1 определение массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух 4 страница

Результаты экологической оценки можно представить в виде шкалы (таблица 7.2).

Таблица 7.2 – Шкала результатов экологической оценки

По таблице видим, что наиболее высокие нагрузки на окружающую среду оказывает битумное покрытие. Средние по нагрузкам – минераловатные плиты и цементно-песчаная штукатурка, самая низкая нагрузка у паркета и бруса из дерева. Так как наиболее вредный материал на основе оценки является битумное покрытие, то выберем более безвредное покрытие гидроизоляции – битумную мастику холодного применения на водной основе. Информационная карточка экологического выбора представлена в таблице 7.3.

Таблица 7.3 – Информационная карточка экологического выбора

Вид конструкции	Цокольное перекрытие
Вид СМ	Предпочтение 1	Предпочтение 2	Предпочтение 3	Предпочтение 4	Избегать
Брус	Минплиты на основе базальта	Цементно-песчаная штукатурка	Мастика	Фосфогипсовые плиты
Экологические предпочтения	1 – Брус и паркет из хвойных пород обладают высокой экологичностью, поэтому применение данного материала рекомендовано к применению. Отходы данного материала являются перерабатываемыми и в этом случае тоже не несут экологической нагрузки на окружающую среду и здоровье человека. 2 – Минеральные плиты на основе базальта несут средние нагрузки для экологической среды, поэтому вполне могут использоваться. В ее составе нет вредных примесей, и она не радиоактивна. 3 – Цементно-песчаная штукатурка также в своем составе не имеет вредных примесей, она является самой распространенной штукатуркой и менее вредной для человека. 4 – Битумные мастики холодного применения на водной основе (эмульсии) в составе имеют экологически чистые ингредиенты, такие как различные эмульгаторы и полимеры. Благодаря этому, данная мастика битумная экологически чище и безопаснее своих аналогов на растворителях.
Избегать	Фосфогипс является вторичным продуктом при производстве минеральных удобрений. В его состав входят радиоактивные примеси стронция, поэтому применение фосфогипсовых плит весьма небезопасно, так как создают радиоактивное излучение. Рекомендуется избегать фосфогипса даже в штукатурках.
Основной комплект	В основной комплект экологических предпочтений в РФ для цокольного перекрытия входит дерево. Материалы из дерева признаны одними из самых экологически чистых строительных материалов, так как они на сто процентов состоят исключительно из натурального сырья. Дерево экологически безопасно для окружающей среды и устойчиво к экстремальным перепадам температур всех регионов РФ, отличается повышенной прочностью и оптимальной ценой.

8 ВЫБОР И РАСЧЕТ СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автомобили, промышленные предприятия и тепловые электростанции. Для сухой очистки газов используют циклоны, очищающие от пыли. Центробежная сила, направленная по радиусу к стенкам циклона определяется по формуле:

(25)

где – диаметр частиц;

– тангенциальная составляющая скорости газа;

– радиус циклона;

– плотность частиц пыли;

– плотность газа.

Расчет ведут методом последовательных приближений. Расчет начинают с циклона, для которого диаметр частиц пыли ориентировочно должен удовлетворять неравенству:

(26)

Выбираем тип циклона по таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Параметры, определяющие эффективность циклонов

Параметры	Тип циклона
ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК ЦН-33	СК ЦН-34	СК ЦН-34М
, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0
, мкм	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340

Диаметр циклона вычисляется по формуле:

, (27)

где – диаметр циклона, м;

– количество очищаемого воздуха, м³/с;

– скорость движения газов в циклоне, м/с.

Полученное значение диаметра округляем до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона – (таблица 8.2).

Таблица 8.2 – Типовые значения внутреннего диаметра циклона

,м

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

По выбранному диаметру находится действительная скорость движения газа по формуле:

, (28)

где – находится действительная скорость движения газа, м/с;

– типовое значение внутреннего диаметра циклона, м.

Действительная скорость в циклоне должна удовлетворять следующему условию:

(29)

Если условие не соблюдается, то выбираем другой тип циклона с меньшими значениями .

Находим диаметр частиц реально осаждаемых с эффективностью 50% по следующей формуле:

, (30)

где – диаметры частиц, освещаемых с эффективностью 50%;

= 0,6 м;

кг/м³;

– вязкость газа, Па с;

Па с;

– скорость газа в циклоне, м/с;

= 3,5 м/с.

Расчет параметра Х производится по формуле:

, (31)

где – стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки.

По величине параметра Х определяют значение нормальной функции распределения:

1) Если , то:

(32)

2) Если , то:

. (33)

Эффективность очистки газа найдем по формуле:

. (34)

Причем, должно выполняться условие:

. (35)

Если условие не выполняется, то необходимо выбрать другой тип циклона.

Определим коэффициент гидравлического сопротивления по следующей формуле:

, (36)

где – поправочный коэффициент на диаметр, определяется по таблице 8.3;

– поправочный коэффициент на запыленность газа, определяется по таблице 8.4;

– коэффициент гидравлического сопротивления, определяется по таблице 8.5.

Таблица 8.3 – Поправочный коэффициент

, м	ЦН-11	ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24	СДК ЦН-33, СДК ЦН-34, СДК ЦН-34М
0,2	0,95	0,90	1,00
0,3	0,96	0,93	1,00
0,4	0,99	1,00	1,00
0,5	1,00	1,00	1,00

Таблица 8.4 – Поправочный коэффициент

Тип циклона	Запыленность на входе, г/м^3
ЦН-11	1,00	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,85
ЦН-15	1,00	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	1,00	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1,00	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК ЦН-33	1,00	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК ЦН-34	1,00	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК ЦН-34М	1,00	0,99	0,97	0,95	-	-	-

Таблица 8.5 – Коэффициент гидравлического сопротивления

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15, ЦН-15У	ЦН-11	СДК ЦН-33	СК ЦН-34, СК ЦН-34М

Гидравлическое сопротивление найдем по формуле:

. (37)

Расчет мощности привода подачи газа осуществляем по формуле:

, (38)

где – коэффициент запаса мощности, ;

– КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору, ;

– КПД вентилятора, .

Концентрация пыли при выходе из циклона определяется так:

, (39)

где – входная концентрация пыли, г/м³.

Исходные данные:

Наименование оборудования – Крекинг установка;

Оборудование – клинкерно-обжиговая печь;

Q=20 м³/с; ρ=1,29 кг/м³; µ=17,3·10^-6; d_м=23 мкм; lgδ₄=0,501; С_вх=30 г/м³; ρ₄=2000 кг/м³; η=0,85.

По формуле 26:

d_м > 2·d₅₀^T:

23 > 2·8,5=17

Выбираем циклон ЦН-24:

ω_оп=4,5 м/с;

d^т_оп=d^т₅₀=8,50 мкм;

lgδ_η^т=0,308.

Тогда диаметр циклона вычисляется по формуле 27:

D= =2,38 м

Полученное значение диаметра округляем до D_ц=2,4 м (таблица 8.2).

По выбранному диаметру находится действительная скорость движения газа по формуле 28:

ω_р= =4,42 м/с..

Действительная скорость в циклоне должна удовлетворять условию формулы 29:

100· =1,78% ≤ 15% - условие выполняется.

Находим диаметр частиц реально осаждаемых с эффективностью 50% по формуле 30:

d₅₀=8,50· =13,59 мкм.

Проверяем выполнение условия d₅₀ < d_м:

13,59 < 23 – условие выполняется.

Расчет параметра Х по формуле 31:

Х= =0,39.

так как 0 ≤ Х=0,39 ≤ 0,6 то воспользуемся формулой 32:

Ф(Х)=0,3762·0,39+0,5=0,65.

Эффективность очистки газа найдем по формуле 34:

η= =0,825.

Проверяем выполнение условия η< η_тр:

0,825<0,85 – условие выполняется, следовательно, подбираем другой циклон, так как данный не удовлетворяет параметрам.

По формуле 26:

d_м > 2·d₅₀^T:

23 > 2·6=12

Выбираем циклон: ЦН-15У

ω_оп=3,5 м/с;

d^т_оп=d^т₅₀=6 мкм;

lgδ_η^т=0,283.

Вычисляем диаметр циклона по формуле 27:

D= =2,697 м,

принимаем D_ц=2,6 м.

Вычисляем действительную скорость в циклоне по формуле (28):

ω_р= =3,77м/с.

Проверка выполнения условия (29):

100· =7,71% ≤ 15% - условие выполняется.

Вычисляем диаметр частиц, реально осаждаемых с эффективностью 50 % по формуле (30):

d₅₀=6· =10,81 мкм.

Проверяем выполнение условия d₅₀ < d_м:

10,81 < 23 – условие выполняется.

Расчитаем параметр Х по формуле (31):

Х= =0,57.

Определяем полный коэффициент очистки газов по формуле (32), так как 0 ≤ Х=0,57 ≤ 0,6:

Ф(Х)=0,3762·0,57+0,5=0,71.

Эффективность очистки газа в циклоне определяем по формуле (34):

η= =0,855.

Проверяем выполнение условия η< η_тр:

0,855<0,85 – условие не выполняется.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона по формуле (36):

По таблице 8.3 принимаем К₁=1.

По таблице 8.4 интерполяцией принимаем К₂=0,92+ ·(0,91-0,92)=0,915.

По таблице 8.5 принимаем ξ₅₀₀=155.

ξ=1·0,915·155=141,825.

Вычисляем гидравлическое сопротивление циклона по формуле (37):

∆Р=141,825· =1300,16 Па.

Расчет мощности подачи привода газа по формуле (38):

N= =48756 Вт.

Определяем концентрацию пыли на выходе по формуле (39):

С_вых=30·(1-0,855)=4,35 г/м³.

Вывод: требуемый циклон, который будет обеспечивать необходимую эффективность очистки газа, - ЦН-15У. Его характеристики: D_ц=2,6 м; η=0,855; N=48756 Вт; С_вых=4,35 г/м³.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Искпаемый уголь –Википедия [Электронный ресурс]: база данных содержит сведения об угле. – Электронный справочник. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%B9_%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D1%8C.html, свободный. – Загл. с экрана.

2 Раздел полезные ископаемые – полезные ископаемые [Электронный ресурс]: база данных содержит сведения о способах добычи угля. – Электронный справочник. – Режим доступа: http://www.x-mineral.ru/poleznye-iskopaemye/40-kamennyj-ugol.html, свободный. – Загл. с экрана.

3 Справочник строительных материалов и терминов [Электронный ресурс]: база данных содержит сведения о строительных материалах. – Электронный справочник. – Режим доступа: http://www.gvozdem.ru/spravochnik/spravochnik.htm, свободный. – Загл. с экрана.

Дата добавления: 2015-08-28