Основные формулы для расчёта концентраций в факелах

Приведем основные расчетные формулы, описывающие поля концентраций примесей в пространстве вне циркуляционных зон. Выбросы осуществляются за пределами обратных потоков циркуляционных зон или на проветриваемых участках крыш. Расчет концентраций загрязняющих газообразных веществ в факелах, образуемых выбросами вентиляционных и технологических источников, выполняют по формулам:

_ точечный источник.

; (5.15).

где M _ интенсивность источника, мг/c ;

_ скорость ветра на уровне эффективной высоты трубы, м/с;

_ обобщенные коэффициенты диффузии в направлении осей OY и OZ, вычисляемые на уровне осевой линии факела в каждом рассматриваемом сечении потока;

x, y, z _ координаты, начало которых расположено у основания источника, м;

L _ расход выбрасываемого из источника воздуха, м3/ч;

h _ высота источника, м;

_ текущее возвышение траектории газовоздушного факела над устьем источника, м.

_ линейный источник при поперечном направлении ветра.

мг/м³, (5.16).

где xи _ расстояние от условного точечного источника до оcи линейного источникам, м.

Расстояние xи следует рассчитывать по формуле:

xи =lи/(4,28Sy) м, (5.17).

где lи _ длина линейного источника, м;

Sy _ обобщённый коэффициент диффузии, рассчитываемый для места расположения источника;

_ линейный источник (его часть) при продольном направлении ветра.

; (5.18).

где lиx _ длина части линейного источника от его наветренного конца до рассматриваемого cечения потока ветра, м;

x _ координата, отсчитываемая от подветренного конца линейного источника, м.

В приведенных формулах знаком обозначена нормированная плотность нормального распределения, равная.

.

Значения могут быть определены по специальным таблицам.

Если выбросы содержат пыль, расчет распределения концентрации пыли в факеле следует выполнять по формуле (точечные источники).

мг /м³, (5.19).

где vc0 _ скорость седиментации средней (медианной) частицы пыли в выбросе, м/с;

_ коэффициент осаждения пыли, характеризующий массовую долю частиц, выпавших из потока.

Скорость седиментации средней частицы пыли следует рассчитывать на основе дисперсного состава пыли, определяемого методом воздушной классификации в устье источника или в начальном участке факела.

Для проведения анализа дисперсного состава пыли целесообразно применять приборы, осуществляющие классификацию частиц по аэродинамическим диаметрам без дробления, разрушения или образования конгломератов частиц и химического взаимодействия их со стенками каналов (например, разработанным автором универсальный каскадный сепаратор).

Коэффициент осаждения пыли может быть вычислен по формуле:

(5.20).

где _ медианная скорость седиментации частиц пыли, м/с;

_ скорость ветра на высоте в рассматриваемом сечении потока, м/с;

_ стандартное отклонение (параметр дисперсного состава пыли);

_ коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с;

(t) _ обозначение интеграла Гаусса (см. п.2.6).

Рис. 5.2. Профили избыточной температуры в факеле за источником тепла, расположенным над зданием с размерами (H=50 мм);

а) расстояние от источника равно: I _ 1,5Н; II _ ЗН;III _ 6Н; IV _ 8Н;

высота расположения источника над крышей:

• 1 _ h=0,8H, =0,085Н; 2 _ h=0,8Н, = 0,45Н;
• б) 1 _ рассчитанный профиль избыточной температуры, 2 _ рассчитанное распределение обобщённого коэффициента диффузии. Точками показаны опытные значения избыточной температуры, полученные в сечении III.

Концентрации вредных веществ, рассчитываемые по приведенным формулам, соответствуют двадцатиминутному периоду времени. В случае необходимости пересчет концентраций на другой период времени можно выполнять по формуле:

(5.21).

где Sy _ коэффициент турбулентной диффузии в формулах для расчета концентраций, соответствующий 20_минутному интервалу;

_ время отбора пробы воздуха, мин.

Проверка расчетных зависимостей возможна лишь в лабораторных условиях, поскольку в атмосфере невозможно управлять ветровым потоком. Сопоставление формулы (5.8) с опытными данными выполнено при следующих условиях. Источник тепла размещен над крышей модели здания на высоте 0,85Н (рис. 5.2,а). Расчетный профиль избыточных температур сопоставляли с профилем III при =4,25 мм. Длина наветренной зоны равна 3,2Н, высота hн=0,576Н. Расстояние от конца циркуляционной зоны до сечения III равно 4,3Н, а от источника до сечения III _ 6Н.

На рис. 5.2,б видно, что совпадение расчетной кривой с опытными точками удовлетворительное. Факел имеет несимметричную форму, что вызывается неравномерным по высоте профилем обобщенного коэффициента диффузии Sz (рис. 5.2,б, кривая 2).