um £ 1 (35)

при U/um > 1 (36)

Метод позволяет рассчитать приземную концентрацию примеси в атмосфере по оси факела на различных расстояниях X от источника выброса:

С(X,0,0)=S₁C_m (37)

где S₁ зависит от отношения X/X_m:

при Х/Х_m £ 1 (38)

при 1 < Х/Х_m £ 8 (39)

при Х/Х_m > 8

и F £ 1,5 (40)

при Х/Х_m > 8

и F > 1,5 (41)

Для низких и наземных источников (h < 10м) при значениях X < X_m величина S₁ заменяется на S*₁, зависящую от X/X_m и от h:

при 2 £ h < 10 (42)

Значение приземной концентрации ЗВ в атмосфере на расстоянии Y по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле:

С(X,Y,0) = S₂C(X,0,0) (43)

где безразмерный коэффициент S₂ рассчитывается в зависимости от скорости ветра и отношения Y/X:

(44)

Дата добавления: 2015-07-08