Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Оптимизация параметров и разработка методики управления процессом рассеивания пыли в атмосфере

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация параметров и разработка методики управления процессом рассеивания пыли в атмосфере"

'50 Ob' Si

СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ Щ5НТР ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

lía правах рук опте и КЛОЯЗНЕР Владислав Ханаповш

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА КЕТОДШ УПРАВЛЯЛИ ПРОЦЕССОМ РАССЕЙВАЕТЯ ПЫЛИ В АТМОСФЕРЕ

Спацсаяьность 11.00.11 "Охрана окружлюаей срада л

рациональное пспользозанго природных ресурс га"

Авторзфэрат дгзсертацкя на сотскангл учеиеп степени кандидата технических наук

Розтов-нз-Доку 1991

s /

/

Работа выполнена в Ростовском одшшорно-строитодьнсы ¡шстптуто Научный руководитель: доктор тахничзских наук, про,;. В.П. Еу^двлев

Сфицкалыша оппоненты: доктор технических наук, лроф, Д.В. Коптев

кандидат технических наук A.M. Попова

Ведаал организация: Государственный проектный институт "Проектпромвзнтиляцня"

Защита состоятся "7/г 1993. года в гчасов на

заседания специализированного совета Д 064.40.01 при Северо-Кавказском научном центра вкеиеЯ школы по адресу: 344700, г. Ростоз-иа-Дсну, ул. Цушккнская, 140.

С диссертацией кол.»о ознакомиться в бийлио'.-еко СКНЦ ВЯ, Автореферат разослан "/Л" ^-¿Р-Р 1931 года. И.о. ученого секретаря

специализированного совота, '

докт. наук \(f/""''l В.М. Ш^^твль

> УI

■J

■ * - ; ! !

;'тДеп ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

^Р"1 -к''„ м Актуальность теми исследования. Решение вопросов охрана атмосферного воздуха, разработка и внедрение новых средств обеспечения чистоты воздуха в производственных помещениях, характеризующихся запыленностью внутрицехового вентиляционного воздуха н воздуха в приземном слое над проигалеикой территорией, в па-стоящее время относится к одной из н&кбалво актуальных народно-хозяйствг 1ных задач в налей стране. В условиях роста использования высокопроизводительного оборудования увеличивается общее количество и, соответственно, модность источников п чеобразования. Несмотря на широкое внедрение к разработку катодов улавливания и очистяи воздуха от пнли, все еще велико число предприятий, где не удается достичь нормативных требований достаточно экономичными способами. Поэтому борьба с пнлью, вклвчапцая все аспекта улавливания, очистки и рассеивания пыли в атмосфере, без их противопоставления и во взаимной увязке, является одной из актуальнейших задач при обеспечении здоровых г безопасных условий труда работающих и населения.

Рассеивание пылевого аэрозоля в атмосфере - неогьзилаивй элемент сясте№ борьбы с промышленной пшя, нуэдаюцийся в дальнейшем изучении и более широком и эффективном использовании. Аварийные пылевкэ выбросы, недостаточная эффективность шыо-очпсткн приводят к необходимости изучат*, и использовать средства борьбы с пылью, попадавшей в атмосферу, и собственно процессы распространения пылевого аэрозоля в воздухной среце. Такт образом, управлениэ рассеиванием является средством борьбы с атмосферный палевым аэрозолем.

В условиях большого разнообразия средств рассеивания, впдоз застройки, озеленения и рельефа местности трудно зараяео оценить эффективность процесса, т.к. он всегда индивидуален. В обвей случав задача прогнозирования пылевой и ветровой обстановки до сих пор пе репена, в первую очередь из-за трудностоЗ в оцэн-ко зклада низких источников в уровень локального загрязнения. Ккепзиося методики в лучзеи случае позволяет учесть ограютсн-пиЗ набор параметроз процесса рассеивания применительно к стандартный видам застройки.

Различимо средства рассеивания при равных материальных затратах могут обладать и равной эффективностью. В сзлзи о этим необходима разработка, объективного критерия, исходящая из бате в общих соображений, связанных с оценками пачезной и затраченной

wieprwi. Недоучет ветрового релгал» характера застройки и сеоЕсте шалп, х-азваикиЗ отеутствках: достаточно обобцешл; методик, прив>» дит к проектам: оздайсак, и кмаюзд:ес£ разработка оскоьаш. на похт-зшзтркчзекке заьгсгжост/ix к позтолгу ко отражай ьгеге разнообразия Бнеинг* средн. Еа ре ¡попке данной пройлзмы к были шщраклвкм виязлвоигаа исследования, проводЕпгяооя ь соотьотствр;: в такс" ШГ РИСК ь раж ах комплэксно?. каучно-техикчсской программы "Человек к окруаатак среда" Минвуза РСОЗР к госбвдаотноЁ теш ноиер 01CC.G 070360 "Создать с внедрить инженерный система' ойосззчокей чкетотн воздуха в производственных совещаниях к предприятиях, п предупреауюниа загржэненкя атмосфера прсивхтешшг глодало::*»

Нель •паботь': разработка комплекса матекатячоекке к шшшврных розеки£, обаег.вчкваадиг в результат is раасекг.ангд атмосферного вы» левого аэрозоля еншекк® эапшшнностк воздуха га т&ррйторг.Е про-шсЕлешшх плоеадок до уровня ffiLK.

At-ron экшивт сде.еут«дас гряодиетя:

-» различные способн рассеивайгя moxi:o однозначно характеризовать показателей, учкПшавдом hz »йоктивноетх,, техпалогкчоешм параметра скотом рассекший;» ьэрэдккакичогкув обстановку 1- эоьп рассаявачия к экономичность;

- анализ оцэночкого показателя, позволяет определить пугд соэер» ионегьовактш способов рассвквапдк пилезогэ азрозолд г

- показателе, разработанный на оснонй иатекатической модели Kiccf. иьа::кя, позволяв1; производить оцокк;, выбор к прогноз крона-иге разлвчнкх способов рассекваяия в разнообразных услойалх. баз проведения сравнительных стендовых испцтаня£;

- применение разработавших о учетом оценочного показателя г. кс-делк технических решений обеспечивав? ога&шмаИ э$4*»кг ;

- ыиекатическая модель позволяет'для tar/, произволсшынгиг е географических: условий рассчитать конпентроцко пил к и скорость воздуха ь произвольной точка и для люЗого момента премии овз использования средств физического моделкроваахя.

Пигчут ноктак» тботи состоит в следуя^;:

- ефоруулкропана и аналпичзски роа&на »«дача u«6opa cnocortos риасеикаакя на основе исследования гнергаткческю: п.^ша.-трел., ха-ршавриэytxpx процесс распространен?.« иьли с учнг;и. соьокумюго действия сик различноЗ вргродк, что позьо-тгде. виерат.. опмнзчч:»?. показатель' в качества кеаого крятерде к сс.-.учйТ:. «го зчькс-дост» от im-'o-ihu'.*; аарокотроп процесса;

- ycca^ijfiitiiiaTH-'JB'iKa к of'OCHOBaiia м^теуатгче^км ко;:чг.ь f ^"¡.-»ьо:-

и пылевой обстановки аа застроенной территория, аозволкгцая прогнозировать н выбирать способ рассеивания с оптшадьнкмя параметрами для различных производственных к географических условий, что открывает возможность дальнейшего совершенствования техника рассеяв аякт ;

- разработала истодкка. выбора рациональных способов рассаяватщ, опирающаяся ва результаты работы кодаля к ориентированная на тех«» качеств возможности производства и использовааие в изучгих цалш; позволяющая при включении еэ в об сей блох методик по выбору оате» к'альшп: средств обеспыливания воздуха определять спектр оптгкагь-них средств улавливания, очистки и рассеивания пыли в атмосфере.

Практическое значение ти теалвдаотш результатов работа. Результат исследований позволили опрэдачить необходимые дуги совероеЕ-стваваняя известных способов рассеивания и разработать новые,. Разработаны устройства для проветривания зон аэродинамической тени зданий и интенсификации рассеивания непосредственно у источника. Предложены гидродинамический в таплофизическпй способы рассеивания палевого аэрозоля, а также конструкция устройства для реализации гидродинамического способа. Разработай комплекс алгоритмов и программ, яяя ЭШ, являющийся математическим обеспечением для автоматизации принятия решений о выборе средств рассоивакет и определения концентрации ашга в атмосфера. Результати работа попользовали в проектах "Охрана атмосферы" для яромыоленнкх предприятий, рекомендованы к использованию на праятикек включены в планы мероприятий по улучшению условий труда в зацитэ атмосферы от загрязнений на п/о "Орелхкмтакстшшшт", Ростовском завод® ЖБИиК 5 352, АБЗ Неклкновского, Родионово-Нзсветайского к Краен»* сулинского ДРСУ и Орловской ДШЯ-5 треста Агродорспецстрой, внод-рэ!« в "Рекомендации по приведению технологического оборудования и санитарно-гигиеничоскгос условий труда предприятий стройиндуст-рип в соответствие с требованиями ССБТ" для Оечерноззмагропро»-строя РСГСР. Устройство гидродяяамачэского рассеивания внедрена в цехе крупного лктья я/о "Орэлхимтвкстилькая". От внедрения результатов исследования в производство пахучей экологический н санитарно-гигиенический э^вкт. Боз учота затрат на реализация обе— спиливающих когелриятий на одном асфальтобетонном заводе ожидается экономический ззфэк? 2730 рубле!«, я с учетом затрат, состааля-ютих 6500 рублей, угазапш;:! эконои-кчосчий э.Микт ожидается получить в 1393 году.

Атробаи^я глЛптц- Основные результаты ж отдельные рячдащ диссертации были доложены н обсуадэны на:

- Областных IX,X, И, XII пколах-семинарах "Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования", организованных СКНЦВШ в 1985 - 1988 г.г. ;

- Региональных научно-технических конференциях "Наука ВУЗА верестройкв", организованных Ростовским областным правлением НТО "Стройжвдуетрая" в 1989 - 1990 г.г. ;

- Областных каучно-техничеакщ конференциях по итога* научно-исследовательской и научно-методической работы, организованных СКНЩ22 * ВТО "СТРОЙЩДУСТРИЯ" в 1986 - 1988 г.г. ;

- Региональной шсоле-семкнаре "Борьба с оиьи в строительстве и промышленности", органсзованных Союзом научных н инженерных обществ СССР, ВТО "СтрсЯиндустрия" в 1989 г. ;

- Научно-практической конференции во проблемам охраны сх-рухавдей среды, организованной Сев.-Кав. филиалом театр» общ. СССР в Рост, общ.-акол. центром в 1989 г. ;

• И Региональное научно-технической конференции "Состояния в пути снихекЕЯ уровня загрязнения окружающей н производственной среды", организованно! АН Хаз. ССР, Комитетом ОС ВТО во охр. окр. среда, Караганл. 17 в 1985 г. ;

• Зональных семинарах "реконструкция вентиляции, аспирация в пневмотранспорта промышленных цехов с цель» повышенна эффективности охраны охрухапчвй среды", организованных Пензенски» □риволжскш ДШ в 1989 г 1990 г.г. ;

• XII и Л Всесовзаых конференциях "Актуальные вопросы <$и-мкж авродксперсных систем", организованных ПС С1> СССР по науке в техника в Одессе в 1986, 1989 г.г. ;

- Всесовэной научно-практической конференция "Совершенствование охрани труда в народной хозяйстве республик Средней Азах", организованно* Ташкентским НЙИОТ, секцией науч. совета

■по проблеме "Охрана труда" в среднеазиатском регионе, НИИ санитарии, гигиены в профзаболеваний Минздрава УзСССР в Ташкенте в 1988 г. ;

- Координационном совещания руководителей географических учреждений в научной-сессия "Региональные экологические проб« лема ж глобмыше изменения природы: пути и методы прогнозирования", организованном НС по проблемам б востры АН СССР в Ереване, 1988 г. ;

- Есесовзном симпозиуме "Примэкение ЭВМ в охране труяд".

организованном ВЦСПС, ГХНТ СССР, НС по проблеме "Охрана труда", Херсон, 1989 г. ;

- Всесоюзной конференции "фундаментальные исследования я новые технологии в строительном материаловедении. Охрана окрухаэтей среда", организованной ПС СССР по народному образованкю.Белгород, 1989 г. ;

- 2 и 3 Всесоюзных конференциях "Метод крупных частиц", организованных Минавиапромом СССР, Москва, 1988 и 1989 г.г.

По результатам исследований девять технических решений признаны изобретениями.

Объем работы. Диссертация состоит из содержания, введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы я приложений, всего на 278 страницах, в число которых 132 страницы текста основного содержания, 50 рисунков на 50 страницах, 3 таблицы на 6 страницах, 151 наименование литературы на 16 страницах, 32 приложения на 74 страницах.

Автор благодарит д.т.н. Куравлева В.П., д.ф.м.-н. Давыдова О.М., к.т.н. Самсонова З.Т., Мечика В.Л., Лемко ОЛ., Беспалова В.И., к.ф.-ы.н. Мосеева Ю.В., Бермана В.Г. за поддержку, оказанную ему при написании диссертационной работы.

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе изложено состояние вопроса, обоснована его актуальность, определены цели я задачи исследования. Анализ исследований в области рассеивания пылевого аэрозоля показал существование проблемы превышения 1Щ пылевого аэрозоля в воздушной застроенных территорий. Признано, что одной из главных причин этого является наличие малопроватриваемых застойных зон аэродинамической тени промышленных зданий. Показано, что модели, основанные на результатах продувок конкретных компановок в трубах, требуют постоянной корректировки при изучении нестандартных застроек.

Проведена классификация существующих теорий и моделей переноса и рассеивания пылевого аэрозоля и определено место кавдой их разновидности. Анализ методов естественного а принудительного рассеивания позволил выделить аэродинамический метод как получивший ьаиболызее распространение и развитие. Сделай вывод, чтс для более объективного сравнения и выбора различных способов аэродинамического метода рассеивания необходим энергоемкостный показатель а показатель эффективности рассеивания. Дается определение последнего. Констатируется, что отсутствие единой классификации ! процесса затрудняет совершенствование и создайте» новых методов

а способов управления рассеиванием в вводятся соответствующая вяассифзхааия, основанная на понятиях элемента системы борьбы о юиьв, метола, способа я технического средства. Еа основ* аалпиеннаго язв достижения поставленной цел необходимо решать оледупцна задачи:

- исследовать закономерности всех этапов процесса с энергетической точки зрения;

- разработать единый оценочный показатель для сравнения различных способов рассеивания;

- создать соответствующую имитационно-математическую модель распространения пылевого аэрозоля на застроенной территории;

- аеспергагантально исследовать эффективность рассеивания я впергетичйскна затраты в зависимости от параметров процесса;

- разработать принципы определения путей совершенствования управления процессом рассеивания;

- регать примеры практических задач совервенствовании процесса рассеивания на базе разработанной модели я соответствующей еттодиия в проверить технические решения на практика.

Во рторой глава приведены результаты исследована! процесса рассеввания с энергетической точки зрения. Выделено два основная этапа: первый, когда проявляется влияние источника и вторе!, когда проявляются атмосферные эффекты и свойства примеси. Зля ьэрвого этана псидгчая энергетический параметр гашетичесвоЗ анергия струи выброса, которые определяет полезную долю энергии. Самый общк8 вид параметра:

где*£» , с!« - плотность в диаметр катанки. кг/м3, и; 0; - на-члп— скорость выброса, м/с ; <| - ускорение свободного ваде-ш, ц/й^ вязкость воада&, Еа'с ; высота подъема Гавела выброса, м; -эффективный диаметр устья асточпияа, а; 9 - угол раскрытия струи выброса, рад; п.' - удельное ксяа-чамво «яц юна, проходящие чере» поперечное струйное сече-ш» ^-пгм? в мча» переход* от первого этапа рассеивания во ■¿ущеауф '%/кРо'. Для второго этапа получен вкергетичасюй па-турбуяеятисго перемешивания У/т

Ч*- Се. .♦«»•б.у ат*|ъ£-?■ ;ь,

хда » €г • •> удельная »нерпе частицы для компонент

ое скорости, Дя/л1 ; Г — слоцадь соперэччого сечения сбластт'. турбудаатаого Еврчмзапвавия, а**ъ? - количество таогтд цалз, кроходязкс пороз сочзппо Г , 1/мгс. ЗаэргетичесхиЗ паракэтр гразвтацгопнсгс высева подучен з звдэ:

W.J■ 0,167Д-F-n.' Ьт, таз й — средаля высота области турбулентного перемэлимти« и. Получено тагстэ вырагэпие для энергетического парзкетра Wa адгезионного вззпмодейстзия частиц пыли эторого этапа процесса:

в Г0.2-1СГ11. Н, если Н »0 ♦ ltT9, м

- * \о.з-ю-13-£ i-08. н. ослИ U-io-9- io-7,

Здесь £ - относительная диэлектрическая проницаемость пыла;

И - сродное расстояние кэдду частицами, и. Подучены аналогично зависимости для энергетических параметров затраченной // свергиа. 3 целом вираганга для энергоемхостного показателя ш>-

3 результата получена зависимость от соотношения полезной ж затрачонной эноргяи на примере угольной и керамзитовой raunt, аоотаотствугагя концентрации пыля з источнике 10 мт/м^. Лолу-fjoffli ют зависимости энергетических параметров процесса таао-сэивзипя 07 входных параметров модели. Б результата лссладсЕа-пий энергоемкостного показателя аэродинамического способа раз-сэиваяпя сделаны следующие вывода:

?ля каждого этапа процесса рассаизания i" in является о-стсяякой величиной, а изменяется в зависякоств от оснозшес тог-яологяческях п природных параметров;

при выборе оптимального этапа процесса я ого патйтэтроэ зя^ сйхолямм условием является соотвзтствяа максимума эф^яхткзяоо-тя рассеивания ыаксимуау Ь® , что учтено в мотеля;

» ochobhh'J направления соаорзенстооваяяя процесса яеобходя-го осупэствпть с учетси оконеягшоста его пспользсвалпя •

- ^ззлачоиие энергов1«ос.?яого показателя аочаояно тггми:

о/ укеньганяя энергозатрат тахни образ сч, чтсба парата три, ащэт-

долякиз ¡»лизнув эт?рг;зз„ оставались постоянная; iV уввлзчзнля полезней энергии црп неизменных энергозатратах ;

- г-лссавпаяио »карптячвскп ютэкяо я случаях:

: TVVJrtC.HWi 0Я«»Г.П1И СО «КОООСТМ», равлсй Li у-яхях 1"ааяях и а?я вдуотеатввм елотсяяая аяю«^:*;

в/ высокой концентрации пыли в воздухе.

; Разработаны такае принципы совершенствования процесса рао-сехваввя, основанные на выделении основных параметров процесса, выявлении направлений их изменения для увеличения ь и разработке соответствующих способов этого изменения.

' В тоетьвй главе представлены результаты аналитического исследования процессов рассеивания ныли с учетом геометрических параметров застроенной территории. В качестве основной модели процессов обтекания тел произвольной форш использованы уравнения движения идеального схюлаемого газа /уравнения Эйлера/ а дивергентном виде с термодинамическим замыканием. Доказана целесообразность использования такой модели. В качестве метода решения вийрап: метод крупных частиц /ЮТ/. ККЧ автором модифицировал для решения задач обтекания здатай и сооружений, дся чего ячейки, пргс.'икапщие к границам криволинейных тел а обра»-зувдае сетку, покрывавду» расчвтнуы область, искажали таким образе*, чтобы они нигде но пересекали эти границы. Для этого ксиияажышэ составляющие вектора скорости заменяли их значениям, умноженными соответстьенно на с иву с или косинус угла, под котории направлена соответствующая когпслынта к грани де'{юр-шруомоа ячейки. Проведена модификация Ш£Ч для решения задач турбулентна :-о переноса и рассеивания пыли. Для этого вводили гипотезу о распространении неинерцмонной пртаьси и предполагали, ч*о налгчио дисперсной фазы но сказывается на течении основной газовой компоненты, при этом примесь считалась невесомой и шорох иной в газ. Получено соответствующее выражение для концентрации б.у в ячейке ¿4// в момент времени г. :

где А - функция Хевисайда; дп - поток массы газа через границы ячеек, кг/м. Джл проведения вычислительных экспериментов составлен пакет программ . Проведен комплекс тесто-зах экспериментов. Решались задачи обтекания ступени в уступа. Еэгровпоеть вычисления по сравнение с данными ШЩИИОТ ВЦСПС со» ставила: в задаче об уступе от 4,8? до 23,3?, в задаче о ступали о? 12,5? до 16,7?. Сравнение проводили по габаритам и структур® циркуляционных зон. В тестовой задаче о распростра-па^вв пчле в заветренной части вирокого длинного здания погре-тюеть спета составит 11,4?. Сравнивали значения концентрации. Псслодоз&гось ялЕляич »кранов на россогванво пыли в залотрогшоЕ часта здания. Рассматривался вкран прямоугольной форггы, уста-

новленный над карнизом здания и экран оптимизированной формы, устаноаленны! возле угла здания. Проводен анализ образупцего-ея точения для обеих случаев. Отмечена вырааешшя нестационарность течения при применении прямоугольного экрана. Концентрация за зданием в первом случае составила 0,735 /концентрация в источнике принята равной 1/, во втором - 0,05. При этой в безэкранном варианте концентрация разнялась 0,25. Таким образе«, эффективность рассеивания составила 75$. Проводилось численное моделирование течения для застройки. Расчеты проведаны для 2 зданий с расстояниями меяду ними 1,5 Hjj , где Wjj - вы-

сота здания. Отмечена периодичность течения во втором случае. В первом случае концентрация меняется от 0,6 до 0,7, а повтором - от 0,4 до 0,6. Погрешность счета составила от до 10л. Для зазора между здан„-ши, равного 7,5 М^ , погреиность составила в,3/£. Выявлены допустимые границы г'терпретации вычислительного эксперимента с двумерными аппроксимациями: его погрешность находится в диапазоне от 1,5;? до 26% при изменении отно-пения пераендикулярног.о ветру размера здания к его ' ысоте от 30 до 100, что соответствует габаритам большинства промямленных корпусов, например, машиностроительных. Для анализа а.ияння параметров пылевого аэрозоля па эффективность рассеивания модель ?ССЧ была доработана. Автором разработана маркерная модель переноса пылевого аэрозоля, где маркер - это координатная пара, менявдая свои значения итерационно в зависимости от локальной скорости потока. Свойства тяжелой примеси присваивались маркеру с помощью уравнений для составляющих скорости пылинки:

UT'»lC; ¿C4---ехр(- , л/С,

гда ~¡ - время релаксации аэрозольной частицы, с. Новые координата определяла для кяздого карквра по уравнениям:

Дгл учета препятствия автором разработали уравнения контакта гарявроя с гор-'.г.онтагьпс5 я сортпкаяыгоЗ стенкой. Весь кеяв-лэко модельных уравнений реализован а программах МАЙК1Й . 3 результате получэпа згвгси^гость эффективности рассеивания от йлотпостя я дгазгэтра пняввоЗ частипз. В гтолен результатам ясслэдовяниЯ, прсводсппЕХ мотодез йзппелятельяого экопертаеен-га, получопц слэдртзго гнзодн:

» значатая концентрация пыли а скорости вотра, полученные астором аналитически, согласуются с результатам другие ессдо-^осаталвй, полученншл а физическом эксперименте ;

- иодоль позволяет точно п нэдехно прогнозировать концентрацию и "все параметры потока с учетом формы в размеров назем-пах сооружений в параметров пылевого аэрозоля. Нем сакым фактически реализуется вычислительный эксперимент без использоза-няя средств физического моделирования ;

- г.ыстлот допустимые границы использования математической модели, основанной на двумерном приближении трехмерных тачаний;

- определена эффективность к теоретически доказана целесообразность »тспользования экранов для аэрации кежкорпусаах проиыаяэншд: территорий. Установка экранов рассмотренной конструкции над карнизами зданий для борьбы с вектвыбросама, источники которцх расположены на кровле, теоретически невыгодна, а аортн.;ьлышя компановка эхраяов позволяет увеличить эффективность рассаяваяия сиди. Экран обтекаемой фора предпочтительней иряиоуголькей;

- овтпг/лльН)ш для увеличения эффективности рассеезания яв-ж?згся воздзйстзав на'параметры пыдйвой частицы. К изменению

а «5. воказатагь »¡фзкгшзносга рассеивания нааЗодеа чзпвствитвлея.

ВЧотваутоЗ глав«^ .представлены различные технические сро-автва з снос оси рассеивания, раалвзлдаэ аэродинамический, иэ-ззничаекяЗ я гидродинамически! мзгода расс^ивадня, разработон-223 автором а результате ааадтеза £* я выделения за этой основе есновшиг. ^¿гоА совзрвонгтзовакая украаяонгл рассеиванием.

метод рассеяния. Представлены следующее ройства; "Устройство для рассеивания в атмосфере аыбрасыва-«шх аз здапзя затуязпяазя* веществ "ОТРЛ-Ч", 'Устройство дяя ароватризаагл зскы аэрогякаютэско« тони прошздааня п сывсания еалалонкостя иа территории прсмыхяензоЗ площадки", Устройство яяя нроиотривааяя циркуляционных зон здания", "Устройство азре-гдаанлчаског*) рассакаааид шли о атиосф»ре '"ОТРИ-'З". Перечисленные устройств вредегашдат содой экрани различаем конфвгу-рагзх а аргзазаи гзобретвнаяии. Сппсакс тажьз "Устройство пар©« дажшгчзского >и<хоглан^я ¡шя э охиоеЭД» *0Ш!-5", - продстав-еебоЗ азотелаядровт» насадам яа г&й].

, .Дазпиюззазза!: дгд, ж-?«?гаш. в г-ж&х »того мето-»7вдста&50но ¿¡жата ^йсессйа здроА»ишклчаско1ч> $асс*яаа»

ни шп в атмосфере" я "Устройство гидродинамического рассеивания шин в атмосфере "0ТР1Ы". Технические решения этого метода позволяет за счет гяяродинастскаго раздувания факела выброса при одновременной ускорена гравитационного, высева шалевых частиц на подстилающую поверхность повысить эффоктивпо-сть рассеивания пылевого аз резола в приземном слое атмосферы. Оба решения признаны изобретениями, см. ряс.12,3.

Механический кетой рассеивал^. В рамках этого метода автором представлено одно устройство, осуооствхящэе рассеивание способом, основанном на эффзкте галопирования хостхого макротала в спутных струях. "Устройство для рассеивания пыли в атмосфере "ОТРП-2" содержит цилиндрический оголовок с оарои определенной массы внутри я со сложной поверхностью. За счет случайных колебаний шара в передачи его кинетической энергии пылевым частицам существенно повивается эффективность рассеивания. Устройство крепится на патрубках вентсистем и признано изобретением.

ТеплоФизический метод рассетуаятог. Описав "Способ теплофя-зического рассеивания пыли в атмосфере", включающий предвари-тальноэ выявление в пылевом материале химически несвязанных ингредиентов, определение для них температуры я частота мах« сгмальяоЗ интенсивности излучения. Этими частотами я температуры последовательно воздействуют на ингредиенты. Способ прознан изобретением.

В разделе представлена методика выбора методов я способов рассеивания пыли в атмосфере, основанная ва последовательной оптимизации показателей эффективности рассеиваяая я энергоемкостного. В результате автором сделана еле душив выводы:

- новые технические средства требует дромквявнного а экспериментального обоснования для определения ях эффективнеети ;

- представленные способа я устройства разработаны а соответствии с мае сификационнсЯ схзмсЗ, раскрывающей структуру ти-езз пездействия па процзез р^есегваязя, что ебэевечязавт воэ-маягсета ях котэдгчосхсго зегольэоваявя я развиты;

- разработана методика выбора технических средств я свосо-боз рассеивания, учитывающая жнотокритеркахьность процесса я поээолящая путам последовательного отсечения неэффективных я нознзргоемксстанх вариантов отобрать сстгдаигатаа;

- для реализация перспективша направлений техлячесшп с рабств рассеивания необходима апробзди аэтодкяа.

Устройство "ОТРП-1"

В-паворотные фланцы; 9-коафузор.

Рио. 1

Устройство для проветривания зо- Устройство для проветривания га аэродинамической теки цромн- циркуляционных зон здания вхвдаого здания "ОТРП-4"

1-ствва ЗДЯ1ТИЯ;2-оюсххВ уч-я; 1-зданиэ;2-нкхний криволиней-

^-«риволкяейный уч-х;4-ис-оч- ный уч-к;3-гыоский уч-к;4-ве-

яи виброса;5-факад выброса. рхнвй уч-к;5-источнкх выброса.

Рас. 2 Рис. 3

В пятой глава представлены основные результаты стендовых испытаний "Устройства "ОТРП-4" в упрощенном варианте с модификациями, "Устройства для проветривания цкркуляциоиннх зоя здания" и "Устройства для выброса вентиляционного воздуха в атмосферу"» Цель экспериментов: определение эффективности рассеивания конструкциями, погреашоста прогнозных расчетов гл.2 и оптимизация "ОТРП-4" в упрощенном варианте. В работе пспользовалась аэродинамическая труба АТ-2 для определения поля схо» ростей и концентраций и гидродинамическая труба П5Т-2Ы дяя визуализации течения. Использовали 5 типов моделей из полпетеро-да. Представлены методики проведения экспериментов. В раздало "Анализ экспериментальных исследований" представлены подробна® схемы течения с качественным описанием всех 5 моделей, фото и векторные диаграммы течений. В ходе оптимизации упомянутого устройства, проводимой с использованием теории планирования эксперимента, получена серия регрессионных уравнений вида:

С-ОЛ99 -О.ОМ»1-О.ОаОЁх- О.ЬМЗЁ, ;

С « 0.3В6 - 0,010 -0,010 - 0,050 35»; С • 0,296 - О,ОМ й, -0.011»аои 5»;

С =0,244 -0.01Т X* -0.0Ю I,,

где , Хг - угол наклона плоского участка экрана к стен? здания, параллельной я, соответственно, перпендикулярной направлении ветра, град; - зазор квдду углем здания в экраном, измеряемый в высотах здания. Нздчеркивание обозначает необходимость перечета в реальные единицы измерения. Оптимальные зяь-чения фактором составили: X* а 45 град ; 35 град ; 24« 0,151Ц Таким образом, эффективность рассеивания составила 79£. Сравнение с расчетами по ИКЧ показало, что погрешность прогноза равняется 5,3 %. Исследование "Устройства дня проветривания циркуляционных зон здания" показало, что его эффективность рассеивания составила 92 %. В результате сделаны выводи:

- использование математической модели оправдано для прогнозирования эффективности работы устройств рассеиваяия ;

- экспериментально доказана эффективность "ОТРИ-4" и "Устройства для проветривания циркуляционных зон здания" ;

- подтверждена необходимость использования наветренных вертикальных экранов для увеличения эффективности "ОТРП-4" ;

- использование "Устройства для выброса вентиляционного воз—

духа в атмосферу" не эффективно для борьба с выбросами от источ-кнхов, расположенных на кровле здания;

- определены оптимальные геометрические параметры "0ТРП-4Я п устройства для проветривания циркуляционных зон здания.

В яаг.той главе представлена результаты прошаганных испита-Ела в внедрения разработанных устройств ч способов» в также методике вх выбора. В условиях производства "ОТРП—4", "Устройства даш проветривания циркуляционных зов здания", упроченный вариант устройства "0ТН1Ч", ЭДХЕП-г" к "ОТРП-1" соответственно характеризуется следующими значениями энергоемкоетного показателя: 0,1?» 0,2«, 0.1л. 0,02$, 2,7®, а также значениями эффективности рассе-«вашк: 57,5?. 65,1%, 75,0!?, 4Э.®1, 45.02.

ЗАХПНЕНЯЕ

Хакж образом, на основе исследования массовых и энергетически параметров процесса рассеивашш пыли в атмосфере:

- разработана классификация методов, способов и средств расса« Евавхя е энерговмкосткый показатель, поэболявдео ускорить в систематизировать разработку средств управления процессом рассеив&-пас» учитывающие эффективность е экономичность их использования в определяющие основные направления их совершенствования ;

- овределеш энергетически выгодные способи рассеивания: использование акаргви ветра, увеличений термодинамической неустойчЕ-воств приземного слоя атмосферы, увеличение размеров в плотности частиц пыле, разрушение циркуляционных зон зданий на возможно более низком уровне, локализация области рассеивания;

- разработана эволюционная математическая модель, учитывавшая разнообразие внешнее среды /форму я размеры препятствие, параметра пыхи к источника, температуру и вектор скорости ветра/, прогнозирующая состояние ветровой и пылевой обстановки на застроенной территории с учетом применения различных средств рассеивания;

- разработано соответствующее програмное обеспечение модели;

- в результата проведения вычислительных экспериментов с моделью доказана эффективность использования устройств рассеивания, изучены .эффекты их воздействия на циркуляционные зоны зданий и на распределение пылевых частиц в них. Теоретически определена оптимальная компановка аэрациошшх экранов. Вильлено, что размера и плотность пылинок являются теки параметрами, от которых наиболее зависит снилйние концентрации пыли в атмосфера;

- определены погрешность и границы возможного использования

полученной модели;

- разработана. методика зиЗора техзткчесюс: зрэдзтв и саоссЗэз' рассеивания» учнтнв&зцая ого мюгонритерипдьноеть /о^с/з::тш»и'.>гг;. п экономичность/ т; позводиохак путем последовательного отсйчапты паэйоктивных к неэнергоеккогнги; в ар/.а 1-го б отобрать опгйм&льнцй; .

- разработан спактр нов их. опсооооэ и сшзств, пржудктелгг.э питонеи^.гадируи': ил и локализуй*»: процесс рассе1с-!сшид пылопо?о аэрозоля в пркзеьмж слоэ атмосфера застроекны» гтрсухг-г.епшд территории 5

- проводыш стендовые исситаигя грхнпчэскнх. средств гэрегги к-згяорсусаы.': пространств, на. примере котэрыг показана цолеесо£~ разность ислсльзсраняй средств уп;>аплэккя раосепзандс« пыле я надчгнозть роботы мопелп. В ходе кзаьтакв2 оптккхзгровзна фэ^ка к компановка некоторых иовшт. престо сенных авторов, аэредгонгас экранов, предназначении:: для проветривания застсгныг

отшх зон промызиеннше здаик£ ;

- пел.ПРнч новые корреллиазки.^ емвгепгзгтп: кокаеятрзцу.2 пллг г» ауог-трапств» пиркуляцкошрс: эоя эдасвй о? осйоввах параметра» устройств принудительного раззаявакия анля в аткос^огхг;

- рогультати зрашгзекнш: капытшгвй а иаедренйй а прогззодсто,» разработанных автором нояыг слгзоЗов п техмпееккг сродетс, то-тл^п к аоэт^тствуточг« прсгрсалягогг1 ооозпячмтй показола пс»—

социального »}йокт4;г эа:глсч• в г ос г е еквдешга попгоц*1-редхя т«« п оряэиекк слое а?к»з£орц д; трава* ГД. ьезодзгзго интепггфйкгдта разеокванля и лэкьллзо^ги шлевогэ аораэаъ-.«,

Г-соги па тсу.о д'лзсопу&глхот^гс двазна?« г,),; ботч, основный из которых слздудаие:

1, КяойэиЬр В.Х., Кечгх Б.Л* Ксследсваггае аэраст* вткпвэ-

локтигг территорий мотелем крупгсгг 'пст'г: //^зелолопшгго г? 5япгг-» Зоткл саосоооч. я е:ч»,пз7з йор»5и & дусяррзн^^ ~.гст*ггет, эагр-Г"-> кягш**/т! скружпптуя ер1?;-": с сер!::::: ргмгпвп:

трудль,- 1лраганяа: Ичд-во КааГГ, :» 78-85,

Г, КлоЗчивт« В.?»„ Р?Ч1К,."», Рт^теэ С'.,Т., иэдедгрозшп'ч з?о»>гтр-,'яг.н/..'. чеки аэроакг «•»яюг»: рГ; тлг.к здаятк з гтмгзвэдгтьег-нога пям*э«пкк /Лвудм П Язееоя.; * гг&;г% Млтяд хррюве: т^тид^

ЛДугчнгя* Г-,!.'». :.•$:>и";» "гзп'УФг?. й<5.и»

дустрии //Тез. докл. Оунд. исслед. и ковые технол. в строит, материаловед.- Белгород: Изд-во БТИСМ, 198Э.-Т.8.- С.35-37.

4. Клойзнер В.Х. Об использовании метода крупных частиц для исследования накопления вредных примесей в зонах аэродинамической тени промыпленных зданий //Обеспыливание при проектировании, строительстве и реконструкция промышленных зданий.-Ростов-на-Дону: Изд-во Ростов, инж.—строит. ин-та,1Э89.-С. 13-21.

5. КлоЯзнер В.Х. Выбор эффективного и экономичного способа равсаиванкя пыли в атмосфере //Обеспыливание при проектировании, строительства и реконструкции промышленных предприятий.-Ростов-на-Дону: Изд-во Ростов. и.:ж.-строит. ин-та,1989.-С. 33-40.

6. КлоЯзнер В.Х., Мачик В.Л. Прогнозирование локального загрязнения приземного слоя атмос£еры //Тез. докл. НПК по проблемам окружающей среды.-Ростов-на-Дону: Изд-во СКФГО по проблемам окружавшей среду СССР, 1989.-С. 106-108.

7. КлоЯзнер B.I. Энергоеккостный показатель процесса рассеивают //Обеспыливание в строительстве.-Ростов-на-Дону: Изд-во Рост, инж.-строит. ин-та, 1990.-С. 53-59.

8. A.C. 1548609, МХИ P24F 7/02. Устройство для проветривания циркуляционных зон здания /З.П. Журавлев,В.Х. КлоЯзнер,H.A. Страхова, И.В. Вейсенберг, СССР.-* 4426410/31-29 ; Заяв. 18.05.88 ; Одубл. 07.03.90, Бил. * 9,- 2 с.

9. Беспалов В.И., КлоЯзнер В.Х. Методика выбора и перспективы совершенствования технических средств рассеивания пили в атмосфере // Тез. докл. зональн. семинара "Социально-экономические проблемы 8кологии".-Понза: Изд-во ЩЩПК, 1990.- С. 94-96.

Личный вклад соискателя в работах, опубликованных в соавторстве: /1/ предложена логическая схема разработки и эксплуатации математической модели рассеивания;/2/ предложен метод крупных частиц и разработана его кодификации для решения задач прогнозирования ветровой и пылевой обстановки промторриторий;/З/разрайотана методика формирования системы борьбы с промышленной пылью для элемента "рассеивание пыли":/6/ анализ фаз развития циркуляционных зон зданий; /8/предложена форма экрана ; /9/ предложена методика выбора технических средств рассеивания пыля в атмосфере.