shpori

1. Окружающая среда (ОС). Основные термины и определения. Схемы взаимодействия пром. города и пром. предприятия с ОС.

Окружающая среда – среда обитания и производственной деятельности человека оказывает решающее влияние на состояние человека. От 40-50% заболеваний, связанных с экологической напряженностью. Окружающая среда – среда обитания человека, которая характеризуется совокупностью физических, химических и биологических факторов, способных оказывать прямое или косвенно немедленное или отдаленное воздействие на деятельность или здоровье человека.

Основные составляющие ОС:

1. Воздушная

2. Водная

3. Животный мир

4. Растительный мир

5. Почва

6. Недра(верхняя часть земной коры, в пределах которой производится добыча полезных ископаемых)

7. Климатическая среда

8. Акустическая среа

Биосфера – область распространения жизни на земле от населения организмами верхней части земной коры до нижней части атмосферы. Экология – наука о взаимоотношении живых организмов и среды их обитания. Экологический кризис связан с загрязнением атмосферы, морских и пресных водоемов, наружных почвенных ландшафтов, истощение водных ресурсов, а также экспоненциальный рост населения человека.

1 – световое, инфракрасное, ультрафиолетовое, лазерное излучение.

2 – ионизирующее излучение.

3 – электромагнитное излучение.

4 – тепловое излучение.

5 – шум, ультразвук, инфразвук, вибрация.

5.Сухие пылеуловители. Гравитационные аппараты.

Параметры:

Общая эффективность очистки:

, где С – массовая концентрация примесей в газах до и после пылеуловителя.

Если несколько последовательно соединенных аппарата:

Для оценки эффективности очистки используется коэффициент проскока:

Гравитационные аппараты:

1. Пылеосадительные камеры.

L – длина, H – высота, Vг – скорость газа(0,2-0,8 м/с), V вит – скорость витания.

Очищается: 40-50%, частицы диаметром 40-50 мкм.

2.Центробежные аппараты:

Очистка газа основывается на использовании центробежной силы, возникающей при вращательном движении газового потока.

1 –входной патрубок; 2 – выхлопная труба; 3 – цилиндрическая часть; 4 – коническая часть; 5 – патрубок выхода пыли.

Принцип действия: запыленный воздух входит тангенсально в верхнюю часть циклона и далее вращающийся поток опускает по кольцевому пространству в коническую часть и далее в выхлопную трубу. Частицы отделяются от потока и опускаются в бункер циклона.

2. Характеристика антропогенного воздействия на природную среду. Эксплуатация природных ресурсов

Характеристика антропогенного воздействия на природную среду.

1)Прямая эксплуатация природных ресурсов.

2)Косвенное воздействие на природу производственно или иной деятельности человека.

3)Загрязнение природной и окружающей среды.

Эксплуатация природных ресурсов.

Природные ресурсы – вещества органического и неорганического происхождения, находящиеся в естественных условиях, а также природные виды энергии, которые могут быть использованы человеком для удовлетворения своих потребностей.

1)Неисчерпаемые – вся масса воды на земле, солнечная энергия, энергия волн, ветра и т.д.

2)Исчерпаемые – ограниченные в количестве и за сравнительно небольшой срок(от 1000 до десятков тысяч лет) могут быть полностью исчерпаны человеком.

А)Невосполнимые природные ресурсы – минеральные и органические природные ископаемые:

а) Минеральные – руды, соли, серы, и др.б) Органические – каменный уголь, нефть, газ и т.п.

Б)Восполнимые – живые ресурсы, а также почва, они требуют рационального использования.

6. Аппараты сухой инерционной очистки газов.

Сухая инерционная очистка газов от пыли.

Отделение примесей от газового потока осуществляетс механическим путем с использова гравитационных, инерционных и центробежных сил.

“+” – Простота конструкции

“-“ – Малая эффективность

Поэтому применяется для грубой очистки.

Гравитационные аппараты:

Пылеосадительные камеры.

L – длина, H – высота, Vг – скорость газа(0,2-0,8 м/с), V вит – скорость витания.

Очищается: 40-50%, частицы диаметром 40-50 мкм.

3. Косвенное антропогенное воздействие на ОС и прямое антропогенное загрязнение ОС.

Для своей производственной и хозяйственной деятельности человеком изымаются определенные площади, соответственно уменьшаются размеры экологических систем(леса, поля, и т.д.), происходит нарушение их структуры и протекающих в них процессов. Все это наносит существенный ущерб природе, хотя и не содержит прямого умысла. Много животных погибают. Загрязнение окружающей среды – внедрение человеком в окружающую среду отходов производства и других видов хозяйственной деятельности в виде веществ и энергии, которые или вообще не характерны для биосферы, либо не характерна их концентрация и интенсивность. В результате получает угрозу здоровью самого чела, условию жизни, труда и отдыха. Антропогенному загрязнен подвержены вся биосфера, литосфера, стратосфера и др.

Основные источники загрязнения атмосферы: тепловые и электростанции, предприятия черной и цветной металлургии, стройматериалы, транспорт.

Гидросфера: водоемы, бытовые стоки, ядохимикаты, с/х.

Доля пресной воды: 6%, пригодной для использования: около 0,5%

Для океанов – нефтяные утечки при транспортировке.

Литосфера: животные отходы.

7.Фильтры и их эффективность

Фильтры предназначены для тонкой очистки газов от примесей.

Задержание частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред.

Фильтры бывают:

• С зернистым слоем (неподвиж., свободнонасыпанный зернистый материал)

• С гибкими пористыми перегородками ( ткань, войлок и т.д.)

• С полужесткими пористыми перегородками (связанные, тканные сетки, стружка)

• С жесткими пористыми перегородками ( керамика, металлы и д.р.).

Расчет:

Расчет сводиться к определению F фильтрующего элемента, гидровлического сопротивления, продолжительности работы фильтра до регенерации фильтрующего элемента.

Наиболее распространенные фильтры: Сухие тканевые (рукавные) и электрофильтры

4.Защита атмосферы. Вредные вещества, загрязняющие воздушную среду, их краткие характеристики. ПДК.

Вредные вещества, загрязняющие воздушную среду:

1. Газы: СО, SO₂, NO_x, N₂O

2. Пары: углеводороды, кислоты, металлы, воды

3. Пыль: мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества, рассеянного в воздухе(от долей до сотен микрон).

По степени воздействия на организм человека вредные вещества разделяются:

1. Чрезвычайно опасны(ртуть)

2. Высокоопасные(NO2)

3. Умеренно опасные(сернистый ангидрид)

4. Малоопасные(ацетон)

Краткие характеристики воздействия некоторых вредных веществ на чела.

СО – газ, без цвета, вкуса, запаха, не ощущается человеком. Высокая концентрация очень вредна. Симптомы: удушение, головная боль.

Пары ртути – не ощущается человеком, накапливается в организме, приводит к тяжелым последствиям. Симптомы: галлюцинации.

NO2 – без цвета и запаха, очень ядовит, поражает органы дыхания при соединении с водой образуется кислота и как следствие отек легких.

Сернистый ангидрид – без цвета, острый запах, раздражающее действие на слизистую оболочку глаз, дыхательных путей.

ПДК

1.максимально разовая 2.среднесуточная

При одновременном присутствии нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, безразмерная концентрация должна удовлетворять правилу Черкинского:

С₁;С₂;…С_n – концентрации вредных веществ;

8.Аппараты мокрой очистки газов. Полые и насадочные газопромыватели.

Аппараты мокрой очистки газов от пыли, жидкости, и газообразных примесей.

Принцип действия основан на взаимодействии жидкости, поданной в запыленный газовый поток или газа, проходящего через слой жидкости.

«+»:

- Высокая степень очистки от мелкодисперсной пыли

- Могут также применяться для очистки от газообразных составляющих и охлажденных газов.

- Могут применяться для очистки пожароопасных и взрывоопасных газовых потоков

«-»:

- Образование в процессе шлама, что требует специальных устройств для его переработки

- Выброс влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоходах при охлаждении газов до точки росы.

- Необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель. В качестве орошающей жидкости используют воду.

Полые газопромыватели

Газы пропускаются через завесу распыленной жидкости. Частицы пыли захватываются каплями жидкости и осаждаются с ними, а очищенные газы удаляются из аппарата.

Полые форсуночные скрубберы

1 – входной патрубок

2 – газораспределительная решетка

3 – форсунки

4 – каплеуловитель

5 – выходной патрубок

6 – бункер

7 – патрубок для удаления шлама

Высокая эффективность наблюдается при улавливании частиц d>10 мкм. При расчетах нужно рассчитывать площадь сечения и расход жидкости, подаваемое на орашение

, где

Lp – объемный расход очищенного газа

ω – скорость движущего газа в аппарате

m – удельный расход жидкости. m=0,5 – 8

Насадочный газопромыватель

Это скрубберы, в которых помещены наполнитель и насадка. В качестве насадки применяют гальку, кокс, пластмассу, стекло и пористую резину. Имеет место более тесный контакт очищенного пара с жидкостью, что обеспечивает лучшую эффективность. Насадка может быть подвижной и неподвижной. Во первом случае отсутствует явления засорения каналов.

9.Ударно-инерционные аппараты. Барботажно-пенные турбулентные пылеуловители.

Ударные инерционные аппараты

Особенностью аппарата является полное отсутствие средств перемещения жидкости, поэтому вся энергия, необходимая для поверхностного контакта подходит через газовый поток. Он ударяется о поверхность жидкости, и потом газожидкостная смесь улавливается и очищается. Пример: ротоклон, D=2-3 м²/час, ΔР_гидр=4000-4300 Па, эффективность очистки частиц более 3 мкм составляет 98-99%.

Барботажно-пенный пылеуловитель

Принцип действия:

Газ поступает под решетку 1, проходит через отверстие решетки, барботирует через слой воды и пены, очищается от пыли за счет осаждения части пузырей. Режим работы аппарата, зависит от скорости подачи воздуха до 1 м/с – барботажный режим, 1,5 – пенный, 2 – 2,5 – барботажно-пенный. Появляется пенный слой, увеличивается эффективность очистки, но и увеличивается гидравлическое сопротивление. , удельный расход воды: .

13.Каталитический метод термической нейтрализации.

Используется для превращения токсичных компонентов выбросов в вещества безвредные или менее вредные. Основан на взаимодействии удаленного вещества с катализаторо. Специальное дополн. вещество вводится в смесь. Катализатор взаимодействует с одним из реагирующих соединений, при этом образуется промежуточное вещество, которое распадается на другие вещества и на регенерирующий катализатор. Существенную роль играет температура газа, это минимальная температура начала реакции.

Недостатки:

- Высокая стоимость катализатора

- Отравление катализатора.

Вводится отравляющий катализатор: Pb, P, S…

Для осуществления каталитического процесса необходимо небольшое количество катализатора, расположенного так, чтобы обеспечивать максимальную поверхность контакта с газовым потоком. В качестве катализатора используется металл: платина, палладий и другие благородные металлы или их соединения. Также используются оксиды меди, марганца и т.п.

Преимущества:

1) Кратковременность процесса, что позволяет резко сократить габариты реактора.

2) Температра реакции существенно снижается до 300^оС (по сравнению с температурой окисления).

Схема каталитического реактора

1 – теплообменник-рекуператор

2 – контактное устройство

3 – катализатор

4 – подогреватель

5 – горелка природного газа

Воздух с примесями толуола подогревается в межтрубном пространстве ТА 1 и далее поступает по каналам к подогревателю 4. Продукты сгорают в горелке 5, подогревая воздух до 250-350^оС, до уровня обеспечения оптимальной скорости окисления толуола на поверхности катализатора. Процесс хим. превращения происходит на поверхности катализатора 3, размещ. в контактном устройстве 2. В качестве катализатора применяют природную марганцевую руду, разбавленную азотнокислым палладием, в результате получается реакция:

С₇Н₈ + 9О₂ = 7СО₂ + 4Н₂0

Получились нетоксичный газ и вода. Далее в рекуператоре 1 при температуре 350-450^оС, где отдается тепло газовой смеси, идущей на очистку, и далее выводится в атмосферу.

Η = 95-98% при G_пг = 3,5-4 м³ газа/1000м³ очищ. Возд., V = 8-10 тысяч объемов на объем потока за час.

17. Рассеивание пыли с помощью трубы, отводящей выброс.

10.Очистка выбросов от газо и парообразных загрязнителей. Метод хемосорбции.

Методы очистки по характеру протекания физико-химических процессов делятся:

1) абсорбция – промывка выбросов растворителей и примесей

2) хемосорбция – промывка примесей растворами реагентов, связывающие примеси химически.

Как правило методы 1 и 2 используются одновременно и имеют название – мокрые методы

3) адсорбция – поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами.

4) термическая нейтрализация отходящих газов – дожигание вредных примесей.

5) биохимический – разложение примесей ферментами микроорганизмов.

Хемосорбция:

Основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Большинство реакций являются экзотермическими и обратимыми. Поэтому с повышением температуры раствора химические соединения разлагаются с выделением исходных элементов. Применяется в основном для очистки технологических газов от сероводорода, хлора, хлористого водорода и др.

Преимущества:

1) Энергетическая очистка большого количества газов

2) Осуществление непрерывного технологического процесса.

Недостатки:

1) Сильно понижается температура газов, что препятствует их рассеиванию в атмосфере

2) Оборудование громоздко и требует создания системы жидкостного охлаждения

3) Большое количество отходов, как следствие расходы на утилизацию и транспортировку шлама, что удорожает эксплуатацию. В этом случае получаем санитарную очистку газов и соли, которые потом можем использовать в хозяйстве.

14.Биохимические методы. Облагораживание топлива.

Основан на способности микроорганизмов разрушать и образовывать различные соединения под воздействием ферментов. Высокая эффективность газоочистки достигается вследствие постоянного состава очищенного газа и при условии, скорость биохимического окисления улавливания веществ выше скорости их поступления из газовой фазы.

Аппараты для химической газоочистки делятся: биоскрубберы и биофильтры.

1. Биоскрубберы

Это абсорбционные аппараты, в которых абсорбентом служит водяная суспензия активного ила. Содержащиеся в очищенном газе вещества улавливаются абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила.

2. Биофильтры

Очищаемый газ пропускается через слой фильтра в виде насадки, которая орошается водой, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов.

18. Гидросфера, ее загрязнение.

Включает в себя поверхность и подземные воды. Поверхность сосредоточена в осноном в мировом океане 94% всей воды. Вода превышает сушу в 2,4 раза. 3,5% постоянно соленая, с температурой 3,7^оС. Подземные воды составляют 4% гидросферы: пресная, соленая и геотермальная. Пресная вода составляет 2,7% от общего количества. 0,36% находится в местах легко доступных для добычи.

Вода загрязняется:

1) В результате сброса сточных вод о с/х, промышленности и коммунально-бытовых объектов. 700 млрд. м³/год – мировой объем загрязнений, это:

а) нефтепродукты в результате аварий

б) водные транспортные средства

в) радиоактивные загрязнения

г) загрязнения гидротехническими сооружениями.

Концентрация вредных веществ превышает ПДК в несколько раз => исчезают отдельные виды животных, снижается рыбопродукция, ухудшается качество питьевой воды.

Задачи: Обеспечить чистоту воды, пригодной для хозяйственной и производственной деятельности человека и для питья.

11.Методы абсорбции и адсорбции для газов.

Адсорбер:

1 – абсорбент; 2 – насадка; 3 – сетка;

Принцип действия заключается в разделении на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов (абсорбатов) этой смеси жидкости компонентом(абсорбентом) с образованием раствора.

Абсорбенты – жидкие вещества, в основном вода, водные растворы кислот и солей, а также вязкие масла и другие жидкости. Для улавливания углеводородов из коксового газа. Кроме пропускания газа через насадку, абсорбция может быть осуществлена путем распыления жидкости. Расчет абсорбера состоит в определении:

1) Объемного расхода поглотительной жидкости.

2) Необходимость поверхностного соприкосновения газа с жидкостью.

3) Определение параметров вспомогательной литературы.

Метод распыления не приводится. Жидкость после абсорбента подвергается регенерации, т.н. десорбции загрязненного вещества. Выводится в качестве отхода. Материалы насадок должны быть устойчивы к коррозии: керамика, фарфор, пластмассы и металлы.

Адсорбция:

Метод основан на физических свойствах некоторых твердых тел со специальной структурой, способных селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси в пористых телах с капельной структурой поверхности, поглощая дополнительные капилляры, при этом вредные газы и пары связываются с абсорбентом и после чего могут быть удалены.

Адсорберы могут быть различных конструкций:

1) Неподвижные – когда он меняется после насыщения веществом

2) Непрерывного действия – медленно перемещается и одновременно очищает проходящий поток.

3) адсорбер с кипящим или псевдо кипящим слоем. В этом случае очищаемый поток подается снизу вверх с большой скоростью и поддерживает слой абсорбента в подвижном состоянии.

Преимущества: Увеличение площади соприкосновения потока с адсорбентом.

Недостатки: Истирание адсорбента, => запыление потока =>необходимо устанавливать пылевой фильтр. В качестве адсорбента применяются вещества, не имеющие большую площадь поверхности на единицу массы. S_{акт.угля} = 10⁵-10⁶ на 1 кг адсорбента, например селикогель диоксид алюминия и др.

Адсорбционная установка служит для удаления S0² из горючих топочных газов.

15.Аппараты электрической очистки газов.

Электрические фильтры применяются для улавливаниязолы и сажи, работают на постоянном токе высокого напряжения 20-60кВ. На осадительный электрод подается «+» полюс, а на коррозирующий «-» полюс, основная масса заряж. под действием разряда и оседает на электрод а затем удаляется. КПД=99%

19.Классификация сточных вод и их происхождение.

1) Хозяйственно-бытовое (от жилых домов, бань и т.д.)

2) Производственное загрязнение

3) Производственные, но условно чистые, которые учитываются в производстве как не загрязненные.

4) Атмосферные

Производства подразделяется на:

1) Преимущественно минеральные примеси (предприятия машиностроения, металлические, строительные изделия)

2) Преимущественно органические примеси (пищевая, целлюлозно-бумажная, микробиологическая промышленность)

3) Минеральные и органические примеси (нефтедобыча и переработка, текстильная промышленность, фармацевтика)

ПДК на литр: N – 10 мг/л; Cl, бензол… - 0,02 мг/л

В случае однонаправленности действия вредных веществ их ПДК определяется по формуле Черкинского.

С₁;С₂;…С_n – концентрации вредных веществ;

12.Термическая нейтрализация. Прямое сжигание и термическое окисление.

Термическая нейтрализация

Метод основан на способности горючих токсичных компонентах окисляться до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси.

Преимущества:

1) Отсутствие шламового хозяйства.

2) Небольшие габариты очистных сооружений простота их обслуживания.

3) Высокая эффективность обезвреживания и низкая стоимость очистки.

Недостатки:

1) Применяется лишь для выбросов, включающих токсичные компоненты органического происхождения (Не содержит серу, фосфор)

Существует 3 схемы:

1) Прямое сжигание

2)Термическое окисление 600-800^оС

3)Каталитическ. сжигание 250-450^оС

Выбор схемы определяется химическим составом загрязненных веществ, их концентрацией, начальной температурой, объемным расходом и предельно допустимыми нормами загрязненных веществ.

Прямое сжигание

Используется, когда отходящие газы обеспечивают подвод значительной части энергии, необходимой для поддержания процесса (хорошо горящие газы). Температура пламени достигает 1300^оС, что может приводить к образованию окислов азота.

Термическое окисление

Применяется, когда концентрация примесей настолько низка, что они не обеспечивают подвод теплоты, необходимого для поддержания пламени. Газы сначала подогреваются в теплообменнике, а затем пропускаются через рабочую зону, где сжигают природный газ или др. При этом горючие компоненты отходящих газов доводятся до температуры сжигания после чего сгорают под действием кислорода.

Преимущества: Относительно низкая температура процесса, что позволяет снижать расходы на изготовление камеры сжигания и образование NO_x.

16.Рассеивание вредных веществ, отведением выбросов на большую высоту.

Это пассивное инертное мероприятие. Отведение выбросов производится с помощью труб, а также конических насадок на выхлопном отверстии вентилятора, которые производят выбросы со скоростью 20-30 м/с.

1. Расчет заключается в определении приземной концентрации вредного вещества на высоте 2 метра от поверхности земли. Определение зависит от высоты выброса, формы отверстия и рассчитывается только для организованных выбросов.

(1), где М – количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу; А – коэффициент, учитывающий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе. А=140-150(в зависимости от географического района)

F, m, n, η – безразмерные величины, учитывающие:

F – скорость оседания вредного вещества в атмосферном воздухе

m – условия истечения газовоздушной смеси

n – форму устья источника выброса

η – рельеф местности. Если разность высот на расстоянии 1 км не превышает 50м, то это спокойный рельеф местности и η = 1.

H – высота трубы, м

V₁ – объем газовоздушной смеси, м³/с

Δt – разность температур смеси среды

2. Количество вредного вещества, которое рассеялось в приземном слое, будет создавать концентрацию, равную предельно допустимой.

, где С_пдк – предельно допустимая концентрация

С_ф – фоновая концентрация

3. Расстояние от места выброса до места образования максимальной приземной концентрации:

(3), где d – безразмерный коэффициент

20. Классификация очистки сточных вод и методы очистки.

Очистка сточных вод

Относительная чистота сточных вод не должна превышать ПДК вредных веществ:

1) Местная – когда очистные сооружения очищают воду до попадания грязной воды в горячую, то есть попадают в водоем раздельно.

2) Общая, когда грязная вода смешивается с горячей, очищается и попадает в водоем. Принцип действия одинаков.

Методы очистки:

1) Механический – удаление стокозагрязнения в нерастворенном состоянии

2) Химический – загрязнения выделяются путем химических реакций

3) Физико-химический – загрязнения выделяются физическим способом, а затем возможно их растворение и удаление

4) Биологический – основан на свойствах микроорганизмах использовать в качестве питания органические вещества шлаков.

21.Механическая очистка стоков.

Механическая очистка – жидкость процеживается через решетку и сито для улавливания крупных предметов, волокнистых примесей. Применяются отстойники для: песка, шлака, осаждаются путем резкого понижения скорости воды в песколовках и отстойниках.

Емкость, где жидкость движется со скоростью 0,1-0,3 м/с в зависимости от плотности.

1 – подача сточной жидкости

2 – выпуск сточной жидкости

3 – карман выпуска

4 – отстой песка или грязи

Взвешенные частицы попадают на дно и оттуда удаляются. Освобожденная жидкость переливается с поверхности в карман выпуска и далее в катализацию.

22.Химическая очистка стоков.

Сточным водам предъявляются определенные требования по содержанию кислот, щелочей, минеральных солей, Если концентрация этих веществ повышается, то необходима нейтрализация. Источник вещества обратим, т.е. их молекулы диссоциируют на ионы, т.е. путем введения в воду химической реагентов. После их реакций имеются следующие результаты:

1) Образование неравенств соединений и выпадение их насадок

2) Образование неравенств соединения и удаление их в атмосферу

3) Преобразователь токсичных ионов в малотоксичном компоненте. Например преобразование диоксидов в фероциклониды

4) Процесс нейтрализации водородных и гидроксильных ионов.

Из химических методов обработки наиболее часто применяются:

Нейтральное изменение кислотности и щелочности до рН=7. Это достигается попадание в сточную воду или щелочи или кислоты.

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄ + 2H₂O

Расход реагента рассчитывается по формуле:

, где

С – полученная примесь в воде, кг/м3

М – молекулярная масса примесей и реагента, кг/моль

Для кислых вод KOH, NaOH, известь, мел, мрамор, соду и др. Наиболее доступно соединение Ca(OH)

23.Физико-химическая очистка стоков. Сорбция.

Сорбция – широко применяется для очистки сточных вод от растворимых примесей. Чаще всего ее используют для очистки стоков от фенолов, пестицидов и красителей. Может быть как регенеративная так и нерегенеративная. В качестве сорбента используются любые мелкодисперсные вещества: зола, торф, опилки. Наиболее эффективным явл. активированный уголь. Формула расхода:

, где

Q – расход сточной воды, м³/ч

С_о,С_к – концентрации примесей в очищаемой или очищенной воде.

А – удельная сорбция, характериз количество примесей, поглощаемая единицей массы сорбента.

Принцип действия:

По трубопроводу 1 в адсорбер 3 поступает загрязненная жидкость, а по трубопроводу 4 подается адсорбент, перемешивающийся для равномерности импеллером 3, адсорбент с поглощенными примесями оседает на дно адсорбера и удаляется через трубопровод 8. Сточная вода со взвесями сорбента поступает в отстойник 5, где адсорбент оседает на дно и удаляется по трубопроводу 7, очищенная вода поступает в трубопровод 6. Этот процесс может быть повторен несколько раз, Эффективность составляет 80-95%.

25. Расчет песколовки

Принцип действия: В данном аппарате используются силы гравитации и инерции. Частицы движутся на дно песколовки по траектории 1 F_тяж; F_{сопр.воды}; F_архим

, где ω_x – горизонтальная составляющая скорости(0,15-0,3 м/с)

ω_y – от плотности примеси

, где

d – диаметр частицы

ξ – безразмерный коэффициент формы частицы, для пара = 1.

B – ширина канала; , где

Q – объемный расход воды м³/с

В песколовке улавливаются частицы d = 250 мкм – 5 мм

26. Отстойник и его необходимый диаметр.

Бывают горизонтальные, вертикальные, радиальные (улавливание частиц >30мкм при достаточно малой разности ρ_пр и ρ_в)._.

1 – подача загрязненной воды

2 – вращающийся скребок для удаления шлама

3 – желоб для стока очищенной воды

4 – мостик для обслуживания отстойника

Подача загрязненной воды производится через устройство в центре отстойника, а удаляется через кольцевой лоток по периметру.

Формула для расчета:

, где

Q – расход сточной воды через отстойник

ω – минимальная скорость осаждения частиц

Недостатки: Малая производительность, большие размеры, металлоемкость и низкое улавливание мелких частиц (d<50мкм). Для повышения эффективности применяют искусственного удаления частиц методами коагуляции или флотации (подача сжатого воздуха, диспергирующего на мелкие пузырьки).

Преимущества: Меньшие габариты и большую производительность имеют устройства принцип действия которых основан на использовании центробежных сил, т.е. циклоны и центрифуги.

27. Гидроциклон и зернистый фильтр

Схема открытого безнапорного гидроциклона

Загрязненная вода тангенсально подается в аппарат через трубу 1 и преобразует завихренное движение. Твердые частицы прижимаются к стенкам и под действием трения затормаживаются и сползают по стенкам в коническую часть, где удаляются в виде шлама 2. Очищенная вода сливается в концевой лоток верхней части аппарата, а через него сливается в сливную трубу 3.

Зернистый фильтр

В качестве фильтрующего материала используется гравий, песок, антрацит, керамзит и т.д. Крупность гранул в зернистом фильтре способствует в ряде случаев адгезии (прилипание частиц примесей к гранулам фильтрующего материала. Фильтр требует периодической регенерации или замены фильтрующего элемента. Регенерация производится продувкой сжатым воздухом и обратным током чистой воды. Наиболее тонкие частицы обеспечивает микрофильтр, где используется войлок и специальные ткани в качестве фильтрующего материала.

28.Метод умягчения воды

В сточных водах бывает необходимость снижать жесткость. Это обусловлено ионами Ca и Mg, которые приводят к образованию накипи. Жесткость снижается методом капельного обмена. Основывается на способности твердых нерастворимых веществ (катионитов), обменивать содержащиеся в них катионы Na⁺, H⁺ На содержащиеся в них катализаторы Ca, Mg и вывода их из раствора.

R – сложный радикал компонента, не растворяющегося в воде и играющего роль аниона. Наиболее распространенным катионитом является сульфоуголь. Продукт обработки каменного угля серной кислотой. Со временем катионит истощается и требует регенерации.

29 Методы очистки сточных вод.

Очистка сточных вод

Относительная чистота сточных вод не должна превышать ПДК вредных веществ:

1) Местная – когда очистные сооружения очищают воду до попадания грязной воды в горячую, то есть попадают в водоем раздельно.

2) Общая, когда грязная вода смешивается с горячей, очищается и попадает в водоем. Принцип действия одинаков.

Методы очистки:

1) Механический – удаление стокозагрязнения в нерастворенном состоянии

2) Химический – загрязнения выделяются путем химических реакций

3) Физико-химический – загрязнения выделяются физическим способом, а затем возможно их растворение и удаление

4) Биологический – основан на свойствах микроорганизмах использовать в качестве питания органические вещества шлаков.

Методы очистки:

1. Механический в совокупности с фих – хим. Для повыш эффективн.

2. Физ-хим.

3. Физ-хим +биологические

4. химич + физ-хим.

30. Электрохимические методы очистки сточных вод.

Основаны на пропускании постоянного тока при погружении при помощи электрона

1) Электролиз – для удаления стоков растворимых примесей фенолов, альдегидов, азотокрасителей. Применяется процесс анодного окисления, катодного восстановления при этом вещ-ва в воде полностью растворяются с выделением Н2О и СО2. «-»:для повышения электропроводности воды добавляют поваренную соль.

2) Электродиализ – опреснение соленой воды. Объем электродиализ разделен на 3 части спец мембранами, в среднюю часть заливают раствор, а боковые, где расположены электроды – чистую воду. Анионы переходят к аноду, где образуется кислород и кислота. Катод – водород, щелочь. Постепенно концентрация посередине уменьшается, пока ен станет = 0

3) Электрокоагуляция – для очистки от хрома, тяжелых металлов и цианов. «-»: повышенные расходы металла и энергии.

4) Флотация- применяется для удаления из сточных воднераств примесей «+»: непрерывность, высокая скорость, простота процесса, высокая степень очистки до 98 %, небольшие эксплуатационные и капитальные затраты.

31. Флотация сточных вод.

Флотация является сложным физико-химическим процессом, заключ. в создании комплекса частица-пузырек воздуха или газа, всплывании этого комплекса и удалении образовав-ся пенного слоя.

В зависимости от способа получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки:

1) флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадными методами);

2) флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумная, напорная);

3) электрофлотация.

Процесс флотации — образования комплекса пузырек-частица происходит в три стадии: сближение пузырька воздуха и частицы в жидкой фазе, контакт пузырька с частицей и прилипание пузырька к частице.

Прочность соединения пузырек-частица зависит от размеров пузырька и частицы, физико-химических свойств пузырька, частицы и жидкости, гидродинамических условий и других факторов.

Процесс очистки стоков при флотации заключается в следующем: поток жидкости и поток воздуха (мелких пузырьков) в большинстве случаев движутся в одном направлении. Взвешенные частицы загрязнений находятся во всем объеме сточной воды и при совместном движении с пузырьками воздуха происходит агрегирование частицы с воздухом. Для нормальной работы флотатора во флотационную камеру не допускаются пузырьки более определенного размера.

Различают следующие флотации:

1) Вакуумная флотация основана на понижении давления ниже атмосферного в камере флотатора.

2) Напорная флотация (насыщение воды воздухом под давлением; выделение пузырьков воздуха соответствующего диаметра и всплытие взвешенных и эмульгированных частиц примесей вместе с пузырьками воздуха.)

3) Импеллерная флотация

(для очистки сточных вод нефтяных предприятий от нефти, нефтепродуктов и жиров.) 4)Флотация с подачей воздуха через пористые материалы (Для получения пузырьков воздуха небольших размеров)

5)Электрофлотация

эффект очистки.

«+» непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты на флотацию, простая аппаратура флотации, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90-95%), высокая степень очистки (95-98%), возможность рекуперации удаляемых веществ.

32. Коагуляция, флокуляция, кристаллизация, экстракция, эвапорация сточных вод.

Физико-химический метод основан на процессах: коагуляции, экстракции, сорбции, эвопарации, кристаллизации, флоакуляции, флотации, электролизации и др.

1. Коагуляция применяется для осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных слюд. Коагулянты: сульфат аллюминия алюминат натрия.

2. Флоакуляция – применяется для ускорения процесса коагуляции и осаждения взвешенных частиц, используют органические, природные и синтетические реагенты.

3. Сорбция – применяется когда загрязняющие частицы оседают на поверхности сорбентов (активированный уголь).

4. Кристаллизация – выделение загрязнений в виде кристаллов, чем выше концентрация тем быстрее процесс.

5. Экстракция – способ полного или частичного разделения твердых или жидких примесей, основан на обработке их избирательными растворителями (экстрагентами).

6. Эвопорация – отгонка загрязненных сточных вод летучими веществами (фенол), пропускание через них острого пара. Летучие вещества переходят в пар, который поступает в поглотительную колонку, где далее очищается.

33. Классификация твердых отходов и методы борьбы с ними

- промышленные (в результате деятельности различн. производств)

- бытовые (зола, шлак, бумага, пластмасса, металл, стекло, пищев. отходы и т.д.

Методы борьбы:

1) Использование отходов в качестве вторичного сырья. Max эконом . выгода, не загр. ОС

2) Метод сжигания ТВ. отходов. Само сжигание не явл целесообразным, тк загр ОС и не используется тепловая энергия, однако при сжигании на спец мусорных заводах тепл энергия используется, а газы очищаются

«-»:1)необх сост спец попливного плана (зольность, взрывоопасность, т-ра гония и плавления); 2) большие капиталовложения.

3) переработка ТВ отходов на компост

34. Методы сжигания твердых отходов.

Твердый мусор сжигается в паровых или водогрейных котлах с шахтной топкой и шахтой подсушивания и перемешивания отходов. Наиболее удачная конструкция с вращающимися чугунными валками. Полученная от котла теплота в виде горячей воды или пара можно использовать на теплоснабжение или тепловую энергию.

1 – сжигаемые твердые отходы

2 – колосниковая решетка для удаления шлама и металлолома

3 – непонятна

4 – многоступенчатая очистная установка уходящих газов, которая обеспечивает обезвреживание диоксинов.

5 – вращающиеся чугунные валки.

Через распылители в стенки топки вводят раствор карбамида, связывающий NO_x.

2CO(NH₂) + 4NO + O₂ = 4N₂ + 2CO₂ +4H₂O

Концентрация уходящих газов составляет 80 мг/м³.

На выходе из котла в продукты сгорания вбрызгивается известковое молоко (негашеная известь Ca(OH)₂ ) чтобы связать SO₂. При взаимодействии с SO₂ образуется гипс, в результате чего продукты сгорания очищаются от SO₂.

Ca(OH)₂ + SO₂ +0,5O₂ = Ca(SO₄) * H₂O

Аналогично с HCl и HF. Образованные в результате реакции твердые частицы удаляются вместе с золой, которая улавливается рукавными фильтрами, перед которыми установлен активированный уголь, адсорбирующий диоксины и пары ртути.

Главные ионы: содержатся в простой воде о 90-95% общего содержания солей.

Растворенные газы: О₂, СО₂, сероводород.

35. Переработка твердых отходов на компост

1-приемник отходов

2,5-сепаратор

3-фермиктатор

4-вентилятор

6-грохот

7-дробилка

Отходы загружаются в вертикальную шахту 1 откуда поступают в 2, где удал металл с помощью электромагнита и вручную. Далее в 3 – наклонный медленно вращающийся барабан(D=4м,L=60м) через который с помощью вентилятора просасывают воздух, отходы находятся до3-х суток, где они измельчаются и аэробно окисляясь перемешиваются. Получаем: выделение тепла и газов, кот отсасываются и сжигаются в топке котельной. Получается компостная масса. Отработанные отходы попадают в 5, где удал оставш металлы, далее 6- вращающийся барабан с дырчатыми стенками с помощью которого от них отделяется некампостный материал 20-30%. Дробилка разбивает оставшееся стекло. Получаем готовый компост – мелкий порошок без запаха

36 Хранение и нейтрализация токсичных промышленных отходов.

Некоторые виды твердых промышленных отходов в случае их токсичности необходимо обезвреживать на специальных полигонах. Отходы обезвреживаются химическим способом с захоронением, которое производится в котлованах глубиной 10-12 метров в специальной таре или железобетонных резервуарах. Котлованы располагаются в водонепроницаемых грунтах. Проблема захоронения и удаления радиоактивных отходов полностью не решена.

37. Полигоны для твердых отходов

Схематический разрез полигона для твердых отходов

1 – отходы

2 – промежуточный изолирующий слой

3 – растительный, укрывающий слой грунта

4 – естественное или искусственное водоупорное основание (глина)

5 – лесозащитная полоса

В основании помещается глиняное корыто глубиной 1,5 метра. Фильтрат непонятна в нем и остается в непонятна по поверхности. Толщина составляет 0,5 метра. Часть воды испаряется, часть проникает внутрь, где вызывает биотермический процесс с повышением температуры до 30^оС. В течение суток грунт уплотняется бульдозером до 2 метров. Далее этот слой укрывается изолирующим слоем, толщиной 0,25 м с целью не допускать загрязнения наружной воздушной среды. Высота полигона 20-60 м, внешний откос 15^о к горизонту. После заполнения полигона его накрывают грунтом до 1,5 метра глубиной. В мусороперегрузочных станциях прессуют до 1 т/м³, это позволяет снизить объемную нагрузку на полигон в 4-5 раз.

38.Энергетическое загрязнение ОС. Защита от ионизирующего излучения.

1) тепловое; 2)радиоактивное –ионизирующее; 3) электромагнитное; 4) тепловое

Каждый вид характеризуется различными свойствами, параметрами и т.д. В настоящее время загрязнение биосферы не представляет угрозы в глобальном масштабе, но с каждым готов возрастает, что в дальнейшем может стать большой угрозой. Все это обуславливает необходимость искать методы охраны окружающей среды.

Защита от ионизирующего радиационного излучения

В биосфере наблюдается более 60 естественных непонятная космогенных и первичных. Естественная фоновая доза, воздействию которого человечество подвергается в течении десятков тысяч непонятна т.к. человечество приспособилось к нему в результате отбора. С развитием ядерной энергетики возникают искусственные источники излучения. Они обладают всеми неблагоприятными свойствами известных вредных веществ: не имеет вкуса, запаха, воздействует на организм на расстоянии, попадая в организм локально. Воздействия на человека изучены мало, а методы лечения не эффективны. Процессы ионизации в организме сопровождаются сложностью физико-химических и биологических процессов:

1) Разрыв молекулярных связей и изменение структуры молекул

2) Гибель клеток и нарушение обмена веществ

3) Снижение иммунитета и возможность появления злокачественных опухолей

Особенно опасны биологическому миру в связи с тем, что болезнь сказывается на его потомстве и могут образовываться мутации вирусов, бактерий и т.д., что приводит к возникновению неизвестных до сих пор болезней.

Радиоактивные загрязнения окружающей среды вызываются двумя видами излучений: корпускулярными (потоки α и β частиц + нейтронов) и электромагнитными (рентгеновское и γ-излучения).

Рентгеновское излучение: γ-излучение:

Все виды излучений имеют проникающую и ионизирующую способности, т.е. при взаимодействии с веществом образуются электрические заряженные ионы и молекулы => облученный орган может быть наружным и внутренним => явление более опасно, т.к. источник находится внутри организма и постоянно вызывает накопление ионизированных атомов и молекул. Вредные вещества попадают в организм в виде радиоактивной пыли, с водой, пищей, дымом и др. Радиоактивные отходы классифицируются по физическому состоянию на: пылегазообразные, жидкие и твердые; по активности: слабо, средне и высокоактивные.

39. Тепловое загрязнение

Тепловые загрязнения: работа теплоэнергетических агрегатов и теплообмена энергетичес установок.

Агрегаты: ТЭС, тепловые двигатели (преобразуют в механическ энергию или электрическую энергию)

Установки: для нагрева, сушки, плавления, выпарки, спекания материалов, а также устройства для отопления различных объектов. В установках происходит преобразован тепла на изменение физико-химических свойств веществ или их агрегатного состояния. В обоих случаях имеем тепловой баланс:

,

Q_т – тепло полного сгорания топлива.

Q_нед – недополученное тепло в результате неполноты сгорания топлива.

Q_пол – полезно использованное тепло.

Q_ух.г. – тепло выбрасываемое в окружающую среду с продуктами сгорания.

Q_о.с. – тепло теряемое в окружающую среду от нагретых поверхностей.

Q_т – максимальное кол-во тепла от данного кол-ва топлива.

Проблемы снижения интенсивности теплового загрязнения окружающей среды тесно связано с повышением эффективности и экономичности теплового оборудования. И то и другое приводит к снижению расхода топлива и более полного использования теплоты его сгорания. Потери тепла в окружающую среду тем меньше, чем выше доля тепла полезно используемая.

Схема потоков энергии в теплоэнергетической установке.

1-парогенератор, 2-паровая турбина, 3- электрогенератор, 4-конденсатор, 5-насос

Парогенератор преобразует тепло сгорания топлива Q_n-Q_недож, перегретый пар можно считать за Q_пол., поступающий в парогенератор конденсат сначала подогревается в водяном экономайзере 4, а затем в паропроизводительных трубах 1 превращается в пароводяную смесь и далее поступает в коллектор 2, где происходит сепарация пара от кипящей воды и далее уже пар, который отсепарировался поступает в пароперегреватель 3, где из насыщенного превращается в перегретый, что делает его более работоспособным, передача тепла от продуктов сгорания воде и пару происходит в т/о 1,3,4, где удается отнять значительную часть тепла Q_т-Q_нед и охладить дымов газы до сравнительно низких температур: 150-120^о,что соответствует уменьшению Q_уг. Достигается это инженерными мероприятиями: увеличение габаритов т/о, уменьшение термического сопротивления стенок труб, через которые проходит теплопередача, применение противотока теплоносителей и т.п. мерами. Потери тепла в окружающую среду от парогенератора зависят в основном от площади ограждения поверхностей и от температур, соответственно их нужно уменьшать.

Пути уменьшения габаритов: трудные, малоперспективные

Путь снижения температур ограждающей поверхности: применение всевозможных теплоизолирующих веществ, применяется асбест, стекловата, воздушные прослойки, а также увеличение толщин их слоев. Если для парогенератора Q_пол является Q_{пер.пар}, то для всей установки Q_эл, есть электроэнергия полученная из части Q_{пер.пар.}, эта доля на соврем ТЭС едва достиг 40%. Также необходимо искать повышенный кпд: повышение параметров пара, то есть давление и температура, поступающие в турбину. Наибольшие потери происходят в конденсаторе при охлаждении и конденсации отработанных в турбине пара, потери неизбежны согласно 2-му закону термодинамики. Нужно охладить рабочее тело и отдавать тепло холодному источнику. В роли последнего выступает часто природный водоем, вода которого нагревается, такой нагрев кроме потерь тепла вреден и с т.зр. экологии. Это тепло можно утилизировать применением теплофикации т.е. выработки на ТЭЦ не только электроэнергии, но и низкотемпературного тепла, которое используется для бытовых и технологических нужд.

40. Защита от электромагнитного излучения.

Электромагнитное излучение явл одной из разновидностей энергетич. загрязнений. Излучение человеком не воспринимается, однако значитель часть излучений поглощаются челом следовательно происходит нагрев тканей и жидкостей. Наиболее под-вержены внутренние органы. При более низких уровнях излучения имеет место нетепловое воздействие, которое приводит к нарушению фун-кционированию нервной сис-мы. Ан-тропогенный источник э/м излучения можно разделить на 3 группы:

-точечный источник(теле, радио)

- узловые (промышл установки, РЛС)

-линейные (ЛЭП, контактные сети электротранспорта)

1. ЛЭП – один из самых мощных источников э/м излучения. Напря-женность электрического поля на поверхности земли под ЛЭП может достигать десятков тысяч вольт на метр, наибольшее значение в местах максимального провисания прово-дов, например ЛЭП500 имеет 7,6-8 кВ/м2, ЛЭП750: 15 кВ/м2, ЛЭП330: 3,5 – 5 кВ/м2 . Уровень излучения в отдельных районах в 100 раз превы-шает норму. Неблагоприятн воздей-ствия на чел возникают при напря-женности э/м поля свыше 1000 В/м.

Методы борьбы:

1)Устройство вдоль линии электро-передач спец охранных зон, 2)Соблюдение спец режимов для с/х и лесохозяйственных работ, т.е. укороченный день, применение по минимуму машин и механизмов.

2. Основным источником высокочастотной энергии в среде обитания человека является радио, телецентры и РЛС, воздействие которых все возрастает. По санитарн нормам допустимое значение напряженности электрическ поля зависит от диапазона волн, длинные – 20 В/м, средние – 10 В/м, короткие 4 В/м, ультракороткие 2 В/м. Также учитывается мощность источника излучения. Это служит для выбора площадки размещение телецентра или радиостанции, и размещение границ санитарно-защитных зон, котор разделяются на две подгруппы:

а) Зона строгого режима, охраняется и ограждается, на ее границе напря-женность не должна превышать 20 В/м и она использ-ся для непосредст размещения радиостанции.

б) Зона ограниченного использования, на ее границе не превышает 4В/м, а в пределах ниже 20 В/м она используется для хозяйственной деятельности, но люди могут находиться не более 8 часов. Кроме того применяют следующие методы ослабления э/м излучения:

Применение экранирования зданий с высоким содержанием ж/б конструкций, интенсивность излучение снижается в 1.5-2 раза

Многорядная посадка зеленых насаждений по фронту распространения э/м волн, дает при ширине полосы 15-20 метров интенсивность снижается на 10-15%.

Предусматривается применение активных средств защиты: электронных и механических приспособлений, уменьшающих излучение территории, изменение конструкции антенных устройств и т.п.

41. Понятие об аспирации и пневмотранспорте. Преимущества и недостатки такого транспорта

Задача: удаление вредностей в местах образования. Для этого осуществляются укрытия м сети воздуховодов.

Аспирация – частный вид пневмотранспорта (осуществляет перемещение материалов в потоке воздуха).

Достоинства:

1) Несложная конструкция и гибкость пневмотрасс

2) Отсутствие движущихся элементов на трассе

3) Минимальные потери при транспортировке

4) Попутное обеспыливание

5) Простота монтажа и обслуживания

6) Полная автоматизация

7) Возможность разветвления пневмотрасс

Недостатки:

1) Высокий расход элементов

2) Необходима очистка воздуха при выходе в атмосферу

3) Сильный износ трасс на поворотах

4) Шум

42. Движение воздуха в трубопроводе. Уравнение Бернулли. Виды давлений.

При движении внутри трубопровода между соседними слоями возникает сила внутреннего трения. Внутреннее трение обуславливается явлением вязкости. - сила внутреннего трения;

- коэффициент характеризующий динамическую вязкость;

- кинематическая вязкость.

Существуют три вида давления:

1) Статическое (P_s) – оно выражает потери потенциальной энергии на единицу объема потока. Давление действует на элемент со всех сторон, который с той же скоростью что и поток, так же действует на стенках канала.

2) Скоростное (динамическое P_v) – выражает кинетическую энергию единицы объема потока.

3) Полное давление (Ps+Pv) – сумма статического и динамического давлений, может быть положительным и отрицательным.

43. Потери давления в трубопроводе на трение. Формула Дарси.

- общий вид;

- для круглого канала формула Дарси, где

- безразмерный коэффициент сопротивления трения.

Если сечение круглое то используется понятие эквивалентного диаметра.

- ламинарное движение;

- турбулентное движение (формула Альтшуля), где

К_экв – эквивалентная шероховатость [мм]=0,1мм – для гладкого металлического листа.

- потери по длине, где

- удельные потери давления на единицу длины.

Для упрощения расчетов используют номограммы Лазевника.

44. Потери давления на местные сопротивления. Внезапное расширение и сужение канала.

, где

- коэффициент местного сопротивления, безразмерный показатель, показывающий какая часть скорости расходуется на преодоление местного сопротивления.

1. Внезапное расширение канала:

Частный случай:

выход а атмосферу , учитывая неравномерность истечения в атмосферу , принимаем .

2. Внезапное сужение:

- при наименее неблагоприятном переходе. Например: как острые кромки и , если , то вводим К_см).

Частные случаи:

- маленькая труба заделывается заподлицо со стенкой Ксм=0,5

- воздух входит в трубу из атмосферы.

45. Конфузоры и диффузоры. Колена и отводы. Диафрагмы. Их местные сопротивления.

Плавное расширение потока (диффузор).

Для уменьшения потерь энергии и переход скоростного давления в статическое.

Отрыв воздуха начинается при . При отрыв как у внезапного расширения

канала.

, где

, где

m – опытная константа. Зависящая от формы диффузора (m=3.2 – для конического).

Плавное сужение канала (конфузор) для плавного увеличения скорости и перехода статического давления в скоростное.

Колена и отводы – изменения направления потока, при этом под действием инерционных центробежных сил происходит отрыв потока воздуха от стенок с образованием большой вихревой зоны, которая потом преобразуется в парный затухающий вихрь, а следовательно большие энергетические потери.

Диафрагма.

• плоская диафрагма – местное сужение воздуха посредством пластин с круглым отверстием в центре (можно использовать для нескольких отверстий или сетки, где

Fo – живое сечение сетки).

• конусная.

Применяются:

1.при перемещении волокнистой пыли или других материалов обладающих большой силой сцепления, для избегания скопления в углах.

2.для погашения избыточного давления

46. Расчет воздуховода, методы расчета. Характеристика сети. Номограмма Лазевника.

Расчет воздуховода

1.Определение размеров поперечного сечения на различных участках.

2.Подсчет потерь давления в сети на преодоление сопротивления.

3.Выравнивание потерь давления в ответвлениях и определение их диаметров.

, где

L – объемный расход, [м³/час];

V – скорость движения воздуха [м/с].

- для незапыленного воздуха V=5-8 м/с

- для запыленного воздуха мелкой волокнистой пылью V=8-10 м/с

В пневмотранспортных установках скорость выбирается так, чтоб поток воздуха мог переносить перемещаемые предметы.

При расчете ответвлений надо учитывать, что его сопротивление должно быть соизмеримо с сопротивлением всей магистрали до места присоединения данной ветви.

Методы расчетов воздуховодов

1.Метод удельной потери давления на единицу длины;

, где

R – удельные потери давлен на трен;

l – длина расчетного участка;

z – потери давления на местные сопр.

Широко используется из-за своей простоты и наглядности.

2.Метод скоростных давлений;

3.Метод приведенных длин.

Второй и третий методы целесообразно применять при разветвленных трубопроводах. Потери давления на трение заменяют на равные потери местных сопротивлений во втором методе. А в третьем потери давления на местные сопротивления заменяют на равновеликие потери на трение.

47 Порядок расчета воздуховода по методу удельной потери давления на единицу длины

1.Вычерчиваем схему воздуховода.

2.Выбираем расчетную магистраль (самая длинная ветвь с большим расходом воздуха и с ответвлениями с боков).

3.Магистраль разбиваем на участки, которые нормируются по ходу движения воздуха.

4.Задаваясь скоростями и зная расход, определяем диаметр воздуховода и удельные потери на трение R[Па/м]. Вычисляем , если шероховатость стенок больше 0,1, то вводим поправку.

5.Для каждого участка оценивается сумма всех местных сопротивлений, и определяются потери на местные сопротивления.

6.Определяются потери давления для всех участков, сумма всех местных сопротивлений, по всем участкам магистрали составляются потери давления на всей сети.

Если есть вентиляционное оборудование, то его нормируют как участок и потери давления на ней должны входить в потери давления всей сети.

7.Нумеруются ответвления, определяется их длина и расходы воздуха. Далее как для магистрали.

Потери давления в ветви должны быть ровны потерям по магистрали в месте присоединения данной ветви.

Относительная неувязка не должна превышать 10%, если неувязка больше, то ответвле рассчитывается, варьируя диаметр и скорость.

8.По таблицам подбираем вентилятор для перемещения воздуха

Исходными данными для него является: L, , t_возд – в редких случаях.

- мощность, потребляемая на валу вентилятора, где

L_p – (расчетная) производиться расчет за счет подсосов и утечек больше L на 10%;

- учитывает поправку для нестандартного воздуха;

- КПД вентилятора;

- КПД передачи.

48

49

50

51

52. Устройство и расчет вытяжного зонта

Вытяжные зонты (Рис. 1) относятся к местным отсосам, широко применяемым в аспирации. Аспирация - частный случай местной вытяжной вентиляции, пневмотранспорта. Местные отсосы для аспирации, делятся на открытые (наиболее простые), полузакрытые, закрытые (наиболее сложные). С помощью зонта удается эффективно улавливать вредные выделения в месте их образования.

Вытяжной зонт- это усеченная пирамида, расположенная над источником теплового выделения. Угол раскрывания зонта не более 60°, при большей величине угла раскрытия наблюдается неравномерное поле скоростей на всасывающем сечении зонта.

Порядок расчета:

1. Конвективные составляющие.

2. Объем удаленный зонтом воздуха.

3. Размер зонта.

где - размер узкого сечения зонта.

4. Скорость воздуха в приемном сечении зонта.

53. Устройство и расчет вытяжного зонта-козырька

Зонт-козырек представляет собой частный вид вытяжного зонта и монтируется над рабочим отверстием сушилок, термопечей и похожих устройств для выходящих из них горючих газов.

Расчет зонта сводится к следующему:

1) Находим коэффициент k:

, где и - соответственно абсолютные температуры окружающей среды и рабочей зоны.

2) Находим высоту рабочего пространства Н:

3)Определяем избыточное давление, побуждающее газы выбиваться из рабочего пространства:

[ кг/м³]

4. Находим скорость выбивания воздуха из рабочего пространства:

[м/с]

5. Рассчитываем объемный расход воздуха, который выбивается из рабочего отверстия:

6. Используя уравнение теплового баланса для смеси горючего и воздуха рабочей зоны находим объемный расход смеси:

7. Зададимся скоростью воздуха в рабочем узком сечении зонта:

8. Ширина зонта-козырька:

9. Вылет зонта:

54. Устройство и расчет бортовых отсосов

Бортовые отсосы представляют собой местные щелевые отсосы с частичным укрытием, служащие для улавливания вредных паров или газов зеркала открытых ванн. Бортовые отсосы бывают трёх типов: простые, опрокинутые, активированные. В простых бортовых отсосов воздухоприёмная щель расположена в горизонтальной плоскости, в опрокинутых – в вертикальной плоскости, а в активированных применяется поддув воздуха через щель, установленную напротив отсоса.

У прямоугольных ванн бортовые отсосы бывают однобортовые и двубортовые. Наиболее эффективны двубортовые опрокинутые отсосы, как с наддувом, так и без него. Для уменьшения вредных выделений с открытых ванн их поверхность может покрываться пеной или какими-либо плавающими телами. Виды бортовых отсосов представлены на рис.1.

Расчет двубортового отсоса

1) Определяем количество воздуха через бортовой отсос:

, где:

- количество удаляемого воздуха в зависимости от размера ванны (по таблице);

- коэффициент, учитывающий разность температур воздуха в помещении и раствора;

- коэффициент, учитывающий токсичность выделение вредных веществ;

- коэффициент, учитывающий воздушное перемешивание (1.2);

- коэффициент, учитывающий укрывание зеркала ванны плавающими телами (0.75);

- коэффициент, учитывающий укрывание зеркала ванны пеной (0.5).

2) Скорость воздуха в живом сечении отсоса:

, где:

- ширина щели отсоса (0.05м);

- длина щели отсоса.

Расчет активированного двубортового отсоса

1)Определяем количество воздуха через бортовой отсос:

, где:

при =1 ;

2. Расход воздуха на поддув:

при =1

3. Скорость воздуха в живом сечении отсоса:

55. Защита от ионизирующего излучения

Защита от ионизирующего радиационного излучения

В биосфере наблюдается более 60 естественных непонятная космогенных и первичных. Естественная фоновая доза, воздействию которого человечество подвергается в течении десятков тысяч непонятна т.к. человечество приспособилось к нему в результате отбора. С развитием ядерной энергетики возникают искусственные источники излучения. Они обладают всеми неблагоприятными свойствами известных вредных веществ: не имеет вкуса, запаха, воздействует на организм на расстоянии, попадая в организм локально. Воздействия на человека изучены мало, а методы лечения не эффективны. Процессы ионизации в организме сопровождаются сложностью физико-химических и биологических процессов:

1) Разрыв молекулярных связей и изменение структуры молекул

2) Гибель клеток и нарушение обмена веществ

3) Снижение иммунитета и возможность появления злокачественных опухолей

Особенно опасны биологическому миру в связи с тем, что болезнь сказывается на его потомстве и могут образовываться мутации вирусов, бактерий и т.д., что приводит к возникновению неизвестных до сих пор болезней.

Радиоактивные загрязнения окружающей среды вызываются двумя видами излучений: корпускулярными (потоки α и β частиц + нейтронов) и электромагнитными (рентгеновское и γ-излучения).

Рентгеновское излучение: γ-излучение:

Все виды излучений имеют проникающую и ионизирующую способности, т.е. при взаимодействии с веществом образуются электрические заряженные ионы и молекулы => облученный орган может быть наружным и внутренним => явление более опасно, т.к. источник находится внутри организма и постоянно вызывает накопление ионизированных атомов и молекул. Вредные вещества попадают в организм в виде радиоактивной пыли, с водой, пищей, дымом и др. Радиоактивные отходы классифицируются по физическому состоянию на: пылегазообразные, жидкие и твердые; по активности: слабо, средне и высокоактивные.

56

57 Акустическое загрязнение ОС. Мероприятия по снижению шума.

Одной из форм энергетического загрязнения является шум. Это комплекс звуков, вызывающий неприятные ощущения или разруша орган слуха, к шуму относятс любые звуки выходящие за рамки звукового комфорта, источники шума: любые нежелательные механические колебания в средах: ТВ, жидкость, газообразные вещества:

1. Механический шум, вызываемый вибрацией или соударением твердых тел.

2. Аэро- и гидродинамический шум, в результате флуктуации давления.

3. Термодинамический шум, обуслов флуктуацией плотности газа, а также резким повышением давления.

4. Кавитационный шум, связанный с захлопыванием газовых полостей и пузырьков жидкости.

По характеру воздействия шумы делятся:

30-65 ДБ–слабые комфортные шумы,

65-90–шумы, мешающие восприятию нормальной человеческой речи

90-120 –шумы ,вызывающие болевые ощущения в ушах..

При 140 ДБ возможен разрыв барабанной перепонки, а при 180 может стать смертельным

Мероприятия по снижению шума:

1. Уменьшение уровня звуковой мощности, например замена оборудо на менее шумное.

2. Правильная ориентация источника шума

3. Размещение источников шума на возможно далеком расстоянии, архитектурно-планировочные мероприятия и звуковые экраны.

4. Использование средств звукопо-глощения: виброизоляция, глушители шума и т.п.

5. проведение организационно-технических мероприятий: своевре-менный ремонт, смазка машин и механизмов, ограничение в проведении шумных работ, эксплуат источников шума в ночное время.

Определение снижения уровня звука экранирующими сооружениями происходит в результате увеличения пути прохождения звуковой волны от источника звука до расчетной точки, в качестве экрана используют: здания, выемки, насыпи.

58 Расчет воздухообмена для удаления избыточной теплоты.

Для поддержания нормального состояния воздушной среды в зоне производственного оборудования необходимо оценить воздухообмен для борьбы с избыточной теплотой и водяными парами

Избыточная теплота:

, где (1.1)

Q – количество избыточной теплоты, Вт

ρ_в,с_в – плотность и удельная теплоемкость воздуха

t_в,t_п – температуры внутреннего и притяжного воздуха

Три основных источника выделения теплоты:

1. Избыточная теплота.

а) Выделение теплоты от поверхности оборудования, трубопроводов и других агрегатов:

, где

k – коэффициент теплоотдачи

F – площадь тепловыделяющей поверхности

t_пов - температура тепловыделяющей поверхности

б) Выделение теплоты от хранимой в рабочем помещении горячей продукции:

, где

См – усредненная теплоемкость, Вт/кг; 0,20-0,25

М – масса потребляемой продукции, кг

β – коэффициент неравномерности остывания массы продукции(1,2-1,4)

в) Выделение теплоты работающими электрическими устройствами:

Р – установочная мощность электрических устройств

η - коэффициент перехода электрической энергии в тепловую(0.58)

f – коэффициент использования электрических устройств(3/4,0.75)

φ – поправочный коэффициент, учитывающий одновременность работы тепловыделяющих устройств.

Учитывается так же аспирация, тепловыделения от людей, освещение и технического чердака.

Общие теплопоступления:

Подставляем в (1.1) получаем кратность теплообмена:

, где

V – Объем помещения.

Воздухообмен осуществляется средствами вентиляции или кондиционирования

59. Расчет воздухообмена для удаления водяных паров.

Объем воздуха, необходимый для удаления паров рассчитывается по формуле:

, где

d_у – влагосодержание в удаляемом и удаляющем воздухе, г/кг

ρ_в – плотность воздуха при температуре внутреннего воздуха.

Основные источники влаговыделени:

1. Влага, выделяемая путем испарения из поверхности:

F – поверхность испарения воды

a - фактор гравитационной подвижности воздуха, при изменении температуры от 30-100 ^oC, а изменяется до 0,022 до 0,06

V – скорость воздуха над источником испарения

P₂ -парциальное давление насыщенных паров при температуре испарении

P₁ -парциальное давление водяных паров окружающей воздушной среды

2. Влага, выделяемая через неплотности различных соединений оборудования:

, где

η - коэффициент, учитывающий часовые потери герметичности, %(0.2-0.5)

К_з -коэффициент запаса, определяющий состояние оборудования(1.2-1.8)

Р – рабочее давление в оборудовании()

P_o-давление в рабочем помещении

V_сумм - внутренний суммарный объем всего оборудования и коммуникаций

ρ - плотность паров, выделяющихся через уплотнения.

3. Пары, выделяемые со свободной поверхности жидкости, химические вещества:

М_м - относительная молекулярная масса испаренной жидкости

β- упругость пара жидкости, насыщающую воздух при температуре жидкости

F – площадь поверхности испарения

4. Влага, выделяемая остывающей готовой продукцией:

, где

S – суточная производительность, кг

σ – усушка, 2.5 % - хлеб

Т – продолжительность работы в течение суток.

Полная влага считается по формуле:

Кратность Кр, считается аналогично тепловыделениям.

60 Определение снижения уровня звука экранирующими сооружениями

происходит в результате увеличения пути прохождения звуковой волны от источника звука до расчетной точки, в качестве экрана используют: здания, выемки, насыпи.

Методика определения снижения шума:

1. Вычерчиваем в произвольном масштабе схему расположения источника шума, экрана и расчетной точки. Точки источника шума:

а) Для транспорта – наиболее удаленная от расчетной точки полоса движения на высоте 1м от проезжей части или от уровня рельса

б) Трансформатор, вентиляционные установки и т.п. подобные промышленные установки – центры источников шума.

в) Спортивная площадка – центр зоны перемещения людей на высоте 1.5 метра

Расчетные точки: на уровне окон защищаемого здания и на расстояние 2 метров от фасада, если нет здание то на расстоянии 1.5 метра от земли.

2. Соединяем вершину экрана с источником шума и расчетной точкой соответственно прямыми линия а и b,

3. Определяем графически величины а,b,c или по формулам:

, где

- разность путей прохождения звука.

- проекции расстояний a, b, c

- высоты источников шума, h1;h2 – расчетные источника, Н – экрана.

В зависимости от δ и вида источника шума по графику определяем снижение звука А экранов бесконечной длины.

61.Получение биогаза из твердых бытовых отходов. Расчет параметров аэротенков.

В ряде развитых стран тоже используются полигоны.

1 – отвод биогаза

2,4 – уплотняющие слои

3 – слой ТБО

5 – перфорированные трубы для отвода биогаза

6 – слой песка

7 – дренажные трубы

8 – слои глины

9 - грунт

Полигон снизу и с боков прикрыт системой гидроизоляции, грунт покрыт слоем водонепроницаемой пленки толщиной 0,5 метра. Далее песок с дренажным приямком, потом глина, затем опять песок. Трубки предназначаются для отвода дождевой воды. Далее слой ТБО, который уплотняются с помощью бульдозера, а сверху слой материала, не пропускающего газ (2 и 4), затем снова слой ТБО и т.д. Откосы гидроизоляции сооружаются с помощью битума и соломы. Через год начинается выделение биогаза, срок эксплуатации 20-30 лет. Биогаз состоит на 60% из метана и 40% СО₂.

Пример: Город в Австрии 230000 человек, площадь полигона 150х250 м², выделяется 300 м³/ч биогаза => вырабатывается энергия для 100000 человек.

62

63

64

65