אחד הפרמטרים המרכזיים בחישובי פיזור מזהמים הוא גובה השחרור האפקטיבי של המזהמים.H e

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "אחד הפרמטרים המרכזיים בחישובי פיזור מזהמים הוא גובה השחרור האפקטיבי של המזהמים.H e"

Ξενοκράτης Λειβαδάς
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 H e תמרה והגובה האפקטיבי עילוי אחד הפרמטרים המרכזיים בחישובי פיזור מזהמים הוא גובה השחרור האפקטיבי של המזהמים.H e גובה השחרור האפקטיבי מוגדר כסכום בין גובהה הפיסי של הארובה ) s H) ועילוי התמרה (H ). H e H s + H He תמרה והגובה האפקטיבי עילוי תמרה עילוי עילוי התמרה הוא תוצאה של מומנט אנכי הנגרם ממהירות הגזים היוצאים מן הארובה ומציפה הנובעת מהפרשי טמפרטורות בין גזי הפליטה לאוויר הסובב. חשיבות העילוי: הגובה האפקטיבי הוא הגובה בו משתמשים לחישובי הפיזור כאשר התוספת לגובה בגלל העילוי הינה משמעותית בהורדת ריכוזי המזהמים על פני הקרקע. 1

2 תמרה עילוי גובה עילוי תמרה הוא נתון בעייתי לקביעה תיאורטית בגלל מגוון הפרמטרים המשפיעים על העילוי: נתוני תפעול תחנת הכוח או המפעל מהירות יציאת גזי הפליטה, טמפ. גזי הפליטה, קוטר הארובה, גובהה הפיסי של הארובה. פרמטרים מטאורולוגיים מהירות הרוח בגובה הארובה ומעליה, טמפ. הסביבה, המפל האנכי של הטמפ. (יציבות אטמוספרית). פרמטרים טופוגרפיים חספוס פני השטח וטופוגרפית הסביבה. בעילוי התמרה שלבים בעילוי התמרה שלבים Initial Rise שלב התחלתי שבו התמרה נשלטת ע"י נתוני הפליטה מן הארובה. Final Rise שלב סופי שבו התמרה נשלטת ע"י הטורבולנציה האטמוספרית. Transitional Rise התמרה בשלב המעבר ממצב שבו נתוני הפליטה הם השולטים על תנועתה לבין המצב שבו הנתונים האטמוספריים שולטים..1..

3 לחישוב עילוי תמרה מודלים במהלך השנים פותחו מודלים רבים לחישוב עילוי תמרה. המודל הנפוץ הוא מודל.Briggs המודל מפריד בין עילוי במצבים יציבים ובין עילוי במצבים בלתי יציבים וניטרליים. המצב הניטרלי נכלל במצבים הבלתי יציבים. בכל אחד מן המצבים ישנה הפרדה המבוססת על נתוני התפעול ועל ערכו של מקדם שטף הציפה F.

4 - דוגמה תמרה עילוי לארובה קוטר פנימי של מ', לגזי הפליטה מהירות של 10 מ'/שניה וטמפרטורה של 47 K. מהירות הרוח בגובה הפליטה היא 5 מ'/ שניה והטמפרטורה 95 K. א. חשב את המרחק שבו מגיע העילוי לגובה המירבי. ב. חשב את גובה העילוי המירבי של התמרה. ג. חשב את גובה העילוי במרחק של 150 מ' מנקודת הפליטה בקטגוריה ניטרלית. חישוב עילוי תמרה ע"פפ Briggs שלבי רישום הנתונים. קביעת קטגוריית היציבות האטמוספרית ע"פ הנתונים. - חישוב פרמטר היציבות s - חישוב הערך: -½ 1.84 u s ואז ממשיכים בקביעת F קביעת מקדם שטף הציפה F. קביעת - X f המרחק מן המקור במורד הרוח שבו העילוי הוא מקסימלי. קביעת מערכת הנוסחאות המתאימה ולפיה חישוב h max ו- h עבור המרחק המבוקש. - דוגמה תמרה עילוי F g V r s ( Ts Ta T s ) א. חישוב F: 4

5 - דוגמה תמרה עילוי כיוון שנתונה קטגוריה D משתמשים במערכת הנוסחאות של Briggs עבור מצבים בלתי יציבים וניטרליים. קביעת :X f עבור :F>55 X f 119F 0.40 לכן, בהצבת הנתונים מקבלים: X f 697m העילוי המירבי הוא : h F u max 7 1 העילוי במרחק 150 מטר מנקודת הפליטה הוא: 1 h 1.6 F X u 1 - דוגמה תמרה עילוי לארובה קוטר פנימי של 4 מ', לגזי הפליטה מהירות של 15 מ'/ שניה וטמפרטורה של 500 K. מהירות הרוח בגובה הפליטה היא 5 מ'/ שניה והטמפרטורה 7 C. מפל הטמפרטורה (dt/dz) הוא C/m א. חשב את המרחק שבו מגיע העילוי לגובה המירבי. ב. חשב את גובה העילוי המירבי של התמרה. ג. חשב את גובה העילוי במרחק של 00 מ' מנקודת הפליטה. General calculation of plume rise 5

6 דוגמה פתרון תמרה עילוי רישום הנתונים. קביעת קטגוריית היציבות האטמוספרית ע"פ הנתונים -.E עבור מצבים יציבים :(E,F) - חישוב פרמטר היציבות s g dθ s T dz a u s 1 -חישוב הערך: ½ u s דוגמה פתרון תמרה עילוי קביעת מקדם שטף הציפה F. F g V r s ( Ts Ta ) T s.4 קביעת - X f המרחק מן המקור במורד הרוח שבו העילוי הוא מקסימלי עבור :F>55 m 4 /sec X X f f 119 F דוגמה פתרון תמרה עילוי קביעת מערכת הנוסחאות המתאימה עבור 415<Xf ולפיה חישוב hmax ו- h עבור המרחק המבוקש..6 h 00 m 1.6 F 1 X u 1 h max.4 F u s 1 6

7 פליטת מזהמים ממקור שטח אזור תעשיה מקור אזור בו מרוכזים מספר מקורות פליטה.. שהפליטה היא מגובה לחישוב הפיזור ממקור שטח משתמשים בנוסחת. כיוון שהפיזור בכיוון האופקי σמתייחס y לפיזור ממקור וכאן מדובר במקור, לכן הפיזור האופקי. פליטת מזהמים ממקור שטח אזור תעשיה בעל פיזור : כמקור מתייחסים אופקי התחלתי - y0 σ יש של הפיזור האופקי על בסיס S σ y S אורך צלע הריבוע במטרים. ע"פ σ קובעים את X y0 מתוך הגרפים. ממשיכים בחישובים לפי מקור כאשר σהוא y פונקציה של x+x y0 ו- σהוא z פונקציה של x. 7

8 פליטה ממקור שטח (אזור תעשיה) - דוגמה פליטת SO ממקור שטח - אזור תעשייתי רבוע שאורך צלעו 154 מ' היא 6 גר'/ שניה. הגובה האפקטיבי הממוצע ממקור זה הוא 0 מ'. חשב מה יהיה הריכוז הנמדד במרכז הריבוע הצפוני השכן כאשר הרוח דרומית, שמים מעוננים ורוח במהירות של.5 מ'/ שניה. הנח פיזור באזור עירוני. פליטה ממקור שטח - פתרון הדוגמה ריכוז נתונים: Q6 gr/sec S154 m He0 m u.5 m/sec קביעת קטגוריית היציבות האטמוספרית ע"פ נתוני השאלה: C חישוב σ y0 (הפיזור האופקי ההתחלתי) ע"פ הצבה ב-.1.. σ y 0 S 4. פליטה ממקור שטח פתרון הדוגמה לפי σ y0 קובעים את X y0 בקטגורית יציבות C ובאזור עירוני וזאת ע "י שימוש בגרפים של מקדמי הפיזור כפונקציה של המרחק מן המקור. X y0.5 km ממשיכים בחישוב לפי פליטה ממקור כאשר σהוא y פונקציה של X+X y0 ו- σהוא z פונקציה של. X. כלומר: X+X y0 ובמרחק של: C ע"פ הגרפים, בקטגוריה σמוצאים y 1.54 km ובמרחק של: C ע"פ הגרפים, בקטגוריה σמוצאים z.4.5 σ y σ z 8

9 פליטה ממקור שטח פתרון הדוגמה מציבים את כל הנתונים לעיל בנוסחת הפיזור הגאוסית עבור פליטה.6 H e Q σ z C( 154,0,0, H e ) e πσ σ u y z שחרור חד פעמי של מזהמים ארוע חמ"ס C הנוסחה עבור שחרור חד פעמי של מזהמים: Q T (π ) σ x σ y σ z עבור פיזור רגיל, הרוח היא זו שקובעת את הפיזור במישור. כאן למעשה בפיזור האופקי. את השפעת הרוח כגורם המשמעותי שחרור חד פעמי של מזהמים ה"בום" של השחרור החד פעמי של המזהמים הוא זה. שקובע את הפיזור האופקי והפיזור הוא.σ x של לכן בנוסחה את מהירות הרוח ויש : כיוון שאין גרפים או טבלאות לחישוב σ, x σ σ 9

10 שחרור חד פעמי של מזהמים דוגמה במפעל תרכובות ברום בבאר שבע התרחש בלילה בהיר ובמהירות רוח של מ'/שניה שחרור פתאומי של 100 ק"ג כלור. א. חשב את ריכוז הכלור בשכונת המגורים הקרובה המרוחקת 1 ק"מ מן המפעל. ב. מהו המרחק המקסימלי מהמפעל ממנו יש לפנות את התושבים במקרה של התרעה על סכנת התפוצצות בהנחה שריכוז הכלור המירבי הנסבל הוא 100 מיקרוגרם/מ. שחרור חד פעמי של מזהמים פתרון סעיף א' ריכוז הנתונים: u m/sec Q T 100,000 gr x1 km קביעת קטגורית היציבות האטמוספרית: F קביעת הסיגמות (אזור עירוני) σ x σ y σ z מציבים בנוסחה עבור שחרור חד פעמי: C ( π ) Q T σ σ σ x y z שחרור חד פעמי של מזהמים פתרון סעיף ב' בהנחה שריכוז הכלור המקסימלי הנסבל הוא 100µg/m נחשב את המרחק המקסימלי ממנו יש לפנות את התושבים במקרה של התרעה על ארוע חמ"ס Q T 100,000 gr C100x10-6 gr/m כיוון שרוצים לחשב מרחק, מניחים: σ x σ y σ z מציבים את כל הנתונים בנוסחה: C ( π ) Q T σ σ x y σ z 10

11 שחרור חד פעמי של מזהמים - פתרון C σ σ Q (π ) Q (π ) T σ T C שחרור חד פעמי של מזהמים - פתרון לפי הגרפים של כפונקציה של המרחק בקטגוריה F באזור עירוני מהם לסיגמה המחושבת. עבור: σ y x σ z x כיוון שיש, מנסים לקבל את ערך הריכוז ) (100µg/m ע"י פליטה ממקור קווי - כביש, ניתן להתייחס לכביש כאל כאשר של כל קטע כזה מתייחסים כמו למקור. של ניתן על כן לחשב את הריכוז ע"י תרומות כל הקטעים הנ"ל. ככל שהקטעים הנלקחים לחישוב יותר כך יהיה החישוב יותר. 11

12 אנו נשתמש בנוסחה פליטה ממקור קווי - כביש. לחישוב פיזור ממקור ייחודה של הנוסחה בכך שעוצמת המקור.(gr/m sec) (קצב הפליטה) נתון Φהיא הזווית שבין כיוון הרוח לבין הכביש. C He q σ z e π σ u sinφ z פליטה ממקור קווי - כביש הממשלה מתכננת הקמת בית חולים חדש במרחק 00 מ' מזרחית לכביש ראשי. חשב מה יהיו ריכוזי הפחמימנים בשעות אחה"צ ביום מעונן ורוח במהירות של 4 מ'/ שניה. הכביש נע בכוון צפון- דרום והרוח מערבית. בכביש זה נעים 8000 כלי רכב בשעה במהירות ממוצעת של 64 ק"מ/שעה. במהירות זו, קצב פליטת הפחמימנים הוא 0.0 גר'/שניה לכל מכונית. פליטה ממקור קווי - פתרון א. חישוב קצב הפליטה ליחידת מרחק: q 1

13 פליטה ממקור קווי - פתרון ב. קביעת קטגורית היציבות האטמוספרית ע"פ נתוני השאלה: ג. הצבת כל הנתונים בנוסחה: C C He σ z q e π σ u sinφ z מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m בדרך כלל כל כך ריכוזי המזהמים נמוכים שנוהגים לבטא אותם ביחידות של ppb, ppm,.ppt מזהמים הנמדדים או בצמוד של כלי רכב, לדוגמה פחמן חד חמצני יותר ומבוטא בד"כ הנפלט מכלי רכב, ריכוזם באחוזים. מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m ppm ( gr m ) 10 MW ppm ( µ gr m ) MW

14 מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m ppm ( mole ( mole m ) pollut ) air m 10 6 מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m ( mole m ) pollut gr m MM ( gr mole) מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m לגבי, חישוב מס' המולים למ"ק ) (mole/m נעשה ע"פ משוואת המצב של שהיא אחת המשוואות ביותר בכימיה. משוואה זו מתארת את מצב של גז אידיאלי ולכן נקראת 14

15 בגז אידיאלי מניחים שאין אינטראקציה בין מולקולות הגז וכן שהמולקולות הן נקודתיות ואינן תופסות נפח כלשהו.. משוואה זו לכן מתארת היטב גז ע"פ משוואת המצב: משמעות משוואת המצב: או: היחס PV/T עבור כמות של גז (לדוגמה, עבור מול אחד) הוא יחס ואינו תלוי בסוג הגז. עבור כמות של גז שוב יחס זה הוא אבל בעל ערך P V לכן ניתן לכתוב: n T. P V R n T P V n R T משמעות משוואת המצב: בטמפרטורה ולחץ קבועים, נפח של גז אידיאלי פרופורציוני לכמות הגז. בטבע למעשה קיים גז המתנהג בצורה אידיאלית. גז אידיאלי - גז שהתנהגות המשתנים המאפיינים אותו לחץ, נפח וטמפרטורה ניתנת לתיאור ע"י משוואת הגז האידיאלי. עבור גז אידיאלי כוחות משיכה או דחייה בין מולקולות או בין אטומי הגז. את הנפח שתופסות מולקולות הגז עצמן. pterchapter_06&folderideal_gas_law 15

16 The Ideal Gas Law PV / nt R or PV nrt An Ideal Gas is a gas that strictly obeys all the simple gas laws and has a molar volume at STP of.4141l. The blue cube is the volume occupied by 1 mol of ideal gas molecules at 0 C and 1 atm (.4 L). קבוע הגזים R מצטמצמת רק למשוואת חשיבות קבוע הגזים המצב של הגזים האידיאליים, אלא קבוע זה מהווה גורם חשוב בכל התופעות הקשורות של מערכות מולקולריות. למול למעשה לקבוע הגזים יש מימדים של מעלה. לקבוע הגזים R מימדים של אנרגיה למול מעלה PV nrt או : nt R PV PV nt Presure x Volume Temp. 16

17 מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m ניתן לרשום את משוואת המצב: n/vp/rt חישוב היחס עבור אוויר, נעשה בהנחה של לחץ אטמוספרי atm) 1) וטמפרטורה של 98ºK או.5ºC מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m ( mole liter) air 1( atm) moles liter ( liter atm mole deg) 98 K ( mole m ) air

18 מעברי יחידות גזים: ppm - gr/m ( gr m ppm MM pollut ) pollut לסיכום, מתקבל: 6 ( µ gr m ppm MM pollut ) pollut 40.9 דוגמאות מעברי יחידות גזים 500 µg/m SO 40µg/m NO 60 mg/m CO 117 ppb O 18

Σχετικά έγγραφα

תרגול 1 חזרה טורי פורייה והתמרות אינטגרליות חורף תשע"ב זהויות טריגונומטריות

תרגול 1 חזרה טורי פורייה והתמרות אינטגרליות חורף תשעב זהויות טריגונומטריות תרגול חזרה זהויות טריגונומטריות si π α) si α π α) α si π π ), Z si α π α) t α cot π α) t α si α cot α α α si α si α + α siα ± β) si α β ± α si β α ± β) α β si α si β si α si α α α α si α si α α α + α si