Моделирование распространения газообразных выбросов тепловых электрических станций в атмосфере

Аннотация

Шарифуллин А.Ш. Моделирование распространения газообразных выбросов тепловых электрических станций в атмосфере Разработана математическая модель, которая описывает распространение выбросов из труб энергетических предприятий в атмосфере.

Общая постановка проблемы

В настоящее время существует много различных моделей, которые описывают распространение выбросов загрязняющих веществ в атмосфере. Большинство моделей в конечном итоге сводятся к каким-либо аналитическим выражениям или численным решениям, которые позволяют рассчитать поля концентраций выбросов в зависимости от различных факторов, таких как параметры источника выбросов, метеорологических условий.

Зчительно упростить расчеты полей концентрации и поэтому является необходимым для предсказания загрязнения окружающей среды выбросами вредных веществ в атмосферу. Модели, используемые за рубежом, основаны на гауссовой модели распространения выбросов, а в качестве расчета начального подъема используют простые формулы основанные на экспериментальных данных. В нашей стране для исследования распространения выбросов используется методика ОНД-86, являющаяся нормативным документом принятым в 1986 г. Эта методика позволяет адекватно предсказать распределение приземной концентрации выбросов в некоторых условиях, соответствующих слабонеустойчивому состоянию атмосферы, и не учитывает ряд существенных факторов, таких, как класс устойчивости атмосферы, шероховатость подстилающей поверхности.

Целью работы является разработка математической модели,. описывающей распространение выбросов из труб энергетических предприятий в атмосфере. Работа включает создание соответствующих методик расчета концентрации газообразных выбросов и создание программ для ЭВМ. В качестве составной части работы выступает задача создания модели начального подъема выбросов.

Научная новизна полученных в работе результатов:

-построены аппроксимации профиля скорости ветра в пограничном слое атмосферы;

-получены аналитические выражения для траектории и высоты динамического и теплового начального подъема выбросов в пограничном слое атмосферы, учитывающие изменение скорости ветра с высотой;

-получены аналитические решения для траектории струи нагретого газа при вертикальном и горизонтальном истечении в горизонтально движущийся газовой поток;

-разработана математическая модель начального подъема выбросов в пограничном слое атмосферы с учетом совместности динамического и теплового подъема;

-на основе предложенных выражений для аппроксимации профиля скорости ветра и модели начального подъема построена математическая модель распространения выбросов от высотного точечного источника в пограничном слое атмосферы, учитывающая метеорологические условия и параметры: источника выбросов.

Практическая значимость.

Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать поле концентраций выбросов для различных параметров источника выбросов, метеорологических условий и шероховатости подстилающей поверхности, реализованная в виде комплекса компьютерных программ. Для Казанских ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, ТЭЦ-3 получены значения максимальной приземной концентрации диоксидов серы и азота на заданном расстоянии от источника и соответствующие значения скорости ветра, при которой достигаются эти значения.

Список использованной литературы

1. Азаров С.И. Оценка влияния выбросов продуктов сгорания ТЭС на население // Энергетика и электрификация. 2000. - № 10. - С. 52-53.
2. Азаров С.И. Оценка влияния выброса вредных примесей на окружающую среду при производстве электроэнергии сжиганием угля // Экотехнологии и энергосбережение. 2001. - № 3. - С. 53-55.
3. Амвросов А.Ф. Особенности распространения и рассеяния примеси над горным районом // Тр. ИЭМ. 1990. Вып. 51 (142). - С. 45-52.
4. Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели) / Под ред. Ю.С. Седунова и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 510 с.
5. Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха. — М.: Иностр. лит., 1962. — 512 с.
6. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей / Под ред. Ф.Т.М. Ньюстадта и X. Ван Допа, Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -351 с
7. Байков Б.К., Гильденскиольд Р.С., Зражевский И М. и др. Проверка методики расчета рассеивания в атмосфере холодных выбросов на материалах обследования предприятий искусственного волокна // Тр. ГГО. -1971.- Вып. 254. С. 72-81.