Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Это соотношение было экспериментально проверено на дівух площадках, для которых значение а составляло 4900 и 6200 соответственно [532]. Для ровной поверхности и нейтральной атмосферы предлагается значение а=5700. Эти уравнения подчеркивают важность роли тепла отходящих газов в подъеме облака за счет подъемной силы.
Формула, принятая Американским обществом инженеров-меха-ников (ASME) [780], основана на тех же предположениях, использующих зависимость высоты от корня четвертой степени мощности источника тепла, но она учитывает реальную высоту дымовой трубы Hs:
Мозес и Карсон [583] опубликовали эмпирические уравнения, основанные на исследованиях в Аргоннской национальной лаборатории и на других опубликованных экспериментальных данных; форма этих уравнений основана на уравнении Холланда. Используются три состояния стабильности, основанные на изменении тем-
(1.7)
Ht= (6,81 +0,0677Я5) ElliIu
(1.9)
39
пературного потенциала с высотой (dQ/dz) —от верхней кромки дымовой трубы до верхней кромки дымовой шапки:
Состояние dO/dr, К Ba 100 и Hj
Нестабильное . . . Менее—0,22 (з,47и?> + 6,40 YE)/и
Нейтральное . , . От—0,22 до 0,85 (0,35uD— 3,28 YЕ)/и
Стабильное . . >0,85 (—1,04rD2,78VrE)/и
Примечание. D — диаметр дымовой трубы иа выходе. Hj и D — в и; V н и в м/с.
Тщательное изучение дымовых шапок на крупных теплоэлектростанциях, работающих на твердом топливе, показало, что большинство уравнений дает завышенные значения для подъема дымовой шапки при низкой скорости ветра, тогда как при умеренно больших скоростях ветра (свыше 3 м/с) по уравнениям Карсона и Мозеса получают наиболее точные значения [151].
Оба метода расчета концентраций на уровне поверхности, возникающих при выбросе газов из точечного источника;—Бозаінкве-та и Пирсона [74, 103] и Сэттона [843]—дают примерно одинаковые решения, поэтому ниже приведено только чаще используемое уравнение Сэттона.
Для расчета требуется выбор подходящих коэффициентов вихревой диффузии Cy и Cz, которые являются функцией направления ветров, степени турбулентности и других факторов. 0,НИ могут быть выбраны для соответствующих атмосферных условий и высоты дымового облака из табл. 1-6.
ТАБЛИЦА 1-6
Обобщенные коэффициенты турбулентной диффузии CyCz [ЗИ\ и число турбулентности
Высота Большой диапазон Нулевой или малый диапазон Умеренная инверсия Большая инверсия
источника над землей, м С., с С с с., с С С
U Z У U 2 У г
0 0,128 0,073 . 0,073 0,043 0,046 0,027 0,036 0,021
9,75 0,128 0,073 0,073 0,043 0,046 0,027 0,036 0,021
25 0,073 0,043 0,027 0,021
30 0,070 0,040 0,026 0,020
46 0,061 0,036 0,023 0,019
61 0,058 0,033 0,021 0,017
76 0,055 0,030 0,020 0,016
•92 0,049 0,027 0,017 0,014
107 0,040 0,021 0,017 0,011
п 0,20 0,25 J 0,33 0,50
40
Использование этих коэффициентов предполагает ровную по-рерхность местности, что редко встречается на практике, поэтому результаты расчетов чаще дают завышенные значения концентраций на уровне земли.
Уравнение Сеттона для концентраций газообразного загрязняющего вещества на уровне поверхности, выраженных в млн-1 (в об. частях), на расстоянии х їм .по ветру пум против ветра от
источника:
2-1O6Q' Г I /у* Ha Vl с~ лCzCyUXi-" ехр л2-" \<%+ Cl )\ (1,И)
где Q' — интенсивность выброса загрязняющего газа, фт^/с, или 0,0283 м’/с, п — коэффициент турбулентности (безразмерный).
Это уравнение дает максимальное значение концентрации на расстоянии Jfmai ПО BeTIpy
Qnax = 2|35» IO1^ uj_j3 • (1*12)
где
, ?/(з-п)
(1.13)
-(JLV
-\ Cz )
На практике максимальная концентрация обнаруживается на расстоянии, в 10—15 раз превышающем эффективную высоту дымового облака по ветру от источника, которая приблизительно в 20—25 раз больше реальной высоты дымовой трубы при вьгбросе горячих газов. Когда с газовой смесью выбрасываются настолько мелкие твердые частицы, что они уносятся как молекулы газа (т. е. частицы субмииронных размеров), то в результате расчетов получают концентрацию их на поверхности в г/.м3 вместо млн-1 (при замене интенсивности выброса газов, выраженной в м3/с, в уравнении (1.11) «а интенсивность пылевыделения в кг/с).
Средняя интенсивность выпадения твердых частиц может быть найдена из следующего выражения [102]:
“ ^20Hjofla+*
Wb
M = 2,956-10* —Jp-
X J / 20# \
г(jSl) exp^" * '
(1.14)
где M — интенсивность выпадения, мг/(м2-сут); W — интенсивность пылевыделения, кг/с; b — время, в течение которого ветер дует в пределах 45° от заданного направления, с; } — скорость свободного падения частиц, м/с.
Это уравнение можно записать в следующем виде:
Wb- IO6 f х\
М ~ W2 [ и ' Hj *1,15)
Здесь F(f/u, х/Н) заменяет выражение в квадратных скобках в Уравнении (1.14). Эта функция может быть представлена графически для различных отношений f/u и х/Н (рис. 1-3).
41
X///
Рис. I-З. Зависимость скорости отложения твердых частиц из облака от расстояния от трубы при различной скорости выпадения и скорости ветра (х— расстояние в направлении ветра; H—высота трубы).
