ПО промышленной ЭКОЛОГИИ




А. В. Ильин, А. Б. Голованчиков, Н. О. Сиволобова

 

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ПО промышленной ЭКОЛОГИИ

Учебное пособие

 

РПК

“Политехник”

Волгоград

УДК 676.08

 

Р е ц е н з е н т ы:

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

 

Ильин А. В.

Практические работы по промышленной экологии: учеб. пособие / Сост. А. В. Ильин, А. Б. Голованчиков, Н. О. Сиволобова / Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2007. – 80 с.

ISBN 5-230-

 

Учебное пособие содержит задания и методические указания к практическим работам по расчету рассеивания нагретых и холодных выбросов вредных веществ в атмосфере (1, 2), расчету оборудования для очистки отходящих газов (3-7) и сточных вод (11-14) от примесей, расчету оборотных и замкнутых систем водоиспользования (8-10), а также требования к оформлению практических работ.

Предназначено для студентов специальности 3207 “Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов”.

 

Ил.12. Табл. 25. Библиогр.: 8 назв.

 

ISBN 5-230- Ó Волгоградский государственный

технический университет, 2007


ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

  1. Практическая работа № 1. Расчет рассеивания нагретых выбро- сов вредных веществ в атмосфере … 2. Практическая работа № 2. Расчет рассеивания холодных выбро- сов вредных веществ в атмосфере … 3. Практическая работа № 3. Расчет пылеосадительной камеры … 4. Практическая работа № 4. Расчет циклона ………………………. 5. Практическая работа № 5. Расчет пенного пылеуловителя …….. 6. Практическая работа № 6. Расчет скруббера Вентури ………….. 7. Практическая работа № 7. Расчет абсорбера ……………………. 8. Практическая работа № 8. Расчет оборотной системы водо- снабжения ………………………… 9. Практическая работа № 9. Расчет замкнутой системы водо- использования ……………………… 10. Практическая работа № 10. Расчет системы водоиспользования с прудом-охладителем …………….. 11. Практическая работа № 11. Расчет вертикального отстойника … 12. Практическая работа № 12. Расчет сепаратора …………………... 13. Практическая работа № 13. Расчет напорного зернистого фильтра …………………………….. 14. Практическая работа № 15. Расчет напорного гидроциклона ….. Список использованных источников...……………………………... Приложение А. Оформление титульного листа отчета…………….                                      

 

 

Практическая работа № 1

 

РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ НАГРЕТЫХ ВЫБРОСОВ

ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ

 

 

Задание: В соответствии с заданным вариантом (табл.1) произвести расчет рассеивания нагретого выброса указанного в таблице вредного вещества из высокого одиночного источника с круглым устьем (труба) в атмосфере.

 

Таблица 1

Исходные данные

 

Номер варианта Вредное вещество Н, м Тг , оС Тв , оС D, м ωо, м/с М, г/с ПДКм.р. , мг/м3
  SO2       1,2     0,5
  SO2       1,0     0,5
  SO2       1,4     0,5
  SO2       1,3     0,5
  SO2       1,2     0,5
  SO2       1,0     0,5
  NO2       1,2     0,085
  NO2       1,0     0,085
  NO2       0,8     0,085
  NO2       1,0     0,085
  NO2       1,2     0,085
  NO2       1,5     0,085
  NO       1,3     0,6
  NO       1,4     0,6
  NO       1,2     0,6
  NO       1,4     0,6
  NO       1,3     0,6
  NO       1,5     0,6
  СО       1,0     3,0
  СО       1,2     3,0
  СО       1,2     3,0
  СО       1,5     3,0
  СО       0,8     3,0
  СО       1,0     3,0
  СO       1,7     3,0

 

Расчет рассеивания нагретых выбросов вредных веществ в атмосфере производится в соответствии с «Методикой расчета концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий в атмосферу» (ОНД – 86).

Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха вредными веществами определяют по наибольшему рассчитанному значению приземной концентрации вредных веществ, которая может устанавливаться на некотором расстоянии от источника выброса при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях.

Значения наибольшей концентрации каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы См не должны превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации данного вредного вещества в атмосферном воздухе ПДКм.р .:

 

См ПДКм.р. (1)

 

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным характером действия, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицы:

 

g = + + … + 1, (2)

 

где g – безразмерная суммарная концентрация группы вредных веществ, обладающих однонаправленным действием;

С1, С2,..., Сn – концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м3;

ПДК1, ПДК2, … ПДКn – соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3.

 

Максимальная концентрация См, мг/м3, вредного вещества в приземном слое при нагретых газопылевых выбросах через трубы с круглым устьем для одиночного источника определяется по формуле:

 

, (3)

 

где А коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющей условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе;
  М масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, в единицу времени (табл. 1), г/с;
  F безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;
  m, n безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;
  H высота источника выброса над уровнем земли (табл. 1), м; (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м);
  безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (для ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50м на 1 км, );
  ΔТ разность между температурой выбрасываемой газовоз-душной смеси Тг (табл. 1) и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв (табл. 1), равной средней тем-пературе самого жаркого месяца в 13 ч, оС, ΔТ = ТгТв;
  Q объемный расход газовоздушной смеси, поступающей от источника в атмосферу (м3/с), определяемый по формуле

 

Q = ,   (4)

 

где D - диаметр устья источника выброса (табл. 1), м;

ωо - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (табл. 1), м/с;

 

Значения коэффициента А зависят от географического района, для Нижнего Поволжья А = 200.

Значение безразмерного коэффициента F для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю, принимают равным единице (F = 1), для пыли и золы коэффициент F выбирают из условий:

 

Степень очистки газа F

- выше 90 % …………………… 2

- от 75 до 90 % ………………… 2,5

- менее 75 % …………………… 3

Безразмерный коэффициент m определяют по формуле:

 

m = , (5)

 

где f – коэффициент, м/(с2 оС), определяемый по формуле:

 

f = 103 . (6)

 

Коэффициент n определяется в зависимости от опасной скорости ветра Vм , м/с:

 

при Vм < 0,5, n = 4,4 Vм; (7)

 

при 0,5 ≤ Vм 2, n = 0,532 Vм2 - 2,13 Vм + 3,13; (8)

 

при Vм ≥ 2, n = 1. (9)

 

Для нагретых выбросов Vм определяется по формуле:

 

Vм = 0,65 . (10)

 

Расстояние хм, м, на котором образуется максимальная концентрация вредных веществ по оси факела, определяется по формулам:

 

а) для газообразных и мелкодисперсных примесей (F = 1)

 

хм = d ∙ H; (11)

 

б) для пыли и золы (F ≥ 2)

 

хм = dH, (12)

 

где d – безразмерный коэффициент, значение которого для нагретых

выбросов определяется по формулам:

 

при Vм ≤ 2, d = 4,95 Vм (1 + 0,28 ); (13)

 

при Vм > 2, d = 7 (1 + 0,28 ). (14)

 

Приземные концентрации вредных веществ в атмосфере на различных расстояниях от источников выброса по оси факела определяются по формуле:

 

С = SCм, (15)

 

где S – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения х/хм и коэффициента F:

 

при х/хм ≤ 1, S = 3(х/хм)4 – 8(х/хм)3 + 6(х/хм)2; (16)

 

при 1 < х/хм ≤ 8, S = ; (17)

 

при х/хм > 8 и F = 1, S = ; (18)

 

при х/хм > 8 и F ≥ 2,, S = . (19)

 

Предельно допустимый выброс вредного вещества в атмосферу (ПДВ, г/с), при котором его максимальная концентрация в приземном слое воздуха не превышает ПДКм.р ., для нагретых выбросов определяется по формуле:

 

ПДВ = . (20)

 

Минимальную высоту Нmin источника выброса для рассеивания выбросов через одиночный источник, при которой максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое не превышает ПДКм.р., можно определить по формуле:

 

Нmin = . (21)

 

Содержание отчета

 

Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) расчет рассеивания нагретого выброса вредного вещества:

а) определение максимальной концентрации вредного вещества См в приземном слое атмосферы;

б) сравнение максимальной концентрации См с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией ПДКм.р. данного вредного вещества и выводы о соблюдении санитарных норм, т.е. соотношения СмПДКм.р.;

в) определение расстояния хм, на котором образуется максимальная концентрация вредного вещества;

г) определение концентраций вредного вещества С на различных расстояниях х от источника выброса для построения графика распределения концентраций (значения х рекомендуется брать кратные хм/2);

д) график распределения концентраций;

е) расчет предельно допустимого выброса вредного вещества ПДВ;

ж) определение минимальной высоты источника выброса Hmin;

5) выводы.

 

Практическая работа № 2

 

РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ХОЛОДНЫХ ВЫБРОСОВ

ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ

 

 

Задание: В соответствии с заданным вариантом (табл.1) произвести расчет рассеивания холодного выброса указанного в таблице вредного вещества из высокого одиночного источника с круглым устьем (труба) в атмосфере.

 

Таблица 1

Исходные данные

 

Номер варианта Вредное вещество Н, м D, м ωо, м/с М, г/с ПДКм.р. , мг/м3
  SO2   1,2     0,5
  SO2   1,0     0,5
  SO2   1,4     0,5
  SO2   1,3     0,5
  SO2   1,2     0,5
  SO2   1,0     0,5
  NO2   1,2     0,085
  NO2   1,0     0,085
  NO2   0,8     0,085
  NO2   1,0     0,085
  NO2   1,2     0,085
  NO2   1,5     0,085
  NO   1,3     0,6
  NO   1,4     0,6
  NO   1,2     0,6
  NO   1,4     0,6
  NO   1,3     0,6
  NO   1,5     0,6
  СО   1,0     3,0
  СО   1,2     3,0
  СО   1,2     3,0
  СО   1,5     3,0
  СО   0,8     3,0
  СО   1,0     3,0
  СO   1,7     3,0

 

 

Расчет рассеивания холодных выбросов вредных веществ в атмосфере производится в соответствии с «Методикой расчета концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий в атмосферу» (ОНД – 86).

Максимальная концентрация См, мг/м3, вредного вещества в приземном слое при холодных (температура близка к температуре окружающего атмосферного воздуха, т.е. разность температур ΔТ близка к нулю) газопылевых выбросах через трубы с круглым устьем для одиночного источника определяется по формуле:

 

См = , (1)

 

где А коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющей условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе;
  М масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, в единицу времени (табл. 1), г/с;
  F безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;
  n безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;
  H высота источника выброса над уровнем земли (табл. 1), м; (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м);
  безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (для ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50м на 1 км, );

К – коэффициент, с/м2, определяемый по формуле

 

К = = . (2)

 

где D – диаметр устья источника выброса (табл. 1), м;

ωо – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья

источника выброса (табл. 1), м/с;

Q – объемный расход газовоздушной смеси, поступающей от

источника в атмосферу (м3/с), определяемый по формуле

Q = ,   (3)

 

Значения коэффициента А зависят от географического района, для Нижнего Поволжья А = 200.

Значение безразмерного коэффициента F для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю, принимают равным единице (F = 1), для пыли и золы коэффициент F выбирают из условий:

 

Степень очистки газа F

- выше 90 % …………………… 2

- от 75 до 90 % ………………… 2,5

- менее 75 % …………………… 3

 

Коэффициент n определяется в зависимости от опасной скорости ветра Vм , м/с:

 

при Vм < 0,5, n = 4,4 Vм; (4)

 

при 0,5 ≤ Vм < 2, n = 0,532 Vм2 - 2,13 Vм + 3,13; (5)

 

при Vм ≥ 2, n = 1. (6)

 

 

Для холодных выбросов Vм определяется по формуле:

 

Vм = 1,3 ωоD/H (7)

 

Расстояние хм, м, на котором образуется максимальная концентрация вредных веществ по оси факела, определяется по формулам:

 

а) для газообразных и мелкодисперсных примесей (F = 1)

 

хм = d ∙ H; (8)

 

б) для пыли и золы (F ≥ 2)

 

хм = dH, (9)

 

где d – безразмерный коэффициент, значение которого для холодных

выбросов определяется по формулам:

 

при Vм ≤ 2, d = 11,4 Vм; (10)

 

при Vм > 2, d = 16,1 . (11)

 

Приземные концентрации вредных веществ в атмосфере на различных расстояниях от источников выброса по оси факела определяются по формуле:

С = SCм, (12)

 

где S – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения

х/хм и коэффициента F:

 

при х/хм ≤ 1, S = 3(х/хм)4 – 8(х/хм)3 + 6(х/хм)2; (13)

 

при 1 < х/хм ≤ 8, S = ; (14)

 

при х/хм > 8 и F = 1, S = ; (15)

 

при х/хм > 8 и F ≥ 2,, S = . (16)

 

Предельно допустимый выброс вредного вещества в атмосферу (ПДВ, г/с), при котором его максимальная концентрация в приземном слое воздуха не превышает максимальную разовую предельно допустимую концентрацию данного вредного вещества в атмосферном воздухе ПДКм.р ., для холодных выбросов определяется по формуле:

 

ПДВ = . (17)

 

Минимальную высоту Нmin источника выброса для рассеивания холодных выбросов через одиночный источник, при которой максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое не превышает ПДКм.р., можно определить по формуле:

 

Нmin = . (18)

 

Содержание отчета

 

Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) расчет рассеивания холодного выброса вредного вещества:

а) определение максимальной концентрации вредного вещества См в приземном слое атмосферы;

б) сравнение максимальной концентрации См с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией ПДКм.р. данного вредного вещества и выводы о соблюдении санитарных норм, т.е. соотношения СмПДКм.р.;

в) определение расстояния хм, на котором образуется максимальная концентрация вредного вещества;

г) определение концентраций вредного вещества С на различных расстояниях х от источника выброса для построения графика распределения концентраций (значения х рекомендуется брать кратные хм/2);

д) график распределения концентраций;

е) расчет предельно допустимого выброса вредного вещества ПДВ;

ж) определение минимальной высоты источника выброса Hmin;

5) выводы.

 

 

Практическая работа № 3

 

РАСЧЕТ ПЫЛЕОСАДИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ

 

Задание: В соответствии с заданным вариантом (табл. 1) рассчитать пылеосадительную камеру с горизонтальными полками.

Таблица 1

Исходные данные

 

Номер варианта   Материал Плотность материала частицы, ,кг/м3   Диаметр частиц, d, м   Расход газа, Q, м3
  Зола   50 × 10-6 0,2
  - «- - «- - «- 0,4
  - «- - «- - «- 0,6
  - «- - «- - «- 0,8
  - «- - «- - «- 1,0
  Известняк   80 × 10-6 0,2
  - «- - «- - «- 0,4
  - «- - «- - «- 0,6
  - «- - «- - «- 0,8
  - «- - «- - «- 1,0
  Мел   60 × 10-6 0,2
  - «- - «- - «- 0,4
  - «- - «- - «- 0,6
  - «- - «- - «- 0,8
  - «- - «- - «- 1,0
  Песок   100 × 10-6 0,2
  - «- - «- - «- 0,4
  - «- - «- - «- 0,6
  - «- - «- - «- 0,8
  - «- - «- - «- 1,0
  Цемент   70 × 10-6 0,2
  - «- - «- - «- 0,4
  - «- - «- - «- 0,6
  - «- - «- - «- 0,8
  - «- - «- - «- 1,0
  Уголь   90 × 10-6 0,2
  - «- - «- - «- 0,4
  - «- - «- - «- 0,6
  - «- - «- - «- 0,8
  - «- - «- - «- 1,0
Для всех вариантов: 1) газовая среда – воздух; 2) плотность воздуха ρ = 1,293 кг/м3; 3) динамическая вязкость воздуха μ = 0,0185×10-3 Па∙с.

Схема пылеосадительной камеры с горизонтальными полками представлена на рис. 1.

 

 

Запыленный газ Очищенный газ

2

 
 


1

 
 


3

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   

 


 

4

 

Пыль

 

 

1 – корпус; 2 – полки; 3 – отражательная перегородка; 4 – бункер

 

Рис. 1. Схема пылеосадительной камеры

 

 

Критерий Рейнольдса Re определяется из выражения [1]:

 

, (1)

 

где ωос – скорость осаждения шарообразной частицы, м/с;

d – диаметр шарообразной частицы, м;

ρ – плотность среды, кг/м3;

μ – динамический коэффициент вязкости среды, Па с.

 

С другой стороны критерий Рейнольдса можно найти по уравнению Тодеса

, (2)

 

где Ar – критерий Архимеда.

, (3)

 

где ρч – плотность материала частицы, кг/м3.

 

По известному значению критерия Рейнольдса (2) определяется скорость осаждения , для чего используется выражение, полученное из уравнения (1)

. (4)

 

Если число Архимеда для частиц удовлетворяет условию Аr < 3,6, то скорость осаждения можно рассчитать по формуле Стокса, соответствующей ламинарному режиму осаждения шарообразных частиц в неподвижной газовой среде под действием силы тяжести

 

. (5)

 

Необходимая площадь осаждения Fос, м2, пылеосадительной камеры определяется следующим образом

, (6)

 

где Q – объемный расход газа, м3/с;

– действительная скорость осаждения, м/с.

 

Для приближенных расчетов принимают .

Расстояние между полками h, м, пылеосадительной камеры определяется следующим образом

 

, (7)

где τ – время пребывания газа в камере, с.

 

, (8)

 

где L - длина пылеосадительной камеры, м;

ωГ - линейная скорость газа между полками, м/с.

 

Длину камеры L, м, определяем, исходя из площади осаждения Fос, задаваясь шириной камеры В, м

 

. (9)

 

При неудовлетворительном соотношении длины L и ширины В пылеосадительной камеры изменить ширину камеры, исходя из конструктивных соображений (L/В ≈ 2) и произвести пересчет.

Линейную скорость газа между полками можно найти по формуле

 

, (10)

 

где Q – расход газа, м3/с;

В – ширина камеры, м;

Н – высота камеры, м.

 

Высоту пылеосадительной камеры Н принимаем равной длине камеры, т.е. Н = L.

По формуле (7) находим расстояние между полками h.

 

 

Содержание отчета

 

Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) схему пылеосадительной камеры;

4) расчет пылеосадительной камеры;

5) выводы.

Практическая работа № 4

 

РАСЧЕТ ЦИКЛОНА

 

 

Задание: Рассчитать циклон в соответствии с заданным вариантом

(табл. 1).

Таблица 1

Исходные данные

 

  Номер варианта   Материал пыли Плотность частиц , кг/м3 Степень поли-дисперсности пыли lg Расход газа Q, м3 Концентрация пыли на входе циклона Свх, г/м3
  Зола   0,527 0,2 11,234
  - «- - «- - «- 0,4 - «-
  - «- - «- - «- 0,6 - «-
  - «- - «- - «- 0,8 - «-
  - «- - «- - «- 1,0 - «-
  Известняк   0,384 0,2 0,780
  - «- - «- - «- 0,4 - «-
  - «- - «- - «- 0,6 - «-
  - «- - «- - «- 0,8 - «-
  - «- - «- - «- 1,0 - «-
  Мел   0,422 0,2 23,269
  - «- - «- - «- 0,4 - «-
  - «- - «- - «- 0,6 - «-
  - «- - «- - «- 0,8 - «-
  - «- - «- - «- 1,0 - «-
  Кварц   0,405 0,2 1,830
  - «- - «- - «- 0,4 - «-
  - «- - «- - «- 0,6 - «-
  - «- - «- - «- 0,8 - «-
  - «- - «- - «- 1,0 - «-
  Цемент   0,468 0,2 16,230
  - «- - «- - «- 0,4 - «-
  - «- - «- - «- 0,6 - «-
  - «- - «- - «- 0,8 - «-
  - «- - «- - «- 1,0 - «-
  Уголь   0,334 0,2 5,240
  - «- - «- - «- 0,4 - «-
  - «- - «- - «- 0,6 - «-
  - «- - «- - «- 0,8 - «-
  - «- - «- - «- 1,0 - «-
Для всех вариантов: 1) газовая среда – воздух; 2) плотность газа ρ = 1,293 кг/м3; 3) динамическая вязкость газа μ = 0,0173×10-3 Па∙с.

На предприятиях применяют циклоны различных типов. Наибольшее распространение получили цилиндрические и конические циклоны НИИОГАЗ.

К цилиндрическим циклонам НИИОГАЗ относятся аппараты типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24. Отличительной особенностью этих аппаратов является удлиненная цилиндрическая часть корпуса. Входной патрубок расположен под углом 11, 15 и 24о к горизонтали.

К коническим циклонам НИИОГАЗ относятся аппараты типов СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-34М. Они отличаются от циклонов типа ЦН длиной конической части и наличием спирального входного патрубка.

Цилиндрические циклоны относятся к высокопроизводительным, а конические – к высокоэффективным аппаратам.

Диаметр цилиндрических циклонов обычно не превышает 2000 мм, а диаметр цилиндрической части конических – 3000 мм.

Цилиндрические циклоны НИИОГАЗ характеризуются следующими особенностями:

- ЦН-24 (входной патрубок расположен под углом α = 24о); этот тип обеспечивает повышенную производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении; предназначен для улавливания крупной пыли;

- ЦН-15 (α=15о); этот тип обеспечивает хорошую степень улав



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-26 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: