Численное моделирование пространственного распространения продуктов сгорания ТЭЦ в приземных слоях атмосферы

• Автор: Федосеев, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 123 с.

Оглавление
Введение З

1 Физическая и математическая постановки задачи

1.1 Физическая постановка задачи

1.2 Математическая постановка задачи

1.3 Граничные условия.

2 Метод решения

2.1 Метод контрольного объма

2.2 Метод расчта течений

2.3 Решение системы алгебраических линейных уравнений .

2.4 Решение системы уравнений для характеристик турбулентности

3 Численные исследования закономерностей распростра
нения продуктов сгорания ТЭЦ в приземных слоях атмосферы
. 3.1 Расчты тестовых задач .
3.1.1 Расчт ламинарного пограничного слоя.
3.1.2 Расчт турбулентного пограничного слоя
3.1.3 Расчт течения в прямоугольной каверне
3.1.4 Определение параметра гибриднго алгоритма . .
3.2 Анализ осредннных газодинамических полей задачи о
распространении продуктов сгорания ТЭЦ в приземном
слое атмосферы
Заключение
Литература


К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия . Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом. Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса. Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. Очистные сооружения намного улучшают картину, но не являются окончательным решением проблемы. Дело в том, что невозможно достичь стопроцентной очистки. Для отдельных соединений проблема очистки носит принципиальный характер. Для примера можно взять диоксид серы. В нашей стране преобладают малосернистые угли, в то время как угольные месторождения США содержат серы в два-три раза больше. Из-за этого энергетики США издавна вынуждены были заниматься сероулавливающими установками, накопили большой опыт. Их стоимость достигает половины стоимости всей станции, где сжигаются высокосернистые угли. Наиболее распространённым способом улавливания серы является пропускание дымовых газов через известковый раствор. У этого способа есть два существенных недостатка. Первое - очень медленное течение процесса, что ведёт к увеличению размеров, а следовательно, и стоимости очистных сооружений. Второе - необходимость утилизировать сульфиты и сульфаты кальция, появляющихся в процессе очистки. Уже в г. США ежегодно скапливалось 0 миллионов тонн шламов, утилизация которых представляет отдельную проблему. Для представления о масштабах явления антропогенного загрязнения атмосферы на примере Хабаровского края можно судить по следующим данным. В г. России (соответственно . Основными источниками загрязнения атмосферы являются предприятия энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, машиностроения, топливной, строительной промышленности и металлургии, а также автомобильный и железнодорожный транспорт. Среди предприятий (по вкладу в валовые выбросы) выделяются ТЭЦ-1, г. Хабаровск (%), Амурская ТЭЦ-1 . ТЭЦ являются "необходимым злом", т. Однако данный вред . ТЭЦ, если учитывать экологические проблемы при их проектировании. Следует отметить, что исследования в этой области проводятся давно. Основным средством, которое использовалось в этих исследованиях было экспериментальное модели-1 рование в аэродинамической трубе. Вкратце метод заключается в следующем. В аэродинамической трубе размещается источник выброса. Выброс представлял из себя смесь радиоактивных изотопов соединений, присутствующих в реальном выбросе. Установка работает в стационарном режиме некоторое время. После этого измеряется уровень радиации, который служил своеобразным индикатором уровня загрязнений в заданной точке пространства. На основании статистики по результатом эксперимента был получен целый ряд полуэмпирических формул, которые использовались при проектировании новых технических сооружений, являющихся источниками выброса вредных соединений, так и при оценке уровня загрязнения от существующих источников. Последнее весьма актуально при разрешении спорных эколого-правовых проблем, таких как выяснение вклада конкретного предприятия в данной точке пространства. Дело в том, что в конкретной точке пространства может происходит суммирование выбросов нескольких производств. Измерение концентрации ничего не даёт, так как измеряется итоговое значение, а измерить вклад конкретного предприятия не представляется возможным. Данная методика давала хорошие для своего времени результаты. Однако следует отметить и её недостатки. Во первых, трудно учесть влияние климатических и погодных условий. В упомянутых выше формулах эта проблема решалась введением поправочных коэффициентов. Данный подход усложняет . Во вторых, сложно учесть для каждого случая влияние ландшафта на распространение проектов сгорания.