автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Методика оценки распространения вредных выбросов от вентиляционных шахт и дымовых труб в приземном слое атмосферы

рГ Б ОД

На правах рукописи

и".;.; •

ДОБРОСЕЛЬСКИЙ КОНСТАНТИН ГЕННАДЬЕВИЧ

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ШАХТ И ДЬМОВЫХ ТРУБ В ПРИЗШНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

Специальность 02.26.01 ~ "Охрана труда"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученей степени кандидата технических наук

Владивосток - 1925

Работа выполнена в .Амурском государственном университете

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

В.И.Полупкин

кандидат технически; наук, профессор

A.М.Левизков

Официальные опоненты: доктор технических наук, профессор

B.Н.Скуба

кандидат технических наук, доцент О.Т.Аксенова

Ведугцая организация: А^рский областной комитет по

природоподьБованшо

Запита состоится "SO " KjCuZ&juf 1995 г. в часов

на заседании диссертационного .совета Д 064.01.02. в Дальневосточном государственном техническом университете по адресу: 690600, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 33, ауд. Г-134.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного технического университета..

Автореферат разослан "29' " G&Tt£^/Uf 1995

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат технических наук г-

O.A. ¡шремеишский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.' Проблема охраны окрулгаз-среды и, в частности, атмосферного воздуха, чистота которого напрямую связана с безопасной жизнедеятельностью человек, выдвигается на одно из первых мест в планах раззития мирового сообщества в XXI веке.

Любая отрасль промышленности помимо выпуска полезных продуктов производит вредные вещества, которые через системы вентиляции, трубы, с открытых площадок попадают в атмосферный воздух, негативно воздействуя на окружаащую среду и человека.

Горные отрасли промышленности, в которых задействовано болызое количество людей, одни из самых вредных и опасных производств, тем более, что кроме шахт и рудников рядом могут находиться производства по переработке сырья,.вспомогательные производства (в частности, котельные), которые производят выбросы вредных веществ. Основной выброс в атмосферу от добычи и переработки сырья производится з виде пыли. Однако,' если имеет место тепловая обработка или плавление сырья, в зависимости от вида используемого топлива и состава минерального сырья могут иметь место разнообразные выбросы фтористых соединений, 30<> и М0Х.

Летучие примеси наиболее опасны, так как труДно 'улавливаемы и легко переносятся на большие расстояния. Рассеиваясь в воздухе вредные примеси попадают на территорию промышленной площадки,. в район жилого массива,, что усиливает вредное воздействие загрязняв®« веществ, полученное человеком во время производственной деятельности.

Правительством России в 1994 году была выдвинута концепция экологической безопасности Российской Федерации, которая определяет приоритетной задачей заотту атмосферного воздуха от химических факторов, таких как окислы серы, азота, углерода. Все они

сказывают отрицательное кумулятивное воздействие на здоровье человека, животный и растительный мир.

Одной из первоочередных задач природоохранных ыер является разработка и применение моделей расчета переноса соединений серы, азота, углерода, как наиболее опасных загрязнителей атмосферы.

К основным недостаткам существу»еда моделей переноса примесей следует отнести решения задач рассеяния вредностей построением только математических моделей, часто оставляя в стороне реальные физические процессы, происходящие в атмосфере, используется большое количество параметров, что затрудняет и усложняет расчеты концентраций вредных веществ, практически не повыазач их точности. Тем более зависимость параметров,турбулентном диффузии в моделях градиентного переноса, стандартных отклонений в статистических моделях от метеорологических условий оказывается довольно сложной и плохо изученной.

Цель и задачи исследования.

Целью исследования является разработка методики расчета концентраций вредных примесей в приземном слое атмосферы на основе существующих теорий турбулентных струй и предложенной физической модели распространения газообразных примесей в воздушном потоке.

При этом следовало репить следующие задачи:

1) провести систематизацию параметров атмосферы, влияющих на рассеивание газообразных примесей;

2) показать основные закономерности распространения газообразных примесей в сносящем потеке;

3) разработать схему распространения вентиляционных и промышленных выбросов от точечных источников в поперечном

'воздушном потоке;

4) разработать основные положения физической модели (зкепе-

о

ркм.еятальнзя установка, методы исследования) распространения вредных субросоз от точечных источников;

Б) исследовать ггкскомернэсти распространения турбулентных струй, которые моделируют вредные выбросы от точечных источников, в поперечном воздуигем потоке.

Научная новизна:

- предложена схема распространения вредных выбросов от точечных источкнкоз в атмосферном воздухе;

- разработана физическая модель рассеяния газообразны:; вредных векеств через системы вентиляции л дымовые трубы;

- на основе исслегованпз турбулентных струй, модед^руст« вредные выброси от точв'шкх источяккоз, получены сдедугагие зависимости-. для определения гескетрки оси турбулентной струи при различных отнссекилх дин&чических напсроз струи и сносящего потека; для определения безразмерных профилей избыточно:'! .скорости а температуры в поперечных сечениях я по оси струй, слоспаи воздушным потоком; для определения распатронил струи на разных расстояниях от источника;

- для оценки распространения вредных веществ от вентиляционных шахт и дтювых труб построена иетодшга расчета концентраций вредных веществ, которая позволяет при небольшом количестве параметров определять ганцентредки (в первом пр';бл:кенк:<) ■ газообразных прилесей, рассеизаеиых'-й приземном слое атмосферы.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Разработанные методика расчета концентраций вредных газообразных пршесей в атмосферном воздухе, методы исследования используются з учебном процессе в курсах вентиляции, теплотехники, безопасности жизнедеятельности.

Разработанная физическая код ел. рассеивания вредггых приме-

сей через точечные источники в вогдухе позволяет провозить научно-исследовательские работы в области охрани труда и окружающей среды.

Результаты работы использованы при разработке -природоохранных мер на Благовещенской TSE, в Амурагротеплосервисе.

Работа подучила положительное заключение в Амурском государственном университете, Амурском областном комитете по природопользованию.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на региональной научно-практичесгай конференции "Состояние природной среды Зейско-Буреинской равнины и сопредельных территорий. Перспективы ее использования и охрана" (Благовещенск, 1991), на международной пколе "Математические проблем экологии" (Дузачбе, 1991), на республиканской научно-технической конференции "Пути совершенствования технологий и оборудования для переработки льняных, хлопковых и химических волокон в льняной отрасли промышленности" (Кострома, 1992), на Всероссийской научно-технической конференции ."Архитектура и строительство в регионах Сибири и Дальнего Востока" (Благовещенск, 1993), на республиканской научной конференции "Проблемы энергоснабжения Дальнего Востока" (Благовещенск, 1995).

Публикации. По материала« диссертации имеется 7 публикаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка использованных источников, содержащего 128 наименований, приложений. Общий объеы работы (без приложении) 160 стр..включая 48 рисунков, 12 таблиц.

ССДЕК2АНЙЕ РАБОТЫ

1. Анализ п 'а р а и е т р о з атмосферной среды и за коном ер я ости рассеивания газообразных арамее« л.

Анализ литературных источников, натурные наблюдения по!га?а-

ли:

- основными параметра)«!, влияющими на распространение вредных примесей в атмосферном воздухе являются направление и старость везра;

- распрострелекпе пршеси з атмосферном призекяом слое осуществляется в конечном итоге под воздействием переносящей среды (ветра);

- проблема турбулентной дийуэзет я атмосфере еще не сформирована одцоагтачао.в настоящее время пользуются двумя альтернативными подходам: теория градиентного переноса и статистическая теория. Зависимость параметров, тур5удеатно:1 дн^^узга! в модели градиентного переноса, ст-еидарт;шх отклонений з стат;:ст;меасж моделях от метеорологических условий оказывается слоааой и плохо изученной;

- расчетные формулы для определения концентрации загрязняюсь веществ наиболее достоверны для еысокк источников выбросов и далеко от источника по направлена ветра, в то же время расчеты по некоторым из них дгзот достаточно болыпол разброс в значениях. Методик:! расчета, зачастую, сидер-тат больное количество параметров, что усложняет расчеты;

- выбросы газообразных примесей представляют собой турбулентные струи, распростраяяюсиеся в поперечном воэдуллюм потоке, что дает право предполог-ить, что распространение газовых вре-

дностей в атмосферном воздухе кокет быть описано зависимостями для спутной (затопленной) струи.

На основании вышеизложенного были сформулированы основные задачи:

1) разработка положений схемы распространения турбулентной струи в поперечной воздушюы потоке;

2) разработка экспериментальной установки (с учетом условий подобия реального распространения выбросов и модели) для исследования динамических и тепловых характеристик турбулентных струй, сносишх поперечным потоком;

3) получение формулы траектории турбулентной струи в сносящем потоке;

4) получение профилей избыточных скорости к температуры в поперечном сечении струи и по ее оси;

5) разработка методов расчета концентраций вредных газообразных примесей в атмосферном воздухе (используя подобие

. прсфидей температуры и концентрации) как близко, что ваяно если источники находятся вблизи каишх комплексов, так и далеко от источника.

2. Обоснование параметров экспериментальной установки для исследования турбулентны х .с т р у й

На основе анализа теоретических и экспериментальных исследований, натурных наблюдений была разработана схема распространения турбулентной струи (выбросов) в поперечном воздушном потоке:

- струя условно,по степени влияния сносящего потока, разбивается на три части: а) вертикальная часть струн, болызое влияние динамики струи; б) искривленная часть, взаимодействие дина-

мическзи хсрачтеркстик сносящего потока п струя; в) спутная струя, основное влияние дкняялки сносящего потока. Для частей б) И 3) ЧСГ-НО ВОСПО-ГоГ.ОВаТЬСЛ ОСКОЫйКН Р'ШЗГрПЧеСШГ'ГЛ зявискмсстя-

ул для ссобопю« тур5улэя?ши струй (.профили скорое га, темаера-тури, концентрат® в поперечных сечениях струи);

- струя вблизи источника обладает асимметрией относительно оси струи (ликкя максимальной скорости), что связало с различными условиями ка наветренной и заветренной сторонах;

- достаточно далеко от источника струя приобретает осесим-метрячпуя форму;

- расширение струи не зависит от плотности,вязкости и числа Рейкольдса,. если оно достаточно веляко;

- между профяляш беграгкерных скорости к тегшературы в поперечном сечении струи существует определенная связь,выраженная через турбулентное число Прзядтля, которое гавислт от геометрии струи;

- профили безразмерной концентрации гззозоЗ лркм-зеи и избыточной температуры содобш в шяеречком сеченнн я по- оси струи.

Рассмохренм оснсшке усдовкг подобия рсзрабагыЕвеызй педели и реакьюа процессов раосеанкя газообразных пр:с'есей в яркземясм вссдухе. В первуз очередь о:га подходя?.' к ербднвч источником шб-росоз, таш так кстелзднз я вежншвдгакзгые трубы, готоры-з расположены, как правило, гй-кзи жяха застроек я аршесят болызой . гред округжядай среде. В го з® гре;;я результаты кссгедо'аяяй потуг бктъ нсяодъгозачм я для выскс-д пехчзпкоз скбрссоз.

Раграбстзяа зкгягртавнтшавея устаг.от-.ка (малый сэроуингма-чесгай клиад), погтдязгза ярк сравните»!» небольших размера-;, несложной сборке г згасгаг/гагаща лтозодкг» рсстаточжгЛ обгем сям-тов по исследоткякя л.^яаметесгсл и тэялои« херекггряоияе турбулентных течении (струй), в.-тзуаааяда «е&здзявя.

На ркс. 1 приведена схеыз экспериментальной установки. Она состоит кэ вентилятора 1, создаздего поток Еоздуха в канале; переходной части 2, состоящей из чехла и ксроба, в котором были поставлены две мелкоячеистые сетки для выравнивания воздупного потока, идущего от вентилятора; успокоителя 3, с находящимися внутри компактно уложенными трубами для создания равномерного потока по сеченка канала; переходной части 4, соединяющей успокоитель и опытную часть; опытной части.5, на нижней части которой находятся отверстия под трубга:, в которых формируются вертикальные струи, верхняя часть выполнена так, чтс позволяет проводить измерения внутри канала с фпксировачньм изгом по ширине и заданным нами шагом по высоте к длине; ксроЗа с вентилятором б, который позволял создавать внутри его объема избыточное равномерное давление, что даваго вззысяность получать в трубках равномерные потоки с задачкой скоростья на выходе.

В общем размеры канала составили 5,5 метра в длину, 0,8 метра в сирину и 0,5 кетра в ьысоту.

Схема экспериментальной установки

г— ¡1 11 ■к г ИЗ 1 1

Ркс. 1

3. Методика проведения исследован и й

Объектами нашего исследования служили вертикальные турбулентные струи, имеющие скорость в устье трубки до 5 м/с, сносимые поперечным воздушным потоком до 2 м/с.

Важнейшими характеристиками развития турбулентной струи в

среде являются поля скорости л температуры в поперечном сечекли струи, которые определялись с золотев разработанных методов, ь^ючжта в с»бя косрдиягй-ну» сгтку, сыполаеилую на верху опытной частя г-кспер'У/'.-'лтгльпсЛ установи? (хзлзла) к термоапемсмз?-ра ПТ -22, ва^ейз^у элементе« которого был кэуерчтелькый зонд, который позволил проводить к?мгрсния внутри качала в широком диапазоне высот.

Несоды нгчерстаг сгхростного н температурного полей аналогичны. Они предстсолевы ка рис. 2 и ?, где тсчк&кя указаны основные рзотолсжешя измерительной части гозда, которые вкби-релвед в гзгзеийоегг с? погойвшгя рассматриваема* точек струи отиосгпельпо центра уст^я трубя:«. Оси&са гзггеренкй координат точек струи нч врчптл- 5 - 10 % а эаплакяти от расстояния до центра трубгл;, збглзи которого оет.;иц кгпСогъггиэ.

ЕЧли посгровт! поля скорости для хсотср?ягческих к тезяк-ра-туры для елгбопеиготермяеекта: струй з ?оперзчнш сечениях при различных скоростях струи 'л сносящего потока, ксторие позволили построить профили скорости и температуры з вавксге-юсгя от значения кеордяяага х по яавравленк» потеха.

Вняя окрвдгдеш оснозпие обобценгн? которые поз-

волял» в дальяейзе« поручить универсальные Сгзрезкеркне профили . скорости и температуры: отяссгннэ деяеквдеекпх каюров струи и потока; тангенсы половинных углов, показывоюя^х расширение динамических и тепловых полей струп по направленно сносящего потока, относительные координаты (отновеяке простракстзеипых координат к диаметру трубки).

Конструкция экспериментальной частя какала (стеклянны? боковые стороны, Д0ступг500ть проникновения внутрь" какала) позволяли провести вивуальныо наблюдения сяосизнух струй.

Методика измерения полей скорости и температуры струи в горизонтальной плоскости (при фиксированном значении г)

> шипи 111 1 '

1,"».|Ц1М I I .

1|!|<И>>|1(1 I I. '

-14-гнта 4 V. и - -4--

А 4 И1И »И 4 »-4 —»

4- —---

I Н^И '

4 14- 4-4-* - »---- - -----

ю гз ю

Рис.

Методика измерений пс-чей скорости и температуры струи в вертикальлой плоскости (при фиксированном значении у)

ГПТ!|;,| ! Г-1 Г—,-;

мцщщ им ¡ • < » 1

^'Ж!,1 I | I 1 —

гГ^Ьгх^ф-гГгЗС

------

—Ч-.* ^ -4 4--1-------------- -

— ' 4- —•—I— — — —' —---

— (7 Т "4 — Т- "

4. Обработка э к с п е р и к е н т а л ъ н ы х данных. Сравнительный анализ полученных результатов Определение геометрии струи выбросов является одной иг ос

нсзкых задач в исследовании распространения выбросов в атмосферном воздухе.

Иггесиад окслкчгые подколы т. реиоппэ задачи о геометрии струи в сиосжхом потеке. Наиболее известными являются уравнения траектория струи, предложенные Г.С.Езздоросым и Ю. В.Ивановым, тгеретэтеекке репенил С.Е.Бутакова, Г.Н.Абрамовича. Как следует из сопоставления теоретических кривых с опыткиш даннгая!, расхождение остается существенным.

Неп из экспер:э«енгсз било подучено выражение для геометрии оси струи в виде:

где х = г./6 - обобщенная координата по направления сносящего потока (¿1 - диаметр трубки);

2о я го/д - сбоб^зйная вертикальная координата возвышения оси струи в заданном поперечном сечении;

40 » роЧ?/2 - динамический капор струи (роЛ'о - плотность и

скорость струн в устье трубкп соответственно), Па;

41 = РгУр/2 - динамический капор снсспг.его потока -

плотность и старость потока соответственно), Па.

Вентиляционные и ярсмыглеяше выбросы представляют собой смесь воздуха с относительно углкм количеством ззгрязчякцкх веществ. Это позволяет считать плотность выброса равной плотности чистого воздуха (рэ р\).

. На рис. А пскэааяа гегиэтриа струи, рзспростргняпцойся я поперечное воздувнем потоке для относительных динашкеских напоров а = ас/Чг = 2,49 Оо = 3,0 ¡(/с; Ух = 1,9 м/с); 5,54 (Уо= 4,0 м/с; VI « 1,7 м/с); 6,12 (уо = 4,7 м/с; 'а « 1,9 и/с).

Геометрия оси струи в поперечном потоке

: 2 3 1 5 6 7 8 9 10 II 12 13 I»

А - Я - 6,12 (1); '+- ч = 5,54 (2);

v- ч = 2,49 (3); - - кривые 1, 2, 3 по формуле (1).

'Рис. 4

Используя данные значений скорости в поперечных сечениях струи, для некоторых значений к были построены профили безразмерной избыточной скорости в вертикальной,плоскости. На рис. 5 представлены профили скорости для Ус = 4,7; 3,0 м/с и VI = 1,9 м/с, где 2о, 5 _ координата точки рассматриваемого поперечного сечения струи, в которой скорость равна половине максимальной (осевой).

Штриховой линией показан обобщенный безразмерный профиль избыточной скорости, построенный по формуле:

VI

Ут~ VI

ехр{-

0,7

0. 5м

X.

(2)

где - тангенс половинного угла, образованного изотахой

половинкой осевой скорости и'осью X в рассматриваемом поперечном сечешш. Вертикальная координата 2 берется относительно осевой линии

Безразмерный профиль избыточной скорости в поперечном

с-ечекии струи, распространяющейся в сносящем потоке у^т I ,оо

"ета-, |

I

ж

#

-л

/

Чш—

91

0,50

-2.3 -1.5

А- X = 7,73 х-= 5,45 X = 2.73 /

Чсц.

4

-Г-

V о

19 ,

Уо = 4,7 У/с

4- - X = 5,45 ф- х = 2,73 о- х = 1,82

\'о = 3,0 м/с

Рис. 5

'¿з рисунка видно, что уравнение (2) достаточно хорояо описывает опытные данные. Есть разброс на краях профиля (размытие границ струи;, особенно это касается левой половины, что связано, вероятнее всего, с ассиметрией струи на начальной стадии развития из-за различных физических условий с наветренной и заветренной (более интенсивное вихревое движение) сторон.

Полученный нами профиль скорости согласуется с подобными профилями, полученными большим числом авторов для широкого диапазона скоростей спутной (затопленной) струи, и которые списываются формулами, подобной (£), га исключением значений тангенса половинного угла, который в наием случае для искривленной части струи висе ("+") и ниже ("-") оси может быть найден из соответс-твующжс вырсхзннй:

5

о

1.0

1.5

* 0,l?q°'5i

tg«0.5v - --oTts (3)

X *

0,15 q°-51

tg«0.5v - --o. 75 (4)

На больном расстояний x от устья трубки по направлена сносящего потока тангенс половинного угла стремится к предельному значеккз 0,0G5, которое близко к значению, полученному Рейхард-тсм для затопленной осесимметричной струи (0,072).

Одной из E&THeíE'.ix характеристик распространяющейся в потоке струи является профиль температурного поля в поперечном сечении.

Нами были проведены измерения температурных полей в попе--' речных сечениях слабонеизотермнческих струй (ArslO~4 - 10~3). На рис.6 представлена опытные данные температуры в некоторых сечениях для скоростей vo " 2,4 - 4,0 м/с и v-„' = 1,7 м/с, которые были получе1ш для вертикальной плоскости, проходящей через ось струи, где zo.5 - координата точки рассматриваемого поперечного сечения струи, в которой температура равна полотне максимальной.

Сплошной линией показал осреднении:'! безразмерный профиль избыточной температуры, построенный по формуле-:

t - ti , 0.7 / г -

--= ехр{--г---} (5)

ta- ti * ts"«0.5tl 51 11

r;;e t - температура в рассматриваемой точке в поперечном сечении струя, °С;

ty температура скружаюдей среды (по rosca), °С;

V :-*д.-:с:ьшъиаз температура в рассматриваемом поперечном сучении струи, °С;

tg''йQ. 5t " тачгенс половинного угла, образованного/изотахой половинной осевой температуры и осью X з рассматривает/он поперечном сечении струи.

Безразмерный профиль избыточной температуры в поперечном сечении струи, распространяющейся в скосяпем потоке i-lt

■

1,00

УЖ

ш

А 4VL

tf"

0.75

3.50

# W/a

п/

Л -л С

о-

JL25.

Щу

'Ч

%

vS

-1,0

1,5

О- х = 3,64; 4-- х = 8,20; \'0= 4,0 м/с; Мо= 12,5°С:

А - X = 2,73; 7- X = 5,0; 3- г. = 7,£7; у0= 3,и м/с; ДЬ;;= 15°С;

X = 2,73: О - х = 7,27; у0= 2,4 м/с; 16°С.

Рис. 6

Опытнкз данные хорошо согласуются с кривой, построенной по формуле (5), за исключением крае? псссЬиля (особенно л?зый) по зркчян?, указанной визе для профаза скорости. Полученный ¡трс^'ьтг' темлепэл"/ры кюрр<'?лкрует с лрсз.чля^л, полученным™ Н'-? с-ьг-и иослегогетелями яхя спуткых (затоштеишк) струй в дорогом дкаппгснг скоросггй и тедаерзтур.

Тангенс яоловгйясго угла для шфкзгекяой части струи !.*а»?т бить нг'цсй кэд. виз? {"Ч"'), так и яг? ("-") оси кз полученных нам.-: зу:шрических г-ырагений:

0,39 <3°* 43

Ьеао.БЪ - --0.75 (б)

0,54 Ч0-28

-50Г75~ {?)

Достаточно далеко от устья трубки тангенс стремится к продольному значеши 0,11 (для 5 > 3,11), что соответствует углу 6° £0', значение которого близко к даяяым, полученными некоторьш автора\1и при исследовании свободных ооесге.£.:етр;~1к;к струй.

Используя опытные данные температурного поля в поперечных сечениях слабонеизэтермических струй для горизонтальной плоскости ХУ была получека, подобно (Б), эмпирическая еазисимость:

I - ^ , 0,7 , у

-ч^ч-ш.

tR-i- tx ^ ^ х

где 128о. 51 - тангенс половинного угла, образованного изотахой половинной осевой • (кзкае'ашюй) температуры и осью X в росскатриваеком поперечной сечении. Координата у отсчитывалась относительно оси струи в поперечном направлении.

Профили безразмерных избыточных температур, построенные по Зсрыулам (5) и (8) хорошо согласуются между собой, только в отличие от Г5) профиль (в) симметричен относительно осп струп.

Для некоторых поперечны;', сечений (х = 0,91 - 17,27) были найдены тангенсы половинного угла, которые г.орсио описью оатся зависимостью:

0,20 ч13-83

-ГоТ^- О)

Далеко от трубки тангено половинного угла 5t также стремится к предельному значению, только в отличие от рассмотренных ранее подобных величин его значение равно 0,12 для д > 5,61 и 0,11 для с[ = 3,11 - 5,54. Зти данные, как и рассмотренные выяе, да»т подтверждение нашим предположениям относительно того, что струя достаточно далеко от источника становится осесиммет-

Р!Г4!ЮЙ.

Далее, используя опытные данные скорости и температуры в поперечных сечениях струи, мы искали законы изменения данных характеристик по оси струи, сносимой поперечным потоком.

Используя данные температурного поля в различных поперечных сечениях были определены максимальные значения з каждом, на основании чего была получена зависимость, в большей мере соответствующая искривленной части струи (к = 1,82 - 20,91), которую представили в виде:

11 1,03

ПО)

0.75

1сг 1а х

где 1о - максимальная температура струи в устье трубки,' С.

На рис. 7 представлены опытные данные изменения безразмерной избыточной осевой температуры для х, лежащее в пределах 1,36 - 55,91.

Было показано, что для л > £0, в случае слзйонеизотермкчес-ких струй в диапазоне скоростей vo = 2,4 - 4,0 м/с, безразмерная избыточная осевая температура может быть описана (с максимальной погрепностью 14 - £0 X) зависимость»:

1Х 2,1 д0-3

(И)

Ье- и х

Формула (И) подобна зависимости для осесимметричной спут-

ной струи, где, по различным данным, числовой коэффициент в числителе имеет значение 3,5-5, в зависимости от условий распространения струи.

Изменение безразмерной избыточной осевой температуры в турбулентной струе, распространяющейся в потоке

.....

-h-

р—

L- q = 5,54, At0= 12,5°C;

V- q = 3,11, üt0= 15°C; Рис. ?

4-- q = 1,C9, üt0= 16°C.

Анализ ряда работ исследования ctr/тшй (затопленной) струи показал, что в большом диапазоне кекзотермячяости (Tq/Ti < 5) влияние ее на фэрму кривых падения осевой скорости к те:шератури при значительной изменении параметра р (р = vq/vj < 0,4) заметно •лишь в самом начале основного участка и очень бистро исчезает с удалением от начального участка. Анализ такке показал, что про-■;ил£ концентрации примеси на сси струи (то же в поперечных сечения:-.! подобен профилю температуры.

5. Методика расчета концентраций вредных газообразных примесей.

Результаты исследований по распространений струй в попереч-

+

г

ном потоке позволили построить методику расчета концентраций вредностей, рассеиваемых атмосферном воздухом, основываясь на соотношениях (5), (8), (10), (11), которые получены для температурных полей в поперечных сечениях, сносимой потоком струи.

Формула, по которой определяется концентрация загрязнений в атуосферном воздухе, для больших расстояний по направлению ветра, имеет вид:

2,1 c0q0'3 г 0,7 , z0 + h ± z-А

С = - - ехр|_ - j- \ х

(12)

/ 0,7 < у >2\ х ехр(- —g- — ),

v ts^o.st1, х 1 '

где С - концентрация примеси в рассматриваемой точке, мг/м3; сгр концентрация примеси в устье источника, кт/м3-,

положение осевой линии струи выбросов относительно устья источника, м; h - Еысота источника выбросов, м-,

z - вертикальная координата, отсчитываемая относительно оси струи, м;

у - поперечная координата, отсчитываемая относительно верти. • калькой плоскости, проходящей через ось струи, м. В случае больших расстояний х tgao.st = 0,11; tgeo.st = 0,12.

Вблизи источника концентрация определяется подобным образом, только перед экспонентами изменится член, который будет определяться по (10), а тангенсы половинных углов по (6), (7) и (9) соответственно.

Таким образом, данная методика позволяет достаточно быстро, используя только динр-жчэские и тепловые характеристики турбулентных струй, построить ¡сартииу рассеяния газообразных примесей

в приземном слое атмосферы Как вблизи,так и далеко от источника.

6. Практическое применение результатов работы.

Разработанная на основе теорий турбулентных струй методика расчета концентраций вредных газообразных примесей в приземном воздухе позволяет рассчитывать поля концентраций примесей от сосредоточенных источников вентиляционных и промышленных выбросов.

Результаты работы использованы при разработке природоохранных мер на Благовещенской ТЭЦ и в Амурагротеплосервисе при составлении томов ЦЦВ, расчетах систем пылеулавливания.

Методика расчета концентраций, методы исследований использованы при проведении научно-«сследовательскш работ, в учебном процессе в курсах: "Безопасность гшзнедеятельностп" и "Вентиляция" (спец. 29.07), "Природоохранительные технологии на ТЭЦ" и "Разработка и создание зксигагически безопасных Т5Ц" (спец. 10.05).

Данная работа выполнялась б ражах . госбюджетной теш F 53 "Перспективные материалы, технологии, ызиикы", N гос.регистрации 01.9.20014993. Результаты работы прошли апробацию и получили положительное заключение в Аг^урсксу государственном университете. Амурском областном комитете по природопользованию.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Ка основе анализа теоретических и экспериментальных исследований, визуальных наблюдений разработана схема сносимой поперечна! потоком ссесиьметричной струи применительно к вредным выбросам.

2. Разработана физическая модель .рассеивания газообразных вредных веществ через точечные источиики выбросов в призером с.г.':.с атмосферы.

3. Получена форг^ула геометрии оси турбулентной струи в поперечном сносящем потоке, позволяющая определять подъем факела Еыбросов над устьем точечного источника.

4. Получены этсперимеятально уточненные формулы для расчета безразмерных профилей избыточных скорости и температуры в поперечных сечениях струи, сносимой вовдупным поперечным потоком.

5. Получены зависимости для тангенсов половинных углов, образованных изотаками половинных избыточных осевых скорости и температуры и осью X в поперечных сечениях турбулентных струй, которые показывают их расширение в сносящем потоке.

6. Струя з поперечном потоке Еблизи источника имеет асимметричный вид в вертикальной плоскости, что связано с различными условиями с наветренной и заветренной сторон струи и отражено в различных формулах определена тангенсов половинных углов для верхней и нижней частей струи относительно ее оси. Далеко от источника струя становится осесимметричной, ее расширение происходит по линейному закону.

?. Экспериментально уточнены формулы для определения изменения избыточных осевых скорости и температуры как вблизи источника, так и далеко от него, где струя ведет себя как осесиммет-ричная.

8. На основе предположения подобия профилей температуры и концентрация построена методика расчета концентраций газообразных примесей, выбрасываемых в атмосферу через вентиляционные 1яахты и дымовые трубы. Она позволяет в первом приближении оценить рассеяние вредных веществ в приземном слое атмосферы.

9. Основные результаты, выводы, содержащиеся в работе внедрены а учебный процесс, на Благовещенской ТЭЦ х з Амурэгротетмо-сервисе.

10. Результаты работы позволяют использовать ее при проекти-

ровании систем вентиляции з различии отраслях проььляенкости, где существуют летучие вредные принеси.

СПИСОК ПУВЛКОДЙ 110 ТШЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Полушии В.К., Левзаков А.Н., Добросельский К.Г. Совершенствование методики расчета ПДВ и способов обезвреживания промышленных выбросов // Состояние природной среды Зейско-Вуреинс-кой равнины и сопредельных территорий. Перспективы ее использования и охрана: Тез. докл. региональной научно-практической конференции. Благовещенск, 14 - 16 ыарта, 1921. - Благовещенск. 1591. - С. 33-34.

2. Добросельский К.Г., Болушшн В.И. Екекционнея способность свободных турбулентных струй //■ Математкчеаке проблеш экологии: Тез. докл. 4 научно-практической школы, Дупанбе, 8 -13 октября, 1991. - Душанбе, 1991.

3. Добросельский К.Г., Полупмш В.И. Некоторые пути снижения уровня вредных вентиляцксшаэс выбросоа // 31 научно-техническая конференция: Тез. докл. - Владивосток, 1991.

4. Добросельский К, Г. Некоторые проблем охраны окруиаигцего воздуха // Безопасность жизнедеятельности и экологические проблемы в регионах Сибири и Дальнего Востока: Тез. докл. республиканского научно-технического семинара, Благовещенск, 21 - 24 ян-вар: 1992. - Благовещенск, 19S2.

5. Добросельский К.Г., Иванова Е.Л., Полушш В.И. Проблемы экологии и безопасности труда в текстильной прокшленкости // Пути совершенствования технологий и оборудования для переработки льняных, хлопковых и химических волокон в льняной отрасли промышленности: Тез. докл. республиканской научно-технической конференции, Кострома, 14 - 15 октября, 1992, - Кострома, 1992.

6. Добросельский К. Г. Исследование динами;:*! струй в снося-

потеке с цедьв определения интенсивности выбросов от про!ЬЛЗ-

денных предприятий // Архитектура и строительство в регионах Сибири и Дальнего Востока: Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции, Благовещенск, 1993.

7. Добросельский К.Г. Распространение газовых примесей, содержащихся в выбросах теплоэнергетических производств // Проблемы энергоснабжения Дальнего Востока: Тез. докл. республиканской научной конференции, Благовещенск, 25 - 27 апреля, 1995. - Благовещенск, 1995.

Соискатель