Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере
Эти значения должны быть сопоставлены с полученными в расчете концентрациями каждого компонента ЗВ на различных расстояниях l в поперечном направлении и в зоне жилой застройки. Такое сопоставление лучше всего проводить по графикам загрязнения придорожной зоны токсичными компонентами отработавших газов. С помощью этих графиков следует определить концентрации ЗВ над кромкой дороги и в начале зоны… Читать ещё >
Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
1. Задание 1
Рассчитать максимальную приземную концентрацию Сmax загрязняющих веществ, создаваемую источником загрязнения атмосферы (ИЗА); расстояние xmax от ИЗА до точки максимальной приземной концентрации; опасную скорость ветра иmax, при которой создается максимальная концентрация ЗВ; показатель опасности загрязнения j и концентрации ЗВ по оси факела выбросов и перпендикулярно ей для точек, отстоящих от ИЗА на расстояниях xmax/2, хmax, 3xmax и 6xmax.
По результатам расчетов построить требуемые профили приземных концентраций, определить длину зоны загрязнения, в которой превышена среднесуточная ПДК, и ее ширину в заданных точках, найти радиус зоны влияния ИЗА.
Рассмотреть и предложить инженерные решения по снижению приземных концентраций ЗВ, рассчитать требуемую для этого высоту трубы, эффективность предварительной очистки выбросов и ПДВ.
Параметры рассчитывают в следующем порядке:
расход газовоздушной смеси
;
безразмерные параметры
; ;
при f < 100;
при f < 100 и нmax<2;
n=1 при f < 100 и нmax? 2;
опасная скорость ветра
umax = нmax при нmax? 2 и f < 100;
при нmax>2 и f < 100;
максимальная концентрация ЗВ Сmax (в миллиграммах на метр кубический)
; (1)
расстояние от ИЗА до точки с Сmax
где А — безразмерный коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (распределение температур воздуха по высоте, влияющее на его вертикальное перемещение), для Твери и Тверской области А = 160; М — масса выбросов ЗВ, г/с; F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания выбросов, для газов F = 1, для твердых частиц F = 2 при Э < 75%, F = 2,5 при Э = 75?90% и F = 3 при Э>90%; з — безразмерный коэффициент, отражающий влияние рельефа местности и изменяющийся от 1 до 10, для ровной и слабопересеченной местности з =1,0;
* приземные концентрации ЗВ Сi, по оси факела выброса на расстояниях xi равных xmax/2, хmax, 3xmax и 6xmax,
где S1 — безразмерный коэффициент,
при ;
при ;
при ;
приземные концентрации ЗВ Су на перпендикулярах к оси факела выброса,
для; для и ,
где S2 — безразмерный коэффициент,
;
при; при; - расстояние по перпендикуляру от оси факела выбросов (в расчетах следует принять равным 50, 100, 200, 300 и 400 м).
2. Задание 2
Определить концентрации загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода, оксидами азота и углеводородами в солнечную и дождливую погоду в расчетном поперечнике на расстояниях l от кромки автомобильной дороги, указанных в таблице.
Построить графики зависимости изменения концентрации ЗВ от расстояния от кромки дороги l.
Выбрать защитные мероприятия по снижению концентрации ЗВ в зоне жилой застройки, удаленной на расстояние l от дороги, до допустимого уровня, если скорость господствующего ветра 3 м/с. Сведения о фоновых концентрациях отсутствуют.
Методика расчета. Основными токсичными компонентами отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автотранспорта являются оксиды углерода, азота и углеводорода. Оценку уровня загрязнения воздушной среды отработавшими газами следует производить на основе расчета. Методика расчета включает поэтапное определение эмиссии (выбросов) отработавших газов и концентрации загрязнения воздуха этими газами на различном расстоянии от дороги, а затем сравнение полученных данных с ПДК данных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов. При расчете выбросов учитываются различные типы автотранспортных средств и конкретные дорожные условия.
Параметры загрязнения рассчитывают в следующем порядке:
1. Мощность эмиссии (в миллиграммах на метр в секунду) ЗВ отдельно для каждого компонента (окиси углерода, оксидов азота, углеводородов) на конкретном участке дороги
,
где т — коэффициент, учитывающий дорожные и транспортные условия, принимаемый по графику (см. рисунок); Giк и Giд — средний эксплуатационный расход топлива для данного типа карбюраторных и дизельных автомобилей соответственно, л/км; Niк и Niд — интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных и дизельных автомобилей в час; Кк и Кд — коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения в зависимости от типа автомобиля.
Значения коэффициентов Кк и Кд в зависимости от вида выброса следующие:
Выброс Окись углерода Углеводороды Оксиды азота Кк/Кд 0,6/0,14 0,12/0,037 0,06/0,015
2. Концентрации загрязнения атмосферного воздуха токсичными компонентами отработавших газов на различном расстоянии от дороги / (используется модель Гауссового распределения примесей в атмосфере на небольших высотах) загрязнение автомобиль модель гауссовский
где у — стандартное отклонение Гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м; хв — скорость ветра, преобладающего в расчетный период, м/с; ц — угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги, при ц < 30° принять sin ц = 0,5; Fj — фоновая концентрация загрязнения воздуха, мг/м3.
Стандартное Гауссовое отклонение в зависимости от расстояния до кромки проезжей части и состояния погоды устанавливается следующим образом:
l, м | ||||||||||
у | ||||||||||
В числителе — для солнечной погоды; в знаменателе — для дождливой.
Для токсичных составляющих отработавших газов тепловых двигателей в воздухе населенных мест регламентированы среднесуточные значения ПДК:
Вещество Окись углерода Углеводороды Оксиды азота Класс опасности 4 3 2
Среднесуточные ПДК, мг/м3 3,0 1,5 0,04
Эти значения должны быть сопоставлены с полученными в расчете концентрациями каждого компонента ЗВ на различных расстояниях l в поперечном направлении и в зоне жилой застройки. Такое сопоставление лучше всего проводить по графикам загрязнения придорожной зоны токсичными компонентами отработавших газов. С помощью этих графиков следует определить концентрации ЗВ над кромкой дороги и в начале зоны жилой застройки. В случае превышения ПДК необходимо предложить мероприятия по нормализации концентраций ЗВ в жилой зоне.
Исходные данные
Вариант | Na, автомобилей в час | Число автомобилей по группам, % | х, км/ч | ц | l, м | ||||||
20° | |||||||||||
Описание программы Предметная область Предметная область — Экологический расчет. Данный программный продукт разработан для решения 2 типов задач:
Рассчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и предельно допустимых выбросов от одиночных стационарных источников загрязнения; Токсические выбросы при эксплуатации автомобилей Системные требования Минимальные системные требования:
ЦП: 500 мГц ОЗУ: 512 Мб для Windows XP, 1 Гб для Windows Vista, 7
HDD: 10 Мб свободного места ОС: Windows XP, Vista, 7
Видео: Разрешение экрана 1366*768
Руководство пользователя Запуск программы После запуска программы на экране появляется заставка (рис. 1).
Рис. 1. Заставка Затем на экране появляется главное меню с возможностью выбора задачи (рис. 2).
Рис. 2. Главное меню Расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и предельно допустимых выбросов от одиночных стационарных источников загрязнения; Расчета токсических выбросов при эксплуатации автомобилей.
Чтобы перейти к решению конкретной задачи необходимо выбрать её поставив точку в соответствующее поле и нажать кнопку «Пуск».
Для выхода следует нажать кнопку «Выход».
Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и предельно допустимых выбросов от одиночных стационарных источников загрязнения.
Рис. 3. Меню первой задачи Для расчета необходимо:
Нажать на кнопку «ввод данных».
Рис. 4 Ввод данных В появившемся окне ввести необходимые данные или нажать кнопку «Тестовые данные» (при нажатии на кнопку поля заполняются случайно одним из 25 вариантов) и нажать кнопку «окей» после следует нажать на кнопку «Расчет» теперь можно посмотреть результаты нажав на кнопку «результат».
Рис. 5. Результаты График виден в левой части окна, с помощью меню «профиль» можно выбрать тип графика, также можно перейти к увеличенным формам графика и вывести их на печать нажав на кнопку «графики»
Чтобы вызвать методические указания к работе следует нажать на кнопку «методическое пособие».
Рис. 6. Окно графики Чтобы перейти в главное меню необходимо нажать кнопку «Сменить задачу».
Для выхода нажмите «выход».
Токсические выбросы при эксплуатации автомобилей.
Рис. 7. Меню второй задачи Для расчета необходимо: Нажать на кнопку «ввод данных».
Рис. 8. Ввод данных В появившемся окне ввести необходимые данные или нажать кнопку «Тестовые данные» (при нажатии на кнопку поля заполняются случайно одним из 25 вариантов) и нажать кнопку «окей».
После следует нажать на кнопку «Расчет».
График виден в левой части окна, для печати графика следует нажать кнопку «печать».
Чтобы перейти в главное меню необходимо нажать кнопку «Сменить задачу».
Для выхода нажмите «выход».
3. Листинг программы
Unit 4 (основной вычислительный модуль).
unit Unit4;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs;
type
TForm4 = class (TForm)
private
{Private declarations}
public
{Public declarations}
end;
procedure rasch ();
procedure rach2 ();
function qubkor (x:real):real;
function koefm (x:real):real;
var
Form4: TForm4;
dan2, func1, func2, mf, dan: boolean;
mm, ff, cmax, m, nu, xmax, dh, umax, n, f, vmax, V, mz, mn, ms, mc, h, d, w0, dt, a, e: real;
c: array [1.4] of real;
x:array [1.3] of real;
c1, c2, c3, t, y: array [-5.5] of real;
///// задача1 >
//// задача2 <
n2, ax, bx: real;
na, pa, g: array [1.6] of real;
cc1, ch1, cn1: array [1.9] of real;
qc, qh, qn, cc, ch, cn, Kkc, kkh, kkn, kdc, kdh, kdn, vvv, fi, lll, lll1, sig, fff, vvet: real;
day:boolean;
implementation
{$R *.dfm}
procedure rasch ();
var j, i: integer;
begin
mm:=mz+mn+ms+mc;
ff:=2;
v:=pi*sqr (d)/4*w0;
f:=1000*sqr (w0)*d/(sqr (h)*dt);
// showmessage (floattostr (f));
vmax:=0.65*qubkor (v*dt/h);
if f<100 then
begin
m:=1/(0.67+0.1*sqrt (f)*0.34*qubkor (f));
if vmax<=2 then
begin
n:=0.532*sqr (vmax) — 2.13*vmax+3.13;
umax:=vmax;
end
else begin
n:=1;
umax:=vmax*(1+0.12*sqrt (f));
end;
cmax:=a*M*FF*mm*n/(sqr (h)*qubkor (v*dt));
xmax:=(5-F)/4*h;
for i:=1 to 4 do
begin
if i=1 then begin
c[i]: =1.13/(0.13*4+1); end;
if i=2 then
c[i]: =cmax*(3−8+6);
if i=3 then
c[i]: =cmax*(3*(1/81) — 8*(1/27)+6*(1/9));
if i=4 then
c[i]: =cmax*(3*(1/(6*6*6*6)) — 8*(1/(6*6*6))+6*(1/(6*6)));
// begin
end;
for j:=1 to 3 do begin
if j=1 then x[j]: =xmax;
if j=2 then x[j]: =3*xmax;
if j=3 then x[j]: =6*xmax;
for i:=-5 to 5 do begin
if i=-5 then y[i]: =-400;
if i=-4 then y[i]: =-300;
if i=-3 then y[i]: =-200;
if i=-2 then y[i]: =-100;
if i=-1 then y[i]: =-50;
if i=0 then y[i]: =0;
if i=1 then y[i]: =50;
if i=2 then y[i]: =100;
if i=3 then y[i]: =200;
if i=4 then y[i]: =300;
if i=5 then y[i]: =400;
if umax<=5 then t[i]: =umax*sqr (abs (y[i]))/sqr (x[j])
else t[i]: =5*sqr (abs (y[i]))/sqr (x[j]);
if j=1 then c1 [i]: =(1/sqr ((1+5*t[i])+12.8*sqr (t[i])+17*sqr (t[i])*t[i]+
45.1*sqr (t[i])*sqr (t[i])))*cmax;
if j=2 then c2 [i]: =(1/sqr ((1+5*t[i])+12.8*sqr (t[i])+17*sqr (t[i])*t[i]+
45.1*sqr (t[i])*sqr (t[i])))*c[3];
if j=3 then c3 [i]: =(1/sqr ((1+5*t[i])+12.8*sqr (t[i])+17*sqr (t[i])*t[i]+
45.1*sqr (t[i])*sqr (t[i])))*c[4];
end;
end;
end;
end;
function qubkor (x:real):real;
begin
qubkor:=exp (1/3*ln (x));
end;
function koefm (x:real):real;
var koefms: string;
begin
if ((x>=20) and (x<24)) then koefm:=3.0
else if ((x>=24) and (x<28)) then koefm:=3.2
else if ((x>=28) and (x<32)) then koefm:=3.4
else if ((x>=32) and (x<36)) then koefm:=3.6
else if ((x>=36) and (x<40)) then koefm:=3.8
else if ((x>=40) and (x<44)) then koefm:=4
else if ((x>=44) and (x<48)) then koefm:=3.7
else if ((x>=48) and (x<52)) then koefm:=3.4
else if ((x>=52) and (x<56)) then koefm:=3.1
else if ((x>=56) and (x<60)) then koefm:=2.8
else if ((x>=60) and (x<64)) then koefm:=2.5
else if ((x>=64) and (x<68)) then koefm:=2.2
else if ((x>=78) and (x<72)) then koefm:=1.9
else if ((x>=72) and (x<76)) then koefm:=1.6
else if ((x>=76) and (x<80)) then koefm:=1.3
else if ((x>=80) and (x<84)) then koefm:=1
else if ((x>=84) and (x<88)) then koefm:=1.1
else if ((x>=88) and (x<92)) then koefm:=1.2
else if ((x>=92) and (x<96)) then koefm:=1.3
else if ((x>=96) and (x<100)) then koefm:=1.4
else if ((x>=100) and (x<104)) then koefm:=1.5
else if ((x>=104) and (x<108)) then koefm:=1.6
else if ((x>=108) and (x<112)) then koefm:=1.7
else if ((x>=112) and (x<116)) then koefm:=1.8
else if ((x>=116) and (x<120)) then koefm:=1.9
else begin //showdialog ('коэф m не задан', 'ввеедите коэф м', koefms);
// koefm:=strtofloat (koefms);
koefm:=0;
end;
end;
// procedure koef ();
// begin
// bx:=koefm (ax);
// end;
procedure rach2 ();
var i: integer;
begin
for i:=1 to 6 do
na[i]: =pa[i]*n2/100;
g[1]:= 0.11;
g[2]: = 0.16;
g[3]: = 0.33;
g[4]: = 0.34;
g[5]: = 0.37;
g[6]: = 0.28;
Kkc:=0.6;
kkh:=0.12;
kkn:=0.06;
kdc:=0.14;
kdh:=0.037;
kdn:=0.015;
qc:=0.206*koefm (vvv)*((g[1]*na[1]+g[2]*na[2]+g[3]*na[3]+g[5]*na[5])*Kkc+(g[4]*na[4]+g[6]*na[6])*kdc);
qh:=0.206*koefm (vvv)*((g[1]*na[1]+g[2]*na[2]+g[3]*na[3]+g[5]*na[5])*kkh+(g[4]*na[4]+g[6]*na[6])*kdh);
qn:=0.206*koefm (vvv)*((g[1]*na[1]+g[2]*na[2]+g[3]*na[3]+g[5]*na[5])*kkn+(g[4]*na[4]+g[6]*na[6])*kdn);
if day then begin
if lll<=10 then begin sig:=2 end
else if lll<=20 then begin sig:=4 end
else if lll<=40 then begin sig:=6 end
else if lll<=60 then begin sig:=8 end
else if lll<=80 then begin sig:=10 end
else if lll<=100 then begin sig:=13 end
else if lll<=150 then begin sig:=19 end
else if lll<=200 then begin sig:=24 end
else if lll<=250 then begin sig:=30 end
end else begin
if lll<=10 then begin sig:=1 end
else if lll<=20 then begin sig:=2 end
else if lll<=40 then begin sig:=4 end
else if lll<=60 then begin sig:=6 end
else if lll<=80 then begin sig:=8 end
else if lll<=100 then begin sig:=10 end
else if lll<=150 then begin sig:=14 end
else if lll<=200 then begin sig:=18 end
else if lll<=250 then begin sig:=22 end
end;
if fi<30 then fi:=30;
cc:=2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;
ch:=2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;
cn:=2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;
for i:=1 to 9 do begin
if day then begin
if i=1 then begin sig:=2; end
else if i=2 then begin sig:=4; end
else if i=3 then begin sig:=6; end
else if i=4 then begin sig:=8; end
else if i=5 then begin sig:=10; end
else if i=6 then begin sig:=13; end
else if i=7 then begin sig:=19; end
else if i=8 then begin sig:=24; end
else if i=9 then begin sig:=30; end
end else begin
if i=1 then begin sig:=1; end
else if i=2 then begin sig:=2; end
else if i=3 then begin sig:=4; end
else if i=4 then begin sig:=6; end
else if i=5 then begin sig:=8; end
else if i=6 then begin sig:=10; end
else if i=7 then begin sig:=14; end
else if i=8 then begin sig:=18; end
else if i=9 then begin sig:=22; end
end;
/// fff:=20;
cc1 [i]: =2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;
ch1 [i]: =2*qh/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;
cn1 [i]: =2*qn/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff; end;
end;
end.