метод_указания_2_ITVP

Первая часть лабораторной работы

“Исследование распространения загрязнения примесей загрязняющих веществ в атмосфере путем моделирования”

Модель распространения загрязнений от источника выбросов в атмосфере

Методика “ОНД-86” для расчета концентрации примесей в атмосферном воздухе используется в качестве стандартной. При проектировании предприятия необходимо с помощью ОНД-86 определить его характеристики (а именно высоту источника выброса, ширину санитарно-защитной зоны и др.) для обеспечения безопасности его функционирования для находящихся поблизости населенный пунктов.

Для уже действующих предприятий возможно определить предельно допустимые выбросы (ПДВ), при которых обеспечивается не превышение санитарных норм содержания вредных веществ. Данная методика позволяет рассчитать значение разовой концентрации вредных веществ, которое определяется при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях, то есть рассматривается не реальная ситуация, а наихудший случай для данной местности.

Методика “ОНД-86” реализована в виде программы с удобным пользовательским интерфейсом, позволяющим задавать различные параметры и отображать поле концентраций в следе загрязнения.

Цель работы – исследовать влияние различных факторов на распространение загрязнений от источника промышленных выбросов в атмосферу.

Исходные данные (диапазоны изменения параметров)

метеоусловия

1. Скорость ветра Vв = 0.5-30 м/с

2. Температура воздуха Tв меняется в пределах (-40 - +40) ^оС. параметры источника выброса (диапазон их изменения):

1. Высота трубы Н = 10-150 м

2. Диаметр устья источника выброса D = 0.5-2 м

3. Температура смеси Tc = 10-50 ^оС , Обязательное условие Тс > Tв

4. Скорость выхода смеси из источника Vc = (0.5-20) м/с

5. Масса выброса M = (10 -500) г/c

6. Состав выбрасываемой смеси – 5 видов.

7. Предельно-допустимая концентрация задается в пределах 0.1 – 2 мг/м³

Определение влияния параметров источника выброса и метеоусловий на максимальную концентрацию и размеры следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) при заданных значениях исходных данных

Задание на работу

1. Исследовать зависимость максимальной концентрации Cмакс в следе загрязнения и размеров следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) от скорости ветра Vв. Определить наихудшие условия по значению Vв.

2. Исследовать зависимость максимальной концентрации Cмакс и размеров следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) от температуры в зимний и летний периоды. Определить наихудшие условия по температуре.

3. Исследовать зависимость максимальной концентрации Cмакс и и размеров следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) от высоты источника выброса H. Рекомендуемый диапазон высоты трубы Н = 10 - 100 м.

4. Исследовать зависимость максимальной концентрации Cмакс и размеров следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) от скорости выхода выбрасываемой смеси Vc Определить наилучшие условия по скорости выхода выбрасываемой смеси Vc.

5. Исследовать зависимость максимальной концентрации Cмакс и размеров следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) от температуры выбрасываемой смеси Tc Определить наилучшие условия по скорости выхода выбрасываемой смеси Vc.

6. Исследовать зависимость максимальной концентрации Cмакс и размеров следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) от массы выброса M. Определить наихудшие условия по значениям М.

7. Исследовать зависимость максимальной концентрации Cмакс и и размеров следа загрязнения (Xмакс, Yмакс) от состава выбрасываемой смеси (5 типов). Определить наихудшие условия по составу смеси

Требования к отчету

1. Представить результаты проведенных исследований по п.п. 1-7 задания на работу в виде графиков.

2. По результатам проведенных исследований определить исходя из графиков:

2.1. Метеоусловия скорость ветра Vв и температуру воздуха Tв, при которых размеры следа загрязнения и максимальная концентрации в следе загрязнения будут наибольшими.

2.2. Состав выбрасываемой смеси (из 5 видов) при которых размеры следа загрязнения и максимальная концентрации в следе загрязнения будут наибольшими.

2.3. Температуру смеси Tc и скорость выхода смеси Vс при которых размеры следа загрязнения и максимальная концентрации в следе загрязнения будут наименьшими.

3. Сделать выводы о влиянии высоты трубы Н, диаметра устья трубы D, массы выброса на размеры следа загрязнения и максимальную концентрации в следе загрязнения.

4. На основании п. 2 и п.3 дать рекомендации по выбору параметров источника выброса (H, D, Tc, Vc, M), а также состава смеси с целью обеспечения минимального ущерба для экологического состояния для возможного диапазона изменений параметров метеоусловий (скорость ветра Vв и температуру воздуха Tв).

Вторая часть лабораторной работы 2

“Оптимальный выбор параметров источника выброса в атмосферу”

Цель работы – оптимизировать (минимизировать) размеры трубы (высоту H и ее диаметрD) при обеспечении заданных требований к максимальной концентрации и размеров пятна загрязнения для всего диапазона метеоусловий.

Общую задачу оптимизации для конкретного случая выбросов в атмосферу загрязняющих веществ можно сформулировать следующим образом.

Максимальная концентрация в следе загрязнения определяется рядом параметров и составом смеси (см. 1-ую часть работы):

Смах = F(H, D, Vв, Тв, Vс, Тс, М)

Можно сформулировать задачу оптимизации следующим образом. Обеспечить заданное значение Смах для:

• минимально возможных размеров трубы H и D (как показателей, определяющих стоимость трубы) для:

• заданных параметров источника выбросов: массы выброса M и состава смеси;

• всего возможного диапазона изменения метеоусловий Vв и Tв;

• варьируемых параметров источника выбросов Tc, Vc;

• при ограничениях – заданных размерах пятна загрязнения (Xмакс, Yмакс).

Указанная задача может быть решена на основе моделирования процесса переноса загрязнений в атмосфере путем перебора вариантов при различных значениях метеоусловий, параметров источника выбросов и заданных ограничениях.

Исходные данные

Параметры источника выбросов:

1. Масса выброса (значение задается преподавателем в диапазоне) 10-500 г/сек

2. Состав смеси - все пять видов, обеспечить параметры загрязнения для худших условий

Метеоусловия (диапазон изменения):

1. Диапазон температур воздуха в течение года - -40 - +40^оС

2. Скорость ветра 0.5-30 м/с

Варьируемые параметры источника выбросов:

1. Температура смеси Tc = 10-50 град, но не ниже температуры воздуха.

2. Скорость выхода смеси из источника Vв = 0.5-20 м/с.

ПДК (значение задается преподавателем в диапазоне) 0,1 -2 мг/м³.

Необходимо обеспечить следующие параметры следа загрязнений (задаются преподователем):

1. Размеры следа загрязнений не превышают (задается преподавателем ) Xмакс = ___________, Yмакс =_____________

2. Максимальная концентрация в следе загрязнения Cмакс не превышает (задается преподователем ) ___________ мг/ м³

Требуется:

1. Оптимизировать (минимизировать) следующие значения параметров источника выброса:

• Высоту трубы H (высота варьируется в пределах (10-150 )м,

• Диаметр трубы D (диаметр варьируется в пределах 0.5-2 м),

для заданных исходных параметров источника выброса и метеоусловиях:

• всего диапазона изменения метеоусловий (задать худшие случаи);

• варьируемых параметров источника выбросов (выбрать параметры, минимизирующие H и D);

• состав смеси - все пять видов.

Требования к отчету

1. Привести значения всех найденных параметров источника выбросов.

2. Подтвердить соответствие полученных оптимальных значений Hмин и Dмин требованиям варианта задания.

ПРИМЕР варианта задания на лабораторную работу (часть 2)

Вариант 1

Студент гр. _______________

Обеспечить минимально-возможные размеры трубы (высоту H и диаметр D) для наихудшего состава смеси при заданном значении ПДК, Cмакс и ограничениях Xмакс и Yмакс на параметры следа загрязнения по результатам моделирования для:

всего диапазона метеоусловий: Vв и Tв (указать худшие значения);

выбрать оптимальные параметры выбрасываемой смеси Тс (температура смеси на выходе трубы), V c (скорость смеси на выходе из трубы) – минимизирующие высоту и диаметр трубы

№	См Мг/м^3	Хм м	Yм м	Vв м/c	Tв град	Tс град	Vсм м/c	M г/с	ПДК Мг/м^3
1	1.2	1000	260					100	1.2

1. См- макс. Концентрация в пятне загрязнения

2. Хм и Yм – размеры пятна загрязнения

3. Vв – скорость ветра (наихудший вариант)

4. Tв – температура воздуха (наихудший вариант)

5. Vсм – скорость выхода смеси

6. Тсм – температура смеси на выходе из трубы

7. М – масса выброса

8. ПДК- предельно-допустимая концентрация

5