Download miễn phí Mô hình tính toán ô nhiễm không khí



MỤC LỤC
 
I. Phương trình cơ bản để tính nồng độ chất ô nhiễm trong khí quyển 1
II. Công thức xác định sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss 6
1. Công thức cơ sở 6
2. Diễn giải công thức mô hình Gauss cơ sở bằng phương pháp phân tích thứ nguyên 7
3. Sự biến dạng của mô hình Gauss cơ sơ 9
4. Hệ số khuyếch tán 11
5. Các cấp ổn định của khí quyển 12
III. Chiều cao hiệu quả của ống khói 14
IV. Sự lắng đọng bụi trong quá trình khuyếch tán khí thải từ các nguồn điểm cao 15
V. Tính toán khuyếch tán các chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao theo phương pháp BERLIAND M.E 17
1. Đối với khí và bụi nhẹ 18
2. Đối với bụi nặng cỡ hạt đồng chất 19
3. Khuyếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao trong điều kiện không gió 19
VI. Tính toán nồng độ trung bình của chất ô nhiễm trên mặt đất do các nguồn thải gây ra 20
VII. Xác định nồng độ tương đối tổng cộng trên mặt đất do nhiều nguồn điểm cao gây ra 22
 
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-15-mo_hinh_tinh_toan_o_nhiem_khong_khi.F5kSVmL9AO.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-50184/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Mô hình tính toán ô nhiễm không khí
I. Phương trình cơ bản để tính nồng độ chất ô nhiễm trong khí quyển
Khi mô tả quá trình khuyếch tán chất ô nhiễm trong không khí bằng mô hình toán học thì mức độ ô nhiễm không khí thường được đặc trưng bằng trị số nồng độ chất ô nhiễm phân bố trong không gian và biến đổi theo thời gian.
Trong trường hợp tổng quát, trị số trung bình của nồng độ ô nhiễm trong không khí phân bố theo thời gian và không gian được mô tả từ phương trình chuyển tải vật chất (hay là phương trình truyền nhiệt) và biến đổi hoá học đầy đủ như sau:
(1)
Trong đó:
C : Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí.
x,y,z: Các thành phần toạ độ theo trục Ox, Oy, Oz.
t : Thời gian.
Kx, Ky, Kz : Các thành phần của hệ số khuyếch tán rối theo các trục Ox, Oy Oz.
u,v,w : Các thành phần vận tốc gió theo trục Ox, Oy, Oz.
Wc : Vận tốc lắng đọng của các chất ô nhiễm
: Hệ số tính đến sự liên kết của chất ô nhiễm với các phần tử khác của môi
trường không khí.
: Hệ số tính đến sự biến đổi chất ô nhiễm thành các chất khác do những quá trình phản ứng hoá học xảy ra trên đường lan truyền.
Tuy nhiên pt (20) trên rất phức tạp và nó chỉ là một hình thức mô phỏng sự lan truyền ô nhiễm. Trên thực tế để giải phương trình này người ta phải tiến hành đơn giản hoá trên cơ sở thừa nhận 1 số điều kiện gần đúng bằng cách đưa ra các giả thuyết phù hợp với điều kiện cụ thể sau:
Nếu hướng gió trùng với trục Ox thì thành phần tốc độ gió chiếu lên trục Oy sẽ bằng 0, có nghĩa là v = 0.
Tốc độ gió thẳng đứng thường nhỏ hơn rất nhiều so với tốc độ gió nên có thể bỏ qua, có nghĩa là w = 0. Trong nhiều trường hợp, nếu xét bụi nhẹ thì Ws = 0 (trong trường hợp bụi nặng thì lúc đó ta sẽ cho Ws ¹0).
Nếu bỏ qua hiện tượng chuyển pha (biến đổi hoá học) của chất ô nhiễm cũng như không xét đến chất ô nhiễm được bổ sung trong quá trình khuyếch tán thì .
Như vậy sau các giả thiết và chấp nhận 1 số điều kiện gần đúng thì phương trình ban đầu được viết dưới dạng là:
(2)
Nếu giả sử rằng các hệ số là không đổi thì pt (2) được viết lại là :
(3)
Trong trường hợp không tính đến thành phần phi tuyến thì phương trình (3) được viết là: (4)
Ta thấy phương trình (4) là dạng phương trình truyền nhiệt 2 chiều. Tuỳ theo điều kiện ban đầu và điều kiện biên mà ta có các nghiệm giải tích khác nhau.
Để tìm nghiệm giải tích phương trình (4), đầu tiên xét bài toán truyền nhiệt 1 chiều có dạng sau:
, t = 0 (5)
Với điều kiện ban đầu :
: là một hàm liên tục
Đặt u(x, t) = X(x)T(t) vào phương trình truyền nhiệt ta được
hay (6)
Từ đó suy ra : (7)
(8)
Nghiệm của phương trình (7)
(Xem cách giải phương trình 7 trang 53 [7])
Nghiệm của phương trình (8)
Xem cách giải phương trình (8) trang 262 [6]
Khi đó nghiệm của phương trình vi phân (5) có dạng
(9)
là số thực bất kỳ .
Vì vậy ta chọn dấu dương của phương trình (9) và lập ra hàm số
(10)
Nếu các đạo hàm của phương trình (5) có thể tính được bằng cách vi phân thành phần dưới dấu tích phân của (10) thì có nghĩa phương trình (10) sẽ thoả mãn phương trình (5) hay phương trình (10) sẽ là nngiệm của phương trình (5).
Ngoài ra ta còn phải thoả mãn điều kiện ban đầu t = 0 . Khi đó ta có:
(11)
Sử dụng công thức tính tích phân Fourier ngược ta được
(12)
thay (12) vào (10) ta được
Xét tích phân I
Như vậy (13)
Đặt
Ta có (14)
Hàm số được gọi là nghiệm cơ sở của phương trình truyền nhiệt.
Hàm số này thoả mãn phương trình truyền nhiệt theo các biến (x,t) và có thể kiểm tra trực tiếp bằng cách lấy đạo hàm:
Vậy
Trở lại với phương trình lan truyền ô nhiễm 1 chiều () được viết lại với nguồn thải Q tại x = 0
(15)
Đặt thì nghiệm của phương trình (15) được viết lại là:
(16)
Đây là nghiệm cảu bài toán lan truyền ô nhiễm một chiều với nguồn thải Q. Cùng với điều kiện biên thì (Nồng độ ô nhiễm tại một điểm càng giảm khi điểm càng tiến xa khỏi chân nguồn thải )
Đối với bài toán hai chiều ta có phương trình tương tự
(17)
Đối với bài toán 3 chiều ta có:
(18)
Trong các công thức trên
Q – lương phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm tức thời, g hay kg.
II. Công thức xác định sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss
1. Công thức cơ sở
Lượng chất ô nhiễm trong luồng khói có thể được xem như tổng hợp của vộ số khói phụt tức thời, những khối phụt đó được gió mang đi và dần dần nở rộng ra khí ra xa ống khói giống như một ổ bánh mì được cắt ra thành nhiều lát mỏng và xếp chồng kề mép lên nhau (hình 1).
Lượng chất ô nhiễm trong từng lát mỏng trong luồng khói có thể được xem như nhau, tức là bỏ qua sự trao đổi chất từ lát này sang lát nọ kề bên nhau trên trục x. Từ cách lập luận đó, bài toán lan truyền chất ô nhiễm ở đây là bài toán hai chiều và do đó ta chọn công thức (17) để áp dụng cho trường hợp này:
c)
d)
a)
b)
u
Hình 1: Biểu đồ luồng khói bằng các khối phụt tức thời và liên tục
Nếu ta thiết lập sự cân bằng vật chất trong từng “lát” khói có bề dày 1m theo chiều x vá các chiều y, z là vô cực khi các lát khói chuyển động cùng với vận tốc gió u thì thời gian để từng lát đi qua khỏi ống khói là 1 m/u và do đó lượng chất ô nhiễm chứa trong “lát” khói sẽ là Q = M x 1/u
Ngoài ra, cấn lưu ý rằng bài toán hai chiều ở đây là chiều y và z thay vì cho chiều x và y trong công thức (17).
Khi đó công thức (17) sẽ trở thành :
(19)
Đặt :
(20)
(21)
(22)
Trong đó và - được gọi là hệ số khuyếch tán theo phương ngang và phương đứng, có thứ nguyên là độ dài bằng m.
Thay (20), (21), (22) vào (19) ta được:
(23)
Đây là công thức cơ sở của mô hình lan truyền chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss hay còn gọi là “mô hình Gauss” cơ sở
2. Diễn giải công thức mô hình Gauss cơ sở bằng phương pháp phân tích thứ nguyên
Công thức (23) còn có thể diễn giải bằng phương pháp phân tích thứ nguyên như sau:
Từ miệng ống khói chất ô nhiễm được gío mang đi theo trục x trùng với hướng gió với vận tốc bằng vận tốc gió u, m/s. Nếu lượng phát thải chất ô nhiễm M, g/s là không đổi theo thời gian thì mật độ của chất ô nhiễm trên tất cả các mặt cắt trực giao với trục gió (cũng là trục luồng khói) sẽ bằng M/u, g/m
Cường độ phát thải M = 4 đơn vị/s
u = 1 m/s u = 4 m/s
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
Khoảng cách dọc theo trục gió (x), m
Hình 2: Sơ đồ minh hoạ ảnh hưởng của vận tốc gió đến nồng độ chất ô nhiễm do nguồn phát thài liên tục và hằng số gây ra
Nếu giả thiết chất ô nhiễm không có phản ứng hoá học với không khí xung quanh tức không sản sinh ra cũng như không phân huỷ đi, thì mật độ chất ô nhiễm trên tất cả các mặt cắt trực giao với trục gió ở mọi khoảng cách x đều như nhau như thể hiện ở hình 2. Nhưng nồng độ chất ô nhiễm trong luồng khói thì giảm dần khi khoảng cách x tăng do có hiện tượng khuyếch tán theo phương ngang (trục y) và theo phương đứng (trục z) chính vì vậy mà luồng khói lan rộng ra xung quanh trục luồng. Càng ra xa khỏi trục luồng theo phương y và z theo phư

---