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

Максимальную концентрацию CO при нагретых газовых выбросах через трубы с круглым устьем для одиночного источника определяем по формуле:
См=A∙M∙F∙m∙n∙ηH2∙3Q∙∆T (1)
где A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющей условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе;
M - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, в единицу времени, 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, м;
η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности
ΔТ –разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч, °С;
Q –объемный расход газовоздушной смеси, поступающей от источника в атмосферу (м3/с).
Значения коэффициента А зависят от географического района – Таблица 1:
Таблица 1
Выберем значение для Дальнего Востока:
А = 200 (2)
Поскольку СО – легкий газ, скорость упорядоченного оседания которого практически равна нулю, принимаем:
F = 1 (3)
Безразмерный коэффициент m определяем по формуле:
m=10,67+0,1∙f+0,34∙3f (4)
где f – коэффициент, находим как:
f=ω02∙DH2∙∆T∙103 (5)
где ωо - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;
Н – высота источника выброса, над уровнем земли, м.
D – диаметр устья трубы, м;
ΔТ – разность температур:
ΔТ = Тг – Тв (6)
ΔТ = 100 – 15 = 85 оС
Считаем (5):
f=62∙1,0302∙85∙103=0,471 м/(с2∙℃)
Тогда (4):
m=10,67+0,1∙0,471+0,34∙30,471=0,997
Для определения n рассчитаем сначала объемный расход СО-воздушной смеси, поступающей от источника в атмосферу, по формуле:
Q=π∙D24∙ω0 (7)
Q=3,14∙1,024∙6=4,71 м3/с
Коэффициент n для нагретых выбросов определяем в зависимости от опасной скорости ветра Vм по формуле с учетом (6) и (7):
Vм=0,65∙3Q∙∆TH (8)
Vм=0,65∙34,71∙8530=1,54 м/с
Поскольку
0,5 ≤ Vм < 2
Тогда
n=0,532∙Vм2-2,13 ∙Vм + 3,13 (9)

n=0,532∙1,54 2-2,13 ∙1,54+3,13=1,11
Безразмерный коэффициент η учитывает влияние рельефа местности . Поскольку картография местности не задана, не указаны сопки, ложбины и уступы, считаем, что труба расположена на ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, тогда вправе принять:
η = 1 (10)
Рассчитываем (1) с учетом (2-10):
См=200∙8∙1∙0,997∙1,11∙1302∙34,71∙85=0,267 мг/м3
Определим расстояние хм, на котором образуется максимальная концентрация газа СО по оси факела, по формуле:
xм=d∙H (11)
где d - безразмерный коэффициент, значение которого для нагретых выбросов, при Vм ≤ 2, определяем по формуле:
d=4,95∙Vм∙1+0,28∙3f (12)
d=4,95∙1,54∙1+0,28∙30,471=9,28
Тогда (11):
xм=9,28∙30=279 м
Приземные концентрацию газа СО в атмосфере на различных расстояниях от источников выброса по оси факела, определяем по формуле:
C=S∙См (13)
где S - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения х/хм и коэффициента F:
приx/хм ≤ 1:
S=3∙xxм4-8∙xxм3+6∙xxм2 (14)
при 1 < х/хм ≤ 8:
S=1,130,13∙xxм2+1 (15)- при х/хм > 8 и F = 1:
S=xxм3,58∙xxм2-35,2∙xxм+120 (16)
Зададимся значениями:
x ÷ 50, 100, 300, 500, 1000 м.
Тогда приземные концентрации СО согласно (13) - (15) на расстояниях:
50 м: 50/279 = 0,179 < 1
S=3∙0,179 4-8∙0,179 3+6∙0,179 2= 0,149
C=0,149∙0,267=0,0397
100 м:
100/279 = 0,358 < 1
S=3∙0,3584-8∙0,358 3+6∙0,358 2= 0,451
C=0,451∙0,267=0,120
300 м:
300/279 = 1,075 > 1
S=1,130,13∙1,075 2+1=0,982
C=0,982∙0,267=0,262
500 м:
500/279 = 1,792 > 1
S=1,130,13∙1,7922+1=0,797
C=0,797∙0,267=0,213
1000 м:
1000/279 = 3,584 > 1
S=1,130,13∙3,5842+1=0,423
C=0,423∙0,267=0,113
Сведем полученные данные в Таблицу 2 и построим график С(х):
Таблица 2
Приземные концентрации С и коэффициент S от расстояния х газа CO
x, м 50 100 300 500 1000
S 0,149 0,451 0,982 0,797 0,423
C, мг/м3 0,0397 0,120 0,262 0,213 0,113
Рисунок 1 - График распределения приземных концентраций газа CO C(x).
Предельно допустимый выброс нагретого СО в атмосферу, определяем по формуле:
ПДВ=ПДКм.р∙H2∙3Q∙∆TA∙F∙m∙n∙η
ПДВ=3,0∙302∙34,71∙85200∙1∙0,997∙1,11∙1=89,9 г/c
Минимальную высоту источника выброса СО через трубу, при которой максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое не превышает ПДКм.р., определим по формуле:
Hmin=A∙M∙F∙m∙n∙ηПДКм.р.∙3Q∙∆T0,5
Hmin=200∙8∙1∙0,997∙1,11∙13,0∙34,71∙850,5=8,95 ≈9 м
Вывод: из одиночной трубы, высотой 30 м и диаметром 1,0 м, выбрасывается нагретый до температуры 100о С, оксид углерода с массовой скоростью 8 г/с Расстояние, на котором образуется максимальная концентрация оксида углерода по оси факела - 279 м от трубы