ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет»

Кафедра материаловедения и физики металлов

Методические указания

к выполнению практических заданий

по дисциплине «Экологические проблемы

металлургического производства»

для студентов направления 150400.62 «Металлургия», профиля «Технология литейных процессов»

очной формы обучения

Воронеж 2015

Составитель канд. техн. наук Т.И. Сушко

УДК 546

Методические указания к выполнению практических заданий по дисциплине «Экологические проблемы металлургического производства» для студентов направления 150400.62 «Металлургия», профиля «Теория литейных процессов» очной формы обучения/ ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Т.И. Сушко. Воронеж, 2015. 53 с

  Методические указания предназначены для студентов, выполняющих задания работы по изучению процессов  экологического загрязнения в ходе металлургического производства. В заданиях приведены краткие теоретические сведения о экологических проблемах и нормах. Даны объем, порядок выполнения ра­бот, указания по составлению отчетов и контрольные вопросы.

Предназначены  для студентов третьего курса.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2007 и содержатся в файле «эко2015.docx».

Табл. 13 . Ил. 1 . Библиогр.: 3 назв.

 Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. А.В. Миленин

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. физ.-мат. наук, доц. Д.Г. Жиляков

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015

Задание 1 Расчет концентрации вредного вещества в приземной области атмосферы, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из трубы промышленного предприятия

Основная задача любой трубы промышленного предприятия – удаление вредных веществ, образующихся в ходе технологического процесса непосредственно из рабочей зоны. Выбрасываемые в составе газовоздушной смеси из устья трубы вредные вещества рассеиваются в атмосфере и оседают на поверхности земли. Таким образом, вторая задача трубы промышленного предприятия – обеспечивать рассеивание загрязняющих веществ на большом расстоянии от источника.

В зависимости от высоты Н, трубы делятся на:

1) высокие источники Н  50 м,

2) источники средней высоты Н = 10  50 м,

3) низкие источники Н = 2  10 м,

4) наземные источники Н  2 м.

Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывает состояние атмосферы, расположение предприятия, химические свойства выбрасываемых веществ, параметры трубы и потока газовоздушной смеси и т.д.

Безусловно, на горизонтальное перемещение примесей будет влиять ветер, он будет снижать концентрацию загрязняющих веществ, перемешивая выбрасываемую смесь с воздушными массами. Вертикальное перемещение примесей определяется распределением температур в вертикальном направлении. Поэтому расчет производится для неблагоприятных (для рассеивания примесей) погодных условий, то есть для безветренной погоды, а также учитывается температурная стратификация атмосферы (коэффициент А).

Поскольку, мы исходим из условий отсутствия ветра, распределение концентрации по окружающей территории будет носить симметричный характер. Центром симметрии служит труба, принимаемая, как точечный источник. Поэтому, задача сводится к расчету распределения концентрации вдоль радиальной оси OX (рисунок).

x₁

x_m

x₂

x

C_m

C₁

C

C₂

C_Ф

0

Рис.1.

Распределение концентрации по окружающей территории

На некотором расстоянии от трубы x_m всегда образуется область максимальной концентрации C_m. Расстояние от основания трубы до этой области тем меньше, чем сильнее турбулентность и ниже труба.

Именно в нахождении координаты этой области и состоит суть данной задачи. Кроме того, представляет интерес определение концентрации загрязняющих веществ в точках с заданной координатой. Реальное значение концентрации загрязняющих веществ на конкретной территории можно получить, учитывая фоновое значение С_Ф, то есть концентрацию данного вещества, уже присутствующую на местности.

Расчет рассеивания загрязняющих веществ производится для приземного слоя атмосферы – на высоте 2 м от поверхности земли. Местность, на которой находится предприятие, считается ровной.

Для каждого технологического процесса характерен свой химический состав выбрасываемой газовоздушной смеси. Однако, в общем случае, расчет ведется относительно четырех основных загрязнителей:

– оксида азота NO;

– диоксида азота NO₂;

– оксида углерода CO;

– диоксида серы (SO₂).

Условие задачи.

Рассчитать величину концентрации вредного вещества в приземной области атмосферы, прилегающей к промышленному предприятию, расположенному на ровной местности, при выбросе из трубы нагретой газовоздушной смеси.