Xác định phạm vi khuếch tán rối BÀI TẬP MÔ HÌNH HĨA Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ PGS.TSKH Bùi Tá Long , Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Bài tập Hãy xác định giá trị y z khoảng cách x = 1000 m phụ thuộc vào độ ổn định khí theo trường hợp đây: a/ Điều kiện A, điều kiện nông thôn ()X, Y, Z Z b/ Điều kiện B, điều kiện nông thôn X c/ Điều kiện C, điều kiện nông thôn (X, 0, 0) H d/ Điều kiện D, điều kiện nông thôn e/ Điều kiện E, điều kiện nông thôn (X, Y, Z) h Y X f/ Điều kiện F, điều kiện nông thôn Độ ổn định khí Sự phụ thuộc vào vận tốc gió Xác định phạm vi khuếch tán rối … Tiếp a/ σy(1000) = 209; σz (1000) = 240; b/ σy(1000) = 152.55; σz(1000) = 120 c/ σy (1000) = 104.88; σz(1000) = 73 d/ σy (1000) = 76; σz (1000) = 37 e/ σy (1000) = 57; σz(1000) = 23 f/ σy(1000) = 38.14, σz(1000) = 12.31 Bài tập Hãy xác định giá trị y z khoảng cách x = 1000 m phụ thuộc vào độ ổn định khí theo trường hợp đây: ()X, Y, Z Z X (X, Y, Z) h X Y b/ Điều kiện B, điều kiện thành thị ()X, Y, Z Z c/ Điều kiện C, điều kiện thành thị (X, 0, 0) H a/ Điều kiện A, điều kiện thành thị X d/ Điều kiện D, điều kiện thành thị e/ Điều kiện E, điều kiện thành thị f/ Điều kiện F, điều kiện thành thị (X, 0, 0) H (X, Y, Z) h Y X Tính tốn vận tốc gió theo độ cao … Tiếp theo a/ σy(1000) = 270.45, σz(1000) = 169; b/ σy(1000) = 270.45, σz(1000) = 169; ()X, Y, Z c/σy(1000) = 185.93, σz(1000) = 120; Z d/σy(1000) = 135.22, σz(1000) = 122.79; X (X, 0, 0) H e/σy(1000) = 92.97, σz(1000) = 65.32; f/ σy(1000) = 92.97, σz(1000) = 65.32 (X, Y, Z) h Y X Bài tập Trạm khí tượng gần khu cơng nghiệp thực quan trắc vận tốc gió độ cao 10 m Biết vận tốc gió quan trắc 2.5 m/s Hãy tính vận tốc gió độ cao 40 m theo điều kiện ổn định khác điều kiện nông thôn thành thị Cơng thức Smith Bài tập mơ hình Gauss Loại tầng kết Điều kiện thành phố Điều kiện nông thôn A 3.1 (m/s) 2.75 (m/s) B 3.1 (m/s) 2.75 (m/s) C 3.3 (m/s) 2.9 (m/s) D 3.5 (m/s) 3.1(m/s) E 3.7 (m/s) 4.1 (m/s) F 3.8 (m/s) 5.4 (m/s) p   z  U10 m   voi Z < 200 m U z    10   U voi Z  200m 200 m  Bài tập Một nhà máy phát thải có ống khói cao 45 m, đường kính miệng ống khói m, lưu lượng khí thải 12.0 m3/s, tải lượng chất ô nhiễm SO2 20 g/s, nhiệt độ khói thải 200ºC Nhiệt độ khơng khí xung quanh 30 ºC tốc độ gió độ cao 10 m m/s Cho trạng thái khí cấp C, áp suất khí = 1013, điều kiện thành phố Hãy: Tính vệt nâng ống khói Tính phân bố nồng độ chất nhiễm dọc theo hướng gió khoảng cách 1200 m 10 Áp dụng cơng thức tính vệt nâng cột khói Áp dụng cơng thức tính vận tốc gió độ cao h = 45 m p  z  U z   U10 m   , z  200 m  10  h  Ta nhận được:  45  U45 m   3.0     10  0.2 Ta nhận  4.05 m / s  h  Vận tốc khí khỏi miệng ống khói là:  T T  1.52.68.103 P.D khoi xung_quanh u  TKhoi  Da 12  3.82 m / s  .1.1 3.8221.2 473303 3 2 1.52.68.10 1013  7.81 4.05  473  Độ cao hữu dụng tính theo cơng thức H  h  h Ta nhận H 457.8152.81 11 12 Áp dụng cơng thức tính vận tốc gió độ cao H = 52.81 m  52.81  U 52.81m   3.0     10  Áp dụng công thức  4.18m / s  C( x )  Áp dụng cơng thức tính hệ số phân tán theo phương ngang phương đứng σ y  y  = 0.22x 1+ 0.0004x  x =1200 = 217 ×x σ z  x  = 0.12 x=1200 =144 -0.5  H2  M exp   u H  y  z  2 z  Ta nhận C(1200)   52.812  20.1000   0.04 mg / m exp   3.1415  4.18  217 144  144    Đáp số: Vệt nâng ống khói là: 7.81 (m), nồng độ chất nhiễm dọc theo hướng gió khoảng cách 1200 m 0.04 (mg/m3) 13 14 Vẽ phạm vi ảnh hưởng CAP  Bài tập Một nhà máy phát thải có ống khói cao 45 m, đường kính miệng ống khói m, lưu lượng khí thải 12.0 m3/s, tải lượng chất nhiễm SO2 20 g/s, nhiệt độ khói thải 200ºC Nhiệt độ khơng khí xung quanh 30ºC tốc độ gió độ cao 10 m m/s, điều kiện nông thôn Hãy vẽ đường đồng mức 0.1, 0.01, 0.001 mg/m3 ứng với độ ổn định khí A – F Độ ổn định loại A 15 Độ ổn định loại B 16 Độ ổn định loại E 17 Độ ổn định loại F 18 Bài tập mơ hình Berliand Phần mềm CAP  Bài tập Nhà máy A có ống khói cao 40 m, đường kính miệng ống khói 2.0 m, vận tốc khí thải từ ống khói W = 10 m/s, tải lượng CO M = 90 g/s, nhiệt độ khói thải Ts = 230ºC Phạm vi khuếch tán rối ngang k0=12 m, hệ số khuếch tán rối đứng k1 =0.03 m2/s, hệ số lưu ý tới thay đổi vận tốc gió theo phương đứng n = 0.14 Biết vận tốc gió đo đạc độ cao 10 m m/s nhiệt độ khơng khí xung quang 25 C Dùng phương pháp mơ hình Berliand tính nồng độ chất nhiễm CO theo hướng gió khoảng cách x = 500 m so với ống khói 19 20  Bài tập Nhà máy A có ống khói cao 40 m, đường kính miệng ống khói 2.0 m, vận tốc khí thải từ ống khói W = 10 m/s, tải lượng CO M = 90 g/s, nhiệt độ khói thải Ts = 230ºC Hệ số khuếch tán rối ngang k0=12 m2 /s, hệ số khuếch tán rối đứng k1 =0.03 m2/s, hệ số lưu ý tới thay đổi vận tốc gió theo phương đứng n = 0.14 Biết thời điểm tính gió lặng nhiệt độ khơng khí xung quang 25C Dùng phương pháp mơ hình Berliand tính nồng độ chất nhiễm CO theo hướng gió khoảng cách x = 500 m so với ống khói Bài số Nhà máy A có ống khói cao 40 m, đường kính miệng ống khói 2.0 m, vận tốc khí thải từ ống khói W0 = 10 m/s, tải lượng CO M = 90 g/s, nhiệt độ khói thải Ts = 230ºC Hệ số khuếch tán rối ngang k0=12 m2 /s, hệ số khuếch tán rối đứng k1 =0.03 m2/s, hệ số lưu ý tới thay đổi vận tốc gió theo phương đứng n = 0.14 Yếu tố khí tượng cho theo bảng đây: STT Thời gian ngày Vận tốc gió 13 19 m/s Lặng gió m/s Lặng gió Hướng gió Tây Tây Nhiệt độ khơng khí xung quanh 250 C 250 C 300 C 250 C Dùng phương pháp mơ hình Berliand tính nồng độ chất nhiễmCO trung bìnhtheongàydọc theohướngtây khoảngcáchx=500msovới ốngkhói 21 22 Nồng độ trung bình ngày Tính tốn nồng độ trung bình; Tính tốn trường nồng độ ảnh hưởng nhiều nguồn thải Các số liệu khí tượng cho vào thời điểm ngày: 1g, 7g, 13g, 19g Kịch tính tốn Khí tượng (thay đổi ngày lần): - Vận tốc gió - Hướng gió - Nhiệt độ C ( x , y , ),i   C  ,i , ( x , y , )  1 Nguồn thải (trung bình ngày) - Nhiệt độ khí - Vận tốc khí - Tải lượng chất nhiễm 24 Bài tập ứng dụng Nhà máy A có ống khói cao 40 m, đường kính miệng ống khói 2.0 m, vận tốc khí thải từ ống khói W0 = 10 m/s, tải lượng CO M = 90 g/s, nhiệt độ khói thải Ts = 230ºC Phạm vi khuếch tán rối ngang k0=12 m, hệ số khuếch tán rối đứng k1 =0.03 m2/s, hệ số lưu ý tới thay đổi vận tốc gió theo phương đứng n = 0.14 Yếu tố khí tượng cho theo bảng đây: STT Thời gian ngày Vận tốc gió 13 19 m/s Lặng gió m/s Lặng gió Hướng gió Tây Tây Nhiệt độ khơng khí xung quanh 250 C 250 C 300 C 250 C a/ Tính cho điều kiện khí tượng thời điểm giờ: v= m/s Áp dụng cơng thức tính vệt nâng cột khói theo mơ hình Berliand ta nhận được: H  1.5  W0  R  3.3  g  R  T  1,5 101  3,3  9,811 205 2.5   =  2,5  25  273,1 22   V10 ( T xq  273.1)  V 10     = 60.45 (m) Từ suy chiều cao hữu dụng ống khói là: H=h +  H = 40 + 60.45 = 100.45 (m) Tính vận tốc gió độ cao m sau: Dùng phương pháp mơ hình Berliand tính nồng độ chất nhiễmCO trung bìnhtheongàydọc theohướngtây khoảngcáchx=500msovới ốngkhói 1 u1 =     10  0.14  1.449 (m / s) 25 Áp dụng công thức Berliand (cho điểm bề mặt lót) ta nhận được: 26 b/ Tính cho điều kiện khí tượng thời điểm (trường hợp lặng gió với t0=25oC) Áp dụng cơng thức Berliand cho trường hợp lặng gió: C ( x, y,0)   u1H1n M y2    Cx, y,0 exp  32   21nk1 k0 x  1n k1x 4k0x M  2  (1  n)  k1    H 1 n   x2  y2    (1  n)  k1  Khi lặng gió v10