Тема «Определение количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от подвижных источников загрязнения»

Цель работы: расширение и углубление знаний студентов в плане освоения методов защиты атмосферы от воздействия токсичных загрязняющих веществ, приобретение навыков по определению характеристик выбросов вредных примесей и расчету нормативов для ослабления их влияния на окружающую среду.

Существенной составляющей загрязнения воздушной среды городов, особенно крупных, являются выхлопные газы автотранспорта, которые в ряде столиц мира, административных центрах России и стран СНГ, городах-курортах составляют 60-80 % от общих выбросов. Многие страны, в т.ч. и Рос­сия, принимают различные меры по снижению токсичности выбросов путем лучшей очистки бензина, замены его на более чистые источники энергии (газовое топливо, этанол, электричество), снижения содержания свинца в добавках к бензину. Проектируются более экономичные двигатели с более полным сгоранием горючего, создаются в городах зоны с ограниченным движением автомобилей и др. Несмотря на принимаемые меры, из года в год растет число автомобилей и загрязнение воздуха не снижается.

Известно, что автотранспорт выбрасывает в воздушную среду более 200 компонентов, среди которых углеводороды (бензин) C_xH_у, оксид углерода (СО), оксиды азота (NO_X) и оксиды серы (SO₂), твердые частицы (сажа – С), альдегиды, свинец, кадмий и канцерогенная группа углеводородов (бенз(а)пирен и бензоантрацен). Основную долю в выбросах автотранспорта занимают продукты неполного сгорания углеводородов моторных топлив: для автомобилей с карбюраторными двигателями основные составляющие компоненты выбросов СО, NO_X, SO₂ , C_xH_у; для автомобилей с дизельными двигателями – С, СО, NO_X, SO₂ , C_xH_у Соединения свинца в расчетах по РБ не учитываются, т.к. с 01.03.97 г. в РБ введен запрет на использование этилированных бензинов. При этом наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автотранспортом в воздух на малом ходу, на перекрестках, остановках перед светофорами. Так, на нормальной скорости бензиновый двигатель выбрасывает в атмосферу 0, 05 % углеводородов (от общего выброса), а на малом ходу -0, 98 %, окиси углерода соответственно - 5, 1 % и 13, 8 %. Подсчитано, что среднегодовой пробег каждого автомобиля 15 тыс. км. В среднем за это время он обедняет атмосферу на 4350 кг кислорода и «обогащает» ее на 3250 кг углекислого газа, 530 кг окиси углерода, 93 кг углеводородов и 7 кг окислов азота.

Выбросы i-ro загрязняющего вещества (ЗВ) от одного автомобиля К -группы при выезде с территории АТП ( M^/i, _k ) и возврате ( М^// i, _k ) рассчитывают по формулам (1) и (2) с учетом данных, приведенных в табл. 1:

M/i, k = mnp, i, k*tnр+mL1, i, k*L1+mxx, i, k*txxl, г/день;	(1)
М// i, k = mL2 i, k *L2++ mXX i, k * txx2, г/ день,	(2)

где, m_{nр i}, _k - удельный выброс 1-го ЗВ при прогреве двигателя автомобиля К-группы, г/мин;

m_L1, _i, _k - удельный выброс 1-го ЗВ при движении автомобиля К-группы по территории АТП, г/км;

m_{XX i}, _k - удельный выброс 1-го ЗВ при работе двигателя автомобиля К-

группы на холостом ходу, г/мин;

L₁, L₂ - средний пробег одного автомобиля по территории ATП npи

выез­де (L₁) и возврате (L₂), км/день;

t_nр - продолжительность (время) прогрева двигателя, мин;

t_xx1, t_xx2 - время работы двигателя автомобиля на холостом ходу, а также

при выезде с территории АТП (t_xx1) и при возврате (t_xx2), мин.

Суммарный выброс i-ro ЗВ от одного автомобиля К-группы на террито­рии АТП за один рабочий день рассчитывают по формуле (3):

Mi, k = М/ i, k + М// i, k, г/день

(3)

Валовой выброс по каждому i-му ЗВ рассчитывают раздельно для каж­дого периода времени (холодного, переходного, теплого) по формуле (4):

Mi, k = α b(М/ i, k + М// i, k ) * Nk * Dр * 10-3, кг/год

(4)

где α _b - коэффициент выпуска;

N_к - количество автомобилей К-ой группы;

D_p - количество рабочих дней в расчетном периоде (холодном, теплом, переходном);

Валовой выброс по каждому i-му ЗВ (одноименных веществ) всеми автомобилями АТП за год по периодам года суммируются:

Мг = MT + MX + Mn, кг/год

(5)

Примечание:

Выбросы теплого периода указаны в числителе;

Выбросы холодного периода указаны в знаменателе;

Выбросы NO_X, SO₂ переходного периода равны выбросам холодного периода года;

Выбросы СО, С, C_xH_у переходного периода равны 0, 9 от выбросов холодного периода года;

Если на предприятии проводится контроль токсичности отработавших газов, то удельные выбросы снижаются в среднем на 20 %.

Продолжительность работы двигателя на холостом ходу при выезде на линию (возврате) автомобиля (t_xx1, t_xx2) составляет 1 мин.

Среднее время работы двигателя при прогреве (t_пр) зависит от среднемесячной температуры воздуха.

1. При хранении в помещении t_пр = 1 мин.

2. При хранении на открытых стоянках в теплое время года t_пр = 1 мин.

3. При хранении на открытых стоянках в переходный период и в отсутствии подогрева двигателя t_пр = 2 мин.

4. При хранении на открытых стоянках в холодное время года:

- при наличии средств подогрева t_пр = 6 мин.

- при периодическом подогреве двигателя t_пр = 12 мин.

- при отсутствии подогрева двигателя t_пр = (t _{воздуха} + 10) мин.

 

Ход работы

1. Студенты разделившись на группы по 3-4 человека, размещаются на определенных участках разных улиц с односторонним движением. В случае двустороннего движения каждая группа располагается на своей стороне. Интенсивность движения автотранспорта определяется методом подсчета автомобилей разных типов 3 раза по 20 минут. Из ряда замеров вычисляют среднее. Запись ведется согласно табл. 1:

Таблица 1

Улица, время	Тип автомобиля	Число единиц
	Легкий грузовой
	Средний грузовой
	Тяжелый грузовой (дизельный)
	Автобус
	Легковой

На каждой точке наблюдений производится оценка улицы:

1.Тип улицы: городские улицы с односторонней застройкой (набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи), жилые улицы с двусторонней застройкой, дороги в выемке, магистральные улицы и дороги с многоэтаж­ной застройкой с двух сторон, транспортные тоннели и др.

2.Уклон (определяется визуально или эклиметром).

3.Скорость ветра (определяется анемометром или по данным гидрометео­
службы).

4.Относительная влажность воздуха (определяется психрометром или по
данным гидрометеослужбы).

5. Наличие защитной полосы из деревьев.

Формула оценки концентрации окиси углерода (К_СО)

К_СО = (0, 5 + 0, 01 N K_Т ) К_А К_У К_С К_В К_П,

где 0, 5 – фоновое загрязнение атмосферного воздуха нетранспортного

происхождения, мг/м³,

N – суммарная интенсивность движения автомобилей на городской дороге, автомобилей/час,

K_Т - коэффициент токсичночти автомобилей по выбросам в атмосферный воздух окиси углерода;

К_А – коэффициент, учитывающий аэрацию местности;

К_У – коэффициент, учитывающий изменение загрязненности атмосферного воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона;

К_С - коэффициент, учитывающий изменения концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра;

К_В – то же, в зависимости от относительной влажности воздуха;

К_П – коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода у пересечений.

Коэффициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле

К_Т = Р_i К _Тi,

где Р_i - состав автотранспорта в долях единицы,

К _Тi – определяется по табл.2.

Таблица 2

Тип автомобиля	Коэффициент КТ
Легкий грузовой	2, 3
Средний грузовой	2, 9
Тяжелый грузовой (дизельный)	0, 2
Автобус	3, 7
Легковой	1, 0

Значение коэффициента К_А, учитывающего аэрацию местности, определяется по табл.3

Таблица 3

Тип местности по степени аэрации	Коэффициент КА
Транспортные тоннели	2, 7
Транспортные галереи	1, 5
Магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой	1, 0
Жилые улицы с одноэтажной застройкой, улицы и дороги в выемке	0, 6
Городские улицы и дороги с односторонней застройкой, набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи	0, 4
Пешеходные тоннели	0, 3

Значение коэффициента К_У, учитывающего изменение загрязнения воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона, определяем по табл.4.

Таблица 4

Продольный уклон	Коэффициент КУ
	1, 00
	1, 06
	1, 07
	1, 18
	1, 55

Коэффициент концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра К_С определяется по табл. 5.

Таблица 5

Скорость ветра, м/с	Коэффициент КС
	2, 70
	2, 00
	1, 50
	1, 20
	1, 05
	1, 00

Значение коэффициента К_В, определяющего изменение концентрации окиси углерода в зависимости от относительной влажности воздуха, приведено в табл.6.

Таблица 6

Относительная влажность	Коэффициент КВ
	1, 45
	1, 30
	1, 15
	1, 00
	0, 85
	0, 75

 

Коэффициент увеличения загрязнения воздуха окисью углерода у пересечений К_П приведен в табл.7.

 

Тип пересечения	Коэффициент Кп
Регулируемое пересечение:
- со светофорами обычное	1, 8
- со светофорами управляемое	2, 1
- саморегулируемое	2, 0
Нерегулируемое:
- со снижением скорости	1, 9
- кольцевое	2, 2
- с обязательной остановкой	3, 0

 

2. Воспользовавшись данными таблиц 8 и 9, рассчитать валовые выбросы загрязняющих веществ (С, СО, NO_X, SO₂ , C_xH_у ) от группы автомобилей АТП, хранящихся на открытых стоянках (средства подогрева имеются, контроль токсичности проводится).

Таблица 8

№	Тип	Грузо-	Nk	α b	Продолжительность периода года, дни
вар-та	двигателя	подъем- ность			теплый	холодный	переходный
	К	0, 8		0, 9
	Д			0, 8
	К			0, 9
	Д			0, 8
	К	0, 7		0, 9
	Д			0, 8
	К			0, 9
	Д			0, 8
	К	0, 9		0, 9
					Продолжение табл. 8
№	Тип	Грузо-	Nk	α b	Продолжительность периода года, дни
вар-та	двигателя	подъем- ность			теплый	холодный	переходный
	Д			0, 8
	К			0, 9
	Д			0, 8
	К	0, 7		0, 9
	Д			0, 8
	К			0, 9

 

Таблица 9

Удельные выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) грузовыми автомобилями, хранящимися на открытых площадках при наличии средств подогрева.

Грузоподъемность автомобиля, кг
	До 1000	От 1000 до 3000	От 3000 до 6000	Свыше 6000
	к	д	к	д	к	д	к	д
При прогреве автомобиля (mпр, г/мин)
СО	4, 5 / 6, 2	1, 1 /1, 4	8, 1/14, 2	1, 54/95	18, 1/26, 1	2, 8/3, 6	23, 4/33, 8	2, 9/5, 3
Сx Нy	0, 4/0, 65	0, 1/0, 2	1, 6/2, 4	0, 2/0, 32	2, 9/5, 4	0, 3/0, 54	3, 3/3	0, 4/0, 7
NOx	0, 05/0, 05	0, 2/0, 3	0, 1/0, 1	0, 35/0, 4	0, 2/0, 2	0, 62/0, 62	0, 2/0, 2	1, 0/1, 0
SO2	0, 012 0, 013	0, 024 0, 025	0, 016 0, 018	0, 035 0, 039	0, 029 0, 032	0, 06 0, 067	0, 035 0, 039	0, 1 0, 11
C	-	0, 01/0, 02	-	0, 02/0, 05	-	0, 03/0, 12	-	0, 04 0, 18
Грузоподъемность автомобиля, кг
	До 1000	От 1000 до 3000	От 3000 до 6000	Свыше 6000
	к	д	к	д	к	д	к	д
При холостом ходе (mxx, г/мин)
СО	4, 5	1, 0	8, 1	1, 5	18, 1	2, 8	23, 4	2, 9
Сx Нy	0, 4	0, 1	1, 6	0, 2	2, 9	0, 3	3, 3	0, 3
NOx	0, 05	0, 3	0, 1	0, 45	0, 2	0, 62	0, 2	1, 0
SO2	0, 012	0, 02	0, 016	0, 035	0, 029	0, 06	0, 035	0, 1
C	-	0, 01	-	0, 02	-	0, 03	-	0, 04
При пробеге автомобиля (mL, г/км)
СО	19, 6/24, 3	2, 3/2, 6	27, 6/34, 4	3, 2/3, 9	47, 4/59, 3	4, 3/5, 0	55, 8/68, 8	5, 3/6, 2
Сx Нy	3, 5/4, 2	0, 4/0, 5	4, 9/6, 0	0, 6/0, 7	8, 5/10, 3	0, 7/0, 9	9, 9/11, 9	0, 9/1, 1
NOx	0, 4/0, 3	2, 0/2, 2	0, 6/0, 5	2, 5/2, 3	1, 0/1, 8	3, 0/2, 4	1, 2/0, 9	3, 9/2, 3
SO2	0, 08/0, 1	0, 19/0, 21	0, 1/0, 13	0, 28/0, 35	0, 18/0, 22	0, 45/0, 56	0, 24/0, 28	0, 68 0, 85
C	-	0, 2/0, 3	-	0, 2/0, 3	-	0, 2/0, 3	-	0, 2/0, 3

Пример расчета

1. Магистральная улица города с многоэтажной застройкой с двух сторон, продольный уклон 2⁰, скорость ветра 4 м/с, относительная влажность воздуха – 70% Расчетная интенсивность движения автомобилей в обоих направлениях – 500 автомашин в час (N). Состав автотранспорта: 10% грузовых автомобилей с малой грузоподъемностью, 5% с большой грузоподъемностью с дизельными двигателями, 5% автобусов и 70% легковых автомобилей.

2. В АТП 95 автомобилей (N_k) с дизельным двигателем грузоподъемностью 1 т. На протяжении года (теплый период - 120 дней, холодный – 130, переходный – 50) автомобили хранятся на открытой стоянке (средства подогрева имеются, контроль токсичности проводится) Определить выбросы одного загрязняющего ве­щества - С_х Н_у.

 

Оформление работы

Цель работы: определение уровня загрязнения воздуха окисью углерода на улице города в зависимости от типа улицы, нагрузки и метеоусловий.

Тип улицы: магистральная улица с многоэтажной застройкой. Продольный уклон 2⁰.

Расчет транспортной нагрузки приведен в табл.8.

Таблица 10

Улица,	Тип	Число единиц автотранспорта
время	автомобиля				Средн.	Состав, %
ул.Про-	Легкий грузовой
мышлен-	Средний грузовой
ная 20.10.07	Тяжелый грузовой (дизельный)
12.00 -	Автобус
13.00	Легковой
Итого:

 

Определяем средневзвешенный коэффициент токсичности для потока автомобилей по формуле

К_Т = Р_i К _Тi,

Подставив значения коэффициентов токсичночти и удельных долей разных видов транспорта, получаем

К_Т = 0, 1 2, 3 + 0, 1 2, 9 + 0, 05 0, 2 + 0, 05 3, 7 + 0, 7 1 = 1, 41

Значение коэффициента К_А, учитывающего аэрацию местности, определяется по табл. 3. Для магистральной улицы с многоэтажной застройкой К_А = 1.

Значение коэффициента К_У, учитывающего изменения загрязнения воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона, определяем по табл. 4. При уклоне 2⁰ К_У = 1, 06.

Коэффициент изменения концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра Кс определяется по табл.5 При скорости ветра 4 м/с К_С = 1, 20.

Значение коэффициента К_В, определяющего изменение концентрации окиси углерода в зависимости от относительной влажности воздуха. При влажности 70% К_В = 1, 00.

Коэффициент увеличения загрязнения воздуха окисью углерода у пересечений К_П приведены в табл.7. Без пересечения К_П = 1.

Подставив значения коэффициентов, оценим уровень загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода:

К_СО = (0, 5 + 0, 01 500 1, 4) 1 1, 06 1, 20 1, 00 = 8, 96 мг/м³,

ПДК выбросов автотранспорта по окиси углерода равна 5 мг/м³.

Вывод: рассчитанный уровень загрязнения превышает ПДК в 1, 79 раза.

Выбросы С_х Н_у от одного автомобиля при выезде с территории АТП в теплый, переходный и холодный периоды года:

(М^/сн)_тепл=0, 1*2, 0+С, 4*0_; 5+0, 1*1, 0=0, 50 г/день; (М^/сн)_хол=0, 2*6, 0+0, 5*0, 5+0, 1*1, 0=1, 55 г/день;

(М^/сн)_пер=0, 9*(0, 2*6, 0+0, 5*0, 5+0, 1*1, 0)=1, 40 г/день.

2. Выбросы СН от одного автомобиля при возврате на территории АТП в
теплый, переходный и холодный периоды года:

(М^//сн)_тепл=0, 4*0, 3+0, 1*1, 0=0, 22 г/день;

(М^//сн)_хол=0, 5*0, 3+0, 1*1, 0=0, 25 г/день;

(М^//сн)_пер=0, 9*(0, 5*0_гЗ+0, 1*1, 0)=0, 23 г/день

3. Выбросы СН от одного автомобиля на территории АТП в теплый,
переходный и холодный периоды года:

(Мсн)_тепл=0, 50+0, 22=0, 72 г/день;

(Мсн)_хол=1, 55+0, 25=1, 8 г/день;

(Мсн)_пер =1, 40+0, 23=1, 63 г/день.

4. Валовые выбросы СН от группы автомобилей на территории АТП в теп­
лый, переходный и холодный периоды года:

(Мсн)_тепл =0, 9*0, 72*95*120*10 ³=7, 39 кг/год;

(Мсн)_хол=0, 7*1, 63*95*50*10^-3= 15, 56 кг/год;

(Мсн)_пер =0, 8* 1, 63*95*50*10 ³=6, 19 кг/год.

Валовые выбросы СН от группы автомобилей на территории АТП за год:

(М^г)=7, 39+15, 56+6, 19=29, 14 кг/год.

 

 

Контрольные вопросы

1. Что такое ПДК? Назовите основные виды ПДК.

2. Перечислите основные компоненты, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта.

3. Предложите мероприятия по снижению выбросов автотранспорта.

4. От каких параметров зависит концентрация оксида углерода в атмосферном воздухе?

 

 

 

Лабораторная работа №3

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. 2. ОБ ОПАСНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ ВАКЦИН
2. III. Интегральная математическая модель расчета газообмена в здании, при пожаре
3. IV. Математическая двухзонная модель пожара в здании
4. LANGUAGE IN USE - Повторение грамматики: система времен английских глаголов в активном залоге
5. Linux - это операционная система, в основе которой лежит лежит ядро, разработанное Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds).
6. SWIFT как система передачи данных.
7. VI. Приемно-комплексная система
8. Автоматическая система сепарирования Алькап. Назначение, принцип действия.
9. Авторская технология преподавания математики «Учителя года-98» В.Л. Ильина
10. Адреномиметические вещества.
11. Адресно-аналоговая система пожарной сигнализации
12. Активный транспорт веществ через мембраны происходит в результате