Исследование распространения выбросов тепловых электрических станций в атмосфере

• Автор: Безруков, Роман Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 133 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Распространение в атмосфере выбросов тепловых электрических станций
1 Л. Тепловые электрические станции как источник загрязнения воздушной среды
1Л Л. Характеристика загрязнения атмосферного воздуха на территории Республики Татарстан
1.2. Основные положения атмосферной диффузии
1.3. Методы математического моделирования распространения загрязнений в атмосфере
1.4. Методика расчета приземных концентраций загрязняющих веществ ОНД-
ГЛАВА 2. Метод расчета пространственного распределения концентрации выбросов тепловых электрических станций в атмосферу
2.1. Математическая модель для расчета поля концентрации выбросов тепловых электрических станций в атмосферу
2.1.1. Постановка задачи и основные уравнения
2.1.2. Численный метод решения уравнения диффузии
2.1.3. Аналитическое решение для приземной концентрации выбросов
2.2. Параметрическое исследование приземной концентрации выбросов ТЭС в атмосферу
ГЛАВА 3. Моделирование начального подъема выбросов тепловых электрических станций
3.1. Расчет динамического подъема при степенном и логарифмическом профиле скорости ветра

3.2. Расчет теплового подъема при степенном профиле скорости ветра
3.3. Моделирование начального динамического подъема выбросов ■ тепловых электрических станций в масштабе пограничного слоя атмосферы
3.4. Моделирование начального теплового подъема выбросов тепловых электрических станций в масштабе пограничного слоя атмосферы
ГЛАВА 4. Математическая модель для расчета приземной концентрации выбросов ТЭС
4.1. Математическая модель распределения приземных концентраций вредных выбросов с учетом пограничного слоя атмосферы
4.2. Сравнение предлагаемой модели начального подъема выбросов ТЭС с моделями Берлянда, Бриггса и Холланда
4.3. Исследование зависимости приземной концентрации выбросов ТЭС от параметров выбросов и метеорологических условий
4.4. Расчет приземной концентрации выбросов вредных веществ из труб Казанских ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, ТЭЦ-
4.4.1. Распространение выбросов от Казанской ТЭЦ-
4.4.2. Распространение выбросов от Казанской ТЭЦ-
4.4.3. Распространение выбросов от Казанской ТЭЦ-
Выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. На сегодняшний день математические модели разной степени сложности широко применяются для предсказания и анализа распространения выбросов, загрязняющих веществ в атмосфере. В конечном итоге всякая математическая модель сводится к некоторым аналитическим выражениям или численным процедурам, позволяющим рассчитать поля концентраций загрязняющих веществ в зависимости от метеорологических условий, параметров выбросов, характеристики источника загрязнений т. д.
Компьютерные программы, создаваемые для расчета полей концентраций на основе таких математических моделей, являются неотъемлемой частью экологического мониторинга окружающей среды. Применяемые за рубежом расчетные методики, основаны на гауссовской модели факела и используют обычно в качестве составной части простые формулы для описания начального подъема выбросов, полученные путем обработки экспериментальных данных. В России, в настоящее время, для расчета распределения в атмосфере концентраций выбросов из труб энергетических и других предприятий используется методика ОНД-86, утвержденная в качестве нормативного документа в 1986 году. Эта методика позволяет адекватно предсказать распределение приземной концентрации выбросов только в условиях слабонеустойчивого состояния атмосферы, и не учитывает ряд существенных факторов, таких, как класс устойчивости атмосферы, шероховатость подстилающей поверхности и т.д. Кроме того, до настоящего времени практически неисследованной остается ситуация, когда эффективная высота источника, вычисленная с учетом начального подъема примеси, сравнима с толщиной ПСА. Между тем, только геометрическая высота труб современных тепловых электрических станций достигает 300-400 метров, в то время как толщина ПСА, зависящая от метеорологических условий, колеблется от
Здесь 1¥0 - скорость выходящих из трубы газов, Я0 - радиус трубы, АТ =Тг-Та -разность температуры выбросов и окружающего воздуха, £ - ускорение силы тяжести.
Формулы Бриггса для 1, 2, 3, 4 классов устойчивости атмосферы имеют вид [150]

(1.3.27)
где АИТ =
21,4^

для Яь < 55,
Акт =
38,7^/ _ гг
— для ^ >55,

для 5 класса устойчивости атмосферы
Л/г = 5,075 для 6 класса устойчивости атмосферы
Л/г = 4,
(к, У3 ( рЛ
-У +29,8 о
У и ) 1 и )
(1.3.28)
( X гр' Х
т + 24,7 -У
{ и ) V и )
(1.3.29)
г® К=кгХ-

Формула Холланда для начального подъема выражается следующим образом [6]
д/г = зад+и^_
(1.3.30)
В формулах (1.3.27) - (1.3.30) под и понимается скорость ветра на высоте среза трубы

и = г/„

(1.3.31)
Показатель степени а в формуле (1.3.31) зависит от стратификации атмосферы, рассматриваемого диапазона высот к и шероховатости