ecologia (Автосохраненный)2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Кафедра композиционных материалов и строительной экологии(наименование кафедры)

Лопес Мирко(фамилия, имя, отчество студента)

Институт С и А курс III группа 1270800.62 «Строительство»

(код и наименование направления подготовки/специальности)

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине Экология

На тему Оценка воздействия строительной деятельности(наименование темы)

на окружающую среду

Вариант 3

Отметка о зачёте(дата)

Руководитель ассистент М.В.Морозова(должность) (подпись) (и.о. фамилия)

(дата)

Архангельск2014

СОДЕРЖАНИЕ

1 Задача № 1...........................................................................................................................3

2 Задача № 2...........................................................................................................................7

3 Задача № 3.........................................................................................................................11

4 Задача № 4.........................................................................................................................13

5 Задача № 5.........................................................................................................................18

6 Задача № 6.........................................................................................................................21

7 Задача № 7.........................................................................................................................26

8 Задача № 8.........................................................................................................................33

9 Задача № 9.........................................................................................................................39

Список использованных источников.................................................................................43

2

1 ЗАДАЧА №1

Условие задачи:

рассчитать валовой выброс вредных веществ СО, СН и NOх от автомобилей по

территории города за год.

Годовой пробег, млн.км:

1) грузовой автомобиль с бензиновым двигателем, Lх=505,41;

2) грузовой автомобиль с дизельным двигателем, Lу=95,59;

3) автобусы с бензиновым двигателем, Lz=357,00;

4) автобусы с дизельным двигателем, Lw=50,00;

5) легковые автомобили, Lr=654,00.

Пробеги внутри перечисленных групп автомобилей распределяются

пропорционально структуре парка. Легковые автомобили с рабочим объемом

двигателя менее 1,3 л – 24%, от 1,3 до 1,8 л – 65%, с объемом более 1,8 л - 11%.

Грузовые автомобили с бензиновым двигателем грузоподъемностью от 0,5 до 2 т –

18%, от 2 до 5 т – 68%, от 5 до 8 т – 11%, свыше 8 т – 3%. Грузовые автомобили с

дизельным двигателем грузоподъемностью от 2 до 5т – 4%, от 5 до 8 т – 5%, от 8 до

16 т – 76%, свыше 16 т – 15%. Автобусы с бензиновым двигателем особо малого

класса габаритной длиной менее 5 м – 2%, малого класса от 6 до 7,5 м – 15%,

среднего класса от 8 до 9,5 м – 63% (в том числе маршрутные 50% от общего

количества автобусов данного класса, большого класса от 10,5 до 12м – 20% (из них

все маршрутные). Автобусы с дизельным двигателем все маршрутные, в том числе

среднего класса – 1%, большого – 44%, особо большого – 55%.

По результатам расчетов сделать выводы:

1) Какая группа автомобилей дает наибольший вклад в загрязнение

атмосферы по сумме все компонентов.


атмосферы по СО.


атмосферы по NOx.

3

Решение.

В общем виде расчет массы вредных выбросов, поступающих в атмосферный

воздух, рассчитывают по формуле (1)

M i=∑i∑k∑g

mikg · Likg ·ПК ikg ,т (1)

гдеMi – масса i-го вредного вещества;

k – количество класса автомобилей в данной группе;

g – количество типов двигателей, использованных в данном классе;

mikg – пробеговый выброс i-го вредного вещества автомобилей k-го класса с

двигателем g-го типа по городу или вне населенного пункта, г/км;

ПКikg – произведение коэффициентов влияния, влияющие на факторы выбросов i-го

вредного вещества автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа.

По действующей методике для отдельных групп автомобилей существуют

различные коэффициенты влияния. В результате этого исходная формула имеет

следующие виды:

а) для легковых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа:

M ikg=mikg · Lkg · krig · k tig ,т (2)

гдеmikg – пробеговый выброс i-го вредного вещества автомобилей k-го класса с

двигателем g-го типа по городу или вне населенного пункта, г/км;

Lkg – пробег легковых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа по территории

населенного пункта или вне его, млн км;

krig – коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ

легковыми автомобилями при движении по территории населенного пункта;

ktig – коэффициент, учитывающий влияние технологического состояния легковых

автомобилей;

б) для грузовых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа:

M ikg=mikg · Lkg · krig · k tig · k nig ,т (3)

гдеknig – коэффициент, учитывающий изменения пробегового выброса от

уровня использования грузоподъемности и пробега;

в) для автобусов k-го класса с двигателем g-го типа использующихся на

перевозке:

M ikg=mikg · Lkg · krig · k tig · k nig ,т (4)4

Определим массу выбросов оксида углерода СО в атмосферный воздух.

Результаты занесем в таблицу 1.

Таблица 1 - Выбросы СО в атмосферу

Вид транспорта

Объем двигателя

mikg, г/км

L, млн.км

% Krig Ktig Knig MikgГрузоподъемность

Габаритные размеры

Легковые автомобили,

бензин

менее 1,3 м 11,4 654,00 24 0,87 1,75 - 2724,276

1,3 - 1,8 м 13 654,00 65 0,87 1,75 - 8413,792

свыше 1,8 м 14 654,00 11 0,87 1,75 - 1533,401

Грузовые автомобили,

бензин

0,5 - 2 т 22 505,41 18 0,89 2 0,68 2422,523

2 -5 т 52,6 505,41 68 0,89 2 0,68 21881,0125 - 8 т 73,2 505,41 11 0,89 2 0,68 4925,797

свыше 8 т 97,8 505,41 3 0,89 2 0,68 1794,869

Грузовые автомобили,

дизель

2 -5 т 2,8 95,59 4 0,95 1,6 0,68 11,0665 - 8 т 3,2 95,59 5 0,95 1,6 0,68 15,8088 - 16 т 3,9 95,59 76 0,95 1,6 0,68 292,849

свыше 16 т 4,5 95,59 15 0,95 1,6 0,68 66,691

Автобус, бензин (прочие)

менее 5 м 13,5 357,00 2 0,89 2 0,7 120,102

6 - 7,5 м 44 357,00 15 0,89 2 0,7 2935,8258 - 9,5 м 67,1 357,00 31,5 0,89 2 0,7 9401,980

Автобус, бензин (маршрут)

8 - 9,5 м 67,1 357,00 31,5 0,89 2 0,9 12088,26010,5 - 12 м 104 357,00 20 0,89 2 0,9 11895,811

Автобус, дизель8 - 9,5 м 4,5 50,00 1 0,95 1,6 0,89 3,044

10,5 - 12 м 4,9 50,00 44 0,95 1,6 0,89 145,832свыше 12 м 5 50,00 55 0,95 1,6 0,89 186,010

Аналогично рассчитываем массу выбросов СН и NOх и по результатам

расчетов составляем таблицу 2.

Таблица 2 - Суммарные выбросы вредных веществ в атмосферу

Группы и класссы

АТС

Выброс СО Выброс CH Выброс Nox CO+CH+Nox

т % т % т % т %

Легковые с бензиновым ДВС рабочим органом

Менее 1,3 2724,276 3,86 448,805 5,69 193,846 3,57 3366,927 4,3713 -1.8 8413,792 11,93 1504,922 19,08 605,767 11,16 10524,481 14,051,8-3.5 1533,401 2,17 274,269 8,90 184,526 3,40 1992,196 4,82

Итого 12671,469 17,96 2227,996 33,67 984,139 18,13 15883,604 23,25

Грузовые с бензиновым ДВС грузоподъемностью

0,5-2,0 т 2422,523 2,37 418,586 3,66 125,196 1,59 2966,305 2,54

2,0-5,0 т 21881,012 21,36 2185,948 19,09 927,737 11,77 24994,697 17,415,0-8,0 т 4925,797 4,81 413,798 3,61 270,724 3,43 5610,319 3,95

8,0 т и более 1794,869 1,75 168,255 1,47 80,254 1,02 2043,378 1,41

Итого 31024,201 30,29 3186,587 27,83 1403,911 17,81 35614,699 25,31

5

Продолжение таблицы 2

Грузовые с дизельным ДВС грузоподьемностью

2,0-5,0 11,066 0,01 6,243 0,07 23,653 0,40 40,962 0,16

5,0-8,0 15,808 0,02 9,222 0,11 41,104 0,70 66,134 0,28

8,0-16,0 292,849 0,38 172,529 2,02 734,399 12,49 1199,777 4,97

Более 16,0 66,691 0,09 38,308 0,45 177,398 3,02 282,397 1,18

Итого 386,414 0,51 226,302 2,65 976,554 16,61 1589,270 6,59

Авботусы с бензиновым ДВС (прочие)

менее 5 м 120,102 0,17 28,343 0,35 11,337 0,20 159,782 0,24

6,0-7,5 м 2935,825 4,08 249,225 3,10 172,898 3,12 3357,948 3,44

8,0-9,5 м 9401,980 13,07 769,664 9,57 589,272 10,65 10760,916 11,10

Итого 12457,907 17,32 1047,232 13,03 773,507 13,98 14278,646 14,78Авботусы с бензиновым ДВС (маршрутные)

8,0-9,5 м 12088,260 16,81 839,634 10,44 782,764 14,15 13710,658 13,8010,5-12,0 м 11895,811 16,54 820,975 10,21 522,094 9,43 13238,880 12,06

Итого 23984,071 33,35 1660,609 20,66 1304,858 23,58 26949,538 25,86Авботусы с дизельным ДВС (маршрутные)

8,0-9,5 м 3,044 0,01 1,258 0,02 3,893 0,09 8,195 0,1110,5-12,0 м 145,832 0,25 63,246 0,95 188,232 4,13 397,310 1,78Более 12,0 186,010 0,31 79,057 1,19 258,819 5,68 523,886 2,39

Итого 334,886 0,57 143,561 2,17 450,944 9,89 929,391 4,21

Всего выбросов вредных веществ

80858,948 100 8492,287 100 5893,913 100 95245,148 100,00

Выводы:

1) По сумме всех компонентов наибольший вклад в загрязнение атмосферы

дают Грузовые с бензиновым ДВС – 35614,699т.

2) По загрязнению атмосферы оксидом углерода СО наибольший вклад дают

Грузовые с бензиновым ДВС - 31024,201т.

3) По загрязнению атмосферы оксидом азота NОх наибольший вклад дают

Грузовые с бензиновым ДВС –1403,911т.

6

2 ЗАДАЧА №2


рассчитать снижение годового валового выброса вредных веществ от

автотранспорта в случае строительства объездной дороги.

Снижение пробегов по территории города составляет 85% прогнозируемых

пробегов по объездной дороге.

Годовой пробег, млн.км:

1) грузовой автомобиль с бензиновым двигателем, Lх=118,40;

2) грузовой автомобиль с дизельным двигателем, Lу=76,50;

3) автобусы с бензиновым двигателем, Lz=27,00;

4) автобусы с дизельным двигателем, Lw=12,10;

5) легковые автомобили, Lr=11,80.

Пробеги внутри перечисленных групп автомобилей распределяются

пропорционально структуре парка. Легковые автомобили с рабочим объемом

двигателя менее 1,3 л – 24%, от 1,3 до 1,8 л – 65%, с объемом более 1,8 л - 11%.

Грузовые автомобили с бензиновым двигателем грузоподъемностью от 0,5 до 2 т –

18%, от 2 до 5 т – 68%, от 5 до 8 т – 11%, свыше 8 т – 3%. Грузовые автомобили с

дизельным двигателем грузоподъемностью от 2 до 5т – 4%, от 5 до 8 т – 5%, от 8 до

16 т – 76%, свыше 16 т – 15%. Автобусы с бензиновым двигателем особо малого

класса габаритной длиной менее 5 м – 2%, малого класса от 6 до 7,5 м – 15%,

среднего класса от 8 до 9,5 м – 63% (в том числе маршрутные 50% от общего

количества автобусов данного класса, большого класса от 10,5 до 12м – 20% (из них

все маршрутные). Автобусы с дизельным двигателем все маршрутные, в том числе

среднего класса – 1%, большого – 44%, особо большого – 55%.

Решение.

Выбросы СО, СН и NOх для движении по городу были рассчитаны в задаче №1

(таблица 2).

Рассчитаем выбросы вредных веществ для движения по объездной дороге

аналогично движению по городу. Результаты расчета сведем в таблицу 3.

7

Таблица 3 - Суммарные выбросы вредных веществ по объездной дороге

Группы и класссы

АТС

Выброс СО Выброс CH Выброс NOx CO+CH+NOx

т % т % т % т %

Легковые с бензиновым ДВС рабочим органом

Менее 1,3 23,789 0,29 5,029 0,43 6,514 0,41 35,332 0,38

13 -1.8 73,824 0,90 17,027 1,47 20,709 1,31 111,560 1,23

1,8-3.5 13,629 0,17 3,074 0,27 5,192 0,33 21,895 0,25

Итого 111,242 1,35 25,130 2,17 32,415 2,05 168,787 1,86

Грузовые с бензиновым ДВС грузоподъемностью

0,5-2,0 т 440,562 8,20 64,468 8,53 29,986 2,91 535,016 6,55

2,0-5,0 т 2879,753 53,62 333,276 44,09 221,166 21,43 3434,195 39,71

5,0-8,0 т 722,676 13,46 85,016 11,25 69,809 6,76 877,501 10,498,0 т и более

243,951 4,54 25,448 3,37 20,229 1,96 289,628 3,29

Итого 4286,942 79,82 508,208 67,24 341,190 33,06 5136,340 60,04

Грузовые с дизельным ДВС грузоподьемностью

2,0-5,0 8,323 0,12 3,907 0,40 17,313 1,29 29,543 0,60

5,0-8,0 10,820 0,15 7,326 0,74 28,542 2,12 46,688 1,01

8,0-16,0 202,420 2,89 129,908 13,19 510,120 37,92 842,448 18,00

Более 16,0 44,945 0,64 27,471 2,79 123,264 7,92 195,680 3,78

Итого 266,508 3,81 168,612 17,11 679,239 49,25 1114,359 23,39

Авботусы с бензиновым ДВС (прочие)

менее 5 м 4,536 0,05 1,391 0,10 1,447 0,08 7,374 0,08

6,0-7,5 м 136,080 1,40 15,001 1,10 13,567 0,73 164,648 1,08

8,0-9,5 м 404,838 4,17 53,416 3,91 46,726 2,51 504,980 3,53

Итого 545,454 5,62 69,808 5,11 61,740 3,31 677,002 4,68Авботусы с бензиновым ДВС (маршрутные)

8,0-9,5 м 404,838 4,17 53,416 3,91 46,726 2,51 504,980 3,5310,5-12,0 м 468,720 4,83 40,002 2,93 34,371 1,84 543,093 3,20

Итого 873,558 9,00 93,418 6,84 81,097 4,35 1048,073 6,73Авботусы с дизельным ДВС (маршрутные)

8,0-9,5 м 0,434 0,00 0,232 0,01 0,784 0,03 1,450 0,0210,5-12,0 м 20,274 0,17 11,046 0,67 77,624 3,45 108,944 1,43Более 12,0 26,066 0,22 13,808 0,84 101,342 4,50 141,216 1,85

Итого 46,774 0,40 25,086 1,52 179,750 7,98 251,61 3,30

Всего выбросов вредных веществ

6130,478 100,00 890,262 100,00 1375,431 100,00 8396,171 100,00

Сравним результаты расчетов таблиц 2 и 3, используя таблицу 4.

8

Таблица 4 - Сравнение результатов выброса вредных веществ в атмосферу

Виды АТСВыброс СО Выброс СН Выброс NOx CO+CH+NOx

Город Объезд Город Объезд Город Объезд Город Объезд

Всего легковых

автомобилей12671,469 111,242 2227,999 25,130 984,139 32,415 15883,604 168,787

Всего грузовых с

бензиновым двигателем

31024,201 4286,942 3186,587 508,208 1403,911 341,190 35614,699 5136,340

Всего грузовых с дизельным двигателем

386,414 266,508 226,302 168,612 976,554 679,239 1589,270 1114,359

Всего автобусов с бензиновым двигателем

(прочие)

12457,907 545,454104

7,23269,808 773,507 61,740 14278,646 677,002

Всего автобусов с бензиновым двигателем

(маршрутные)

23984,071 873,558 1660,609 93,418 1304,858 81,097 26949,538 1048,073

Всего автобусов с дизельным двигателем

(маршрутные)

334,886 46,774 143,561 25,086 450,944 179,750 929,391 251,61

Всего выбросов 80858,948 6130,478 8492,287 890,262 5893,913

1375,431

95245,148 8396,171

Всего выбросов на

окружной дороге после ее заполнения

на 85%

5210,906 756,723 1169,116 7136,745

Всего выбросов в

городе после снижения

выбросов на 85%

12128,842 1273,843 884,087 14286,772

Суммарный выброс в

городе и на окружной

дороге

17339,748 2030,566 2053,203 21423,517

Всего выбросов по городу без

строительства объездной

дороги

80858,948 8492,287 5893,913 95245,148

Изменение выбросов

всего63519,20 6461,721 3840,71 73821,631

9

Вывод:После строительства объездной дороги значительно снижается валовый

выброс оксида углерода (CO) и суммарный выброс вредных веществ (CO+CH+NOх).

Также снижается валовый выброс углеводорода (CH) и оксидов азота (NOх).

10

3 ЗАДАЧА №3


определить размеры платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный

воздух при следующих значениях нормативов платы:

1) для сернистого ангидрида при выбросах в пределах лимита 30 руб/т, сверх

лимита – 140 руб/т;

2) для оксида углерода при выбросах в пределах лимита 0,3 руб/т, сверх

лимита – 1,5 руб/т;

3) для оксида азота при выбросах в пределах лимита 25 руб/т, сверх лимита –

120 руб/т;

4) для серной кислоты при выбросах в пределах лимита 15 руб/т, сверх лимита

– 70 руб/т.

Таблица 5 – Данные задачи

Сернистый

ангидрид

Оксид углерода Оксид азота Серная кислота

лимит факт лимит факт лимит факт лимит факт

4120 4020 3820 4320 1320 1320 140 170

Решение.

Размеры платы предприятия за выброс j-го загрязняющего вещества в пределах

установленных лимитов выбросов П1j(руб.) определяется по формулам (5;6):

1) если Мфj< Мл

j, то П1j= Р1

j Мфj, руб.; (5)

2) если Млj< Мф

j, то П1j= Р1

j Млj, руб., (6)

гдеМфj – фактический выброс предприятием j-го загрязняющего вещества, т;

Млj– лимит выброса предприятием j-го загрязняющего вещества, т;

Р1j– норматив платы предприятия за выброс j-го загрязняющего вещества в

пределах установленных лимитов выбросов, руб./т.

Размер платы предприятия за выброс j-го загрязняющего вещества сверх

установленного лимита выброса П2j(руб.) определяется по формуле (7):

П2j= Р1

j(Мфj- Мл

j), руб. (7)

Расчет платы за выброс вредных веществ сведен в таблицу 6.

11

Таблица 6 – Плата за выброс вредных веществ

Исходные и расчетные показателиСернистый ангидрид

Оксид углерода

Оксид азотаСерная кислота

1. Расчет платы за выброс в пределах лимита

Норматив платы, руб./т 30 0,3 25 15

Фактический выброс в пределах лимита, т 4020 3820 1320 140

Размер платы, руб 120600 1146 33000 2100

2. Расчет платы за выбросы превышающие лимит

Норматив платы, руб./т 140 1,5 120 70

Превышение лимита, т 0 500 0 30Размер платы, руб 0 750 0 2100

3. Размер платы за выброс каждого вещества, руб

120600 1896 33000 4200

Общий размер платы предприятия за выбросы в атмосферу, руб

159696

12

4 ЗАДАЧА № 4


на товарно-сырьевой бирже предлагается 5 сортов углей по одной цене – 1

руб./ГДж.

Требуется определить наиболее выгодный вариант обеспечения предприятия

топливом.

В предыдущем периоде предприятие использовало топливо соответствующее

номеру варианта. Соответственно лимит выбросов в атмосферу на текущий период

выданы были из расчета использования этого сорта топлива.

Нормативные платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу воздух

составляют:

1) твердые частицы (пыль нетоксичная)

при выбросах в пределах лимита 0,05 руб./т;

при выбросах сверх лимита 0,12 руб./т;

2) оксиды серы

лимит 30 руб./т;

сверх лимита 140 руб./т;

3) оксиды углерода

лимит 0,3 руб./т;

сверх лимита 1,5 руб./т;

4) оксид азота

лимит 25 руб./т;

сверх лимита 120 руб./т.

Котельная предприятия не оборудована золоуловителем и другими какими-

либо устройствами, снижающими выбросы вредных веществ в атмосферу.

Доля серы, связываемой золой, принимается для кузнецких и печерских углей –

0,1; для канско-ачинских и подмосковных – 0,2.

Угольные бассейны 16-20.

13

Таблица 7 – Данные задачи

Потребность

Тип топки

Коэффициент избытка

воздуха а

Доля твердых частиц в уносе Х

Количество СО на

ед.теплотыKсо, кг/ГДж

Потери теплоты от неполноты

сгорания q4, %

5450 4 1,3 0,0019 2,0 3,5

Таблица 8 – Характеристика топлива

Подмосковный, Скопинское, ш. N 53

Подмосковный, Новомосковск уголь,

ш.Дубовская

Кузнецкий (откр.добыча), разрез Киселевский

А,%

S , %

V0, при а=1

Q1, МДж/к

г

А,%

S , %

V0, при а=1

Q1, МДж/к

гА,%

S , %

V0, при а=1

Q1, МДж/к

г36,1

7,70 2,83 10,34 35,9 5,3 3,11 10,97 7,4 0,4 7,58 27,63

Кузнецкий (откр.добыча), разрез Черниговский

канско-Ачинский, Баран-датское месторождение

А,%

S , %

V0, при а=1

Q1, МДж/к

г

А,%

S , %

V0, при а=1

Q1, МДж/к

г17,1

0,4 6,59 23,68 4,4 0,2 4,38 14,86

По результатам расчета определить следующие данные:

1) сорт наиболее выгодного для предприятия угля;

2) уменьшение расходов предприятия при переходе на наиболее выгодный

вариант;

3) сорт наиболее невыгодного варианта;

4) разницу в расходах предприятия по наиболее выгодному и наиболее

дорогому варианту.

Решение.

Годовая потребность рассчитывается по формуле (8):

В= затратынатопливоQ1

, т(8)

Выбросы вредных веществ Птв (т/год) рассчитывается по формуле (9):

Птв=0,01 ∙В ∙ A r ∙ x, (9)

где В – расход топлива, т/год;

14

Аr– зольность топлива, %;

х – коэффициент, характеризующий условия сгорания.

Количество оксидов серы Пso (в пересчете на SO2) определяется по уравнению

(10):

П so=0,02∙ В∙ Sr ∙(1−N so),(10)

гдеSr – содержание серы в топливе, %;

Nso – доля оксидов серы, связываемая золой.

Выброс оксида углерода ПСО рассчитывается следующим образом (11):

П с o=0,001∙В ∙Q1 ∙ K co ∙(1−0,01∙ q4), (11)

где Q1 – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

Ксо – количество оксида углерода на единицу теплоты, выделяющейся при горении

топлива, кг/ГДж;

q4 – потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %

Оксиды азота Ппо рассчитывается по формуле (12):

П пo=0,0002∙ В∙V 0 ∙ a∙ (1−0,01 ∙ q4), (12)

гдеV0 – объем продуктов сгорания топлива при коэффициенте избытка воздуха (а)

равном 1 м3/кг;

а – коэффициент избытка воздуха.

Пример расчета для первого бассейна.

B= 545010,34

=527,08т.

Птв=0,01 ∙527,08 ∙36,1∙0,0019=0,36152т/год;

П SO=0,02 ∙527,08 ∙7,7∙ (1−0,2 )=64,93626т/год

ПCO=0,001 ∙527,08 ∙10,34 ∙2,0∙ (1−0,01∙3,5 )=10,52т/год

П NO=0,0002∙2,83 ∙1,3 ∙527,08 ∙ (1−0,01∙3,5 )=0,37425т/год

Результаты расчета сведем в таблицу 9.

15

Таблица 9 – Результаты расчетов

Рассматриваемые сорта углей 16 17 18 19 20

Затраты на топливо, руб. 5450 5450 5450 5450 5450

Годовая потребность в натуральном исчислении «В», т

527,08 496,81 197,25 230,15 366,76

Выброс вредных веществ, т/год

Твердые частицы Птв 0,36152 0,33887 0,02773 0,07478 0,03066

Оксиды серы Пso 64,93626 42,12949 1,42020 1,65710 1,17363

Оксид углерода Псо 10,51851 10,51851 10,51853 10,51841 10,51860

Оксиды азота Ппо 0,37425 0,38766 0,37513 0,38054 0,40305

Выброс вредных веществ в пределах лимитов, т/годТвердые частицы Птв 0,03066 0,03066 0,02773 0,03066 0,03066

Оксиды серы Пso 1,17363 1,17363 1,17363 1,17363 1,17363


Оксиды азота Ппо 0,37425 0,38766 0,37513 0,38054 0,40305

Выброс вредных веществ сверх лимитов, т/годТвердые частицы Птв 0,33086 0,30821 0 0,04412 0

Оксиды серы Пso 63,76263 40,95586 0,24657 0,48347 0

Оксид углерода Псо 0 0 0 0 0

Оксиды азота Ппо 0 0 0 0 0

Плата за выброс вредных веществ в пределах лимитов, рубТвердые частицы Птв 0,00153 0,00153 0,00139 0,00153 0,00153

Оксиды серы Пso 35,20890 35,20890 35,20890 35,20890 35,20890


Оксиды азота Ппо 9,35625 9,69150 9,37825 9,51350 10,07625

Плата за выброс вредных веществ сверх лимитов, рубТвердые частицы Птв 0,03970 0,03698 0 0,00529 0

Оксиды серы Пso8926,768

25733,82040 34,51980 67,68580 0

Оксид углерода Псо 0 0 0 0 0

Оксиды азота Ппо 0 0 0 0 0

Общий размер платы предприятия за выбросы в атмосферу ,руб

8974,5301

5781,9148 82,2639 115,5705 48,4423

Полные расходы пред- приятия, руб 14424,53 11231,91 5532,26 5565,57 5498,44

Сорт наиболее выгодного для предприятия угля (№ по табл.хар -к)

20

Уменьшение расходов предприятия при переходе на наиболее выгодный

вариант, руб.

8926,808 5733,857 34,519 67,691 0

Сорт наиболее невыгодного (дорогого) вариант (№ по табл. ха-

рактеристик углей)16

16

Разница в расходах предприятия по наиболее выгодному и наиболее

дорогому вариантам, руб.8926,808

Выводы:

1) Сорт наиболее выгодного для предприятия угля – угольный бассейн №20

(канско-Ачинский, Баран-датское месторождение):

2) Уменьшение расходов предприятия при переходе на наиболее выгодный

вариант: для угольного бассейна №16 -8926,808 руб,для угольного бассейна

№17 -5733,857 руб,для угольного бассейна №18 -34,519 руб,для угольного

бассейна №19 -67,691 руб;

3) Сорт наиболее невыгодного варианта – угольный бассейн № 16

(Подмосковный, Скопинское, ш. N 53);

4) Разница в расходах предприятия по наиболее выгодному и наиболее

дорогому варианту-8926,808 руб.

17



оценить срок исчерпания природного ресурса, если известен уровень добычи

ресурса в текущем году, а потребление ресурса в последующие годы будет возрастать

с заданной скоростью прироста ежегодного потребления.

Рассчитать время исчерпания ресурсов.

По результатам расчетов ответить на вопросы:

1) Дайте общую характеристику природным ресурсам.

2) Какое значение для развития цивилизации имеют запасы полезных

ископаемых?

Решение.

Таблица 10 – Исходные данные

РесурсЗапас ресурса Q,

млрд. т.Добыча ресурса q,

млрд.т./год

Прирост объема потребления

ресурса ТР, % в год

Золото 423,21 4,41 5,81

Для расчета пользуемся формулой суммы членов ряда геометрической

прогрессии (13):

Q=((1+ TP

100 )t

−1)⋅qTP

100 , (13)

гдеQ – запас ресурсов;

q – годовая добыча ресурсов;

TP – прирост потребления ресурса;

t – число лет.

Логарифмирование выражения для Q дает следующую формулу для расчета

срока исчерпания ресурса (14):

t=ln(Q⋅TP

q⋅100+1)

ln(1+ TP100 )

. (14)

18

Расчет срока исчерпания ресурса:

лет.

Вывод.

Природные ресурсы - объекты, процессы и условия природы, используемые

обществом для удовлетворения материальных и духовных потребностей людей.

Природные ресурсы подразделяются на:

- возместимые и невозместимые;

- возобновимые и невозобновимые;

- заменимые и незаменимые;

- восстановимые и невосстановимые.

Природные ресурсы включают: полезные ископаемые, источники энергии,

почву, водные пути и водоемы, минералы, леса, дикорастущие растения, животный

мир суши и акватории, генофонд культурных растений и домашних животных,

живописные ландшафты, оздоровительные зоны и т.д.

Человек научился использовать природные ресурсы себе на благо, но открытия

новых возможностей использования природных ресурсов - бесконечны.

Рациональное природопользование предполагает разумное освоение

природных ресурсов, предотвращение возможных вредных последствий человеческой

деятельности, поддержание и повышение продуктивности и привлекательности

природных комплексов и отдельных природных объектов.

Чистое золото — мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок

некоторым изделиям из золота, например, монетам придают примеси других

металлов, в частности, меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото

обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением.

Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³

(шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по

плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, рения, платины, нептуния и

плутония. Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые

технологические процессы — например, промывка на шлюзах, — могут обеспечить

высокую степень извлечения золота из промываемой породы.19

Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю

220—250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя).

Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной

до ~0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и

в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в

дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в

проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м.

Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129

К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3 при

температуре плавления. Жидкое золото довольно летуче, и активно испаряется

задолго до температуры кипения.

Линейный коэффициент теплового расширения — 14,2·10-6 К−1 (при 25 °C).

Теплопроводность — 320 Вт/м·К, удельная теплоёмкость — 129 Дж/(кг·К), удельное

электрическое сопротивление — 0,023 Ом·мм2/м.

Электроотрицательность по Полингу — 2,4. Энергия сродства к электрону

равна 2,8 эВ; атомный радиус 0,144 нм, ионные радиусы: Аu+ 0,151 нм

(координационное число 6), Аu3+ 0,082 нм, 0,099 нм

20

6 ЗАДАЧА №6


сделать прогноз общей численности населения и естественного прироста через

100 лет при заданном СКР (среднее число детей, которое рождает женщина в течении

жизни).

Сделать вывод о тенденции изменения численности и состава населения, о

влиянии на природу в заданной стране и решению экологических вопросов.

Дано.

Страна – Колумбия

СКР = 4,30

∆СКР = -0,14

Национальный доход 740 $

Исходный состав населения (табл.11)

Таблица 11 – Исходный состав населения.

Возрастной интервал.

лет. 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70

Численность

населения. тыс. чел.

15 13 11 8 6 4 3

Считается, что женщин и мужчин в стране 50% на 50%;

Рассчитаем количество детей:

СКР·11:2=4,3·11:2=23,65 тыс. чел

В ближайшие 10 лет умерло 3 тыс. чел

Общая численность населения:

23,65+15+13+11+8+6+4= 80,65 тыс. чел.

Общий коэффициент рождаемости (15):

ОКР=количестводетей

средняя численностьнаселения·1000, (15)

ОКР=23,6580,65

·1000= 293,24 тыс. чел.

Общий коэффициент смертности (16):

21

ОКС=количество умерших

средняя численностьнаселения·1000, (16)

ОКС=3

80,65·1000= 37,19 тыс. чел.

Естественный прирост:

ЕПр=ОКР-ОКС (17)

ЕПр=293,24 – 37,19 = 256,05 тыс. чел.

Рассчитаем эти же данные за следующие 10 лет:

В следующие 10 лет СКР составляет:

СКР + △СКР = 4,3-0,14 = 4,16

Количество детей:

СКР·13:2=4,16∙13:2= 27,04 тыс. чел

В ближайшие 10 лет умерло 4 тыс. чел.

Общая численность населения:

27,04+23,65+15+13+11+8+6 = 103,69 тыс. чел.

Общий коэффициент рождаемости рассчитывается по формуле (15):

ОКР=27.04103.69

·1000 = 260,77тыс. чел.

Общий коэффициент смертности рассчитывается по формуле (16):

ОКС=4

103.69·1000 = 38,57тыс. чел.

Естественный прирост рассчитывается по формуле (17):

ЕПр=260,77-38,57 = 222,20тыс. чел.

Данные по расчету естественного прироста за 100 лет сводим в таблицу 12.

22

Таблица 12 – Естественный прирост за 100 лет

Графики зависимости общей численности населения от времени и ЕПр от

времени представлены на рисунках 1 и 2 соответственно.

Рисунок 1 – График зависимости общей численности населения от времени в годах

23

Рисунок 2- График зависимости ЕПр от времени в годах

Рисунок 3 – Половозрастная пирамида

24

Таблица 13 – Состав населения

ВозрастСостав населения, %

Исходный Через 100 лет

0 – 2015+13

60∙100=46,67

120 ,64+86 ,29520 ,84

∙100=39,73

20 – 6011+8+6+4

60∙100=48,33

83 ,83+79.37+54.27+50.56520 ,84

∙100=51,46

60 - 703

60∙100=5

45.88520 ,84

∙100=8,81

Выводы: численность населения Колумбии за 100 лет уменьшится в 1,17 раза.

Изменение состава населения: дети – количество уменьшилось, работающие –

количество увеличилось, пенсионеры – количество увеличилось.

Исходный национальный доход: 740$.

Национальный доход через 100 лет -740 ∙ 1,17 =865,8$.

Государство будет выделять деньги на решение экологических проблем.

25



проверить возможность размещения приемных отверстий систем приточной

вентиляции в точках с координатами А(0;0) и Б(0;L/4). Результаты представлены в

таблице 14.

Для этого рассчитывается концентрация веществ в этих точках.

Необходимым условием является выполнение соотношения:

С А+Сф≤0,3 ПДКрз (18)

СБ+Сф≤0,3ПДКрз (19)

Определить изменение концентрации вредных веществ в зависимости от

расстояния до здания на оси факела (по оси х). Расчет сделать для семи точек: х=0м,

х=50м, х=100м, х=150м, х=200м, х=250м, х=300м. Результат расчета представлен в

таблице 15.

Построить график зависимости S=f(x). Рисунок 6.

На графикепровести линию ПДКсс.

Сравнить расчетные концентрации с ПДКсс.

Определить возможность расположения жилых домов на границе санитарной

зоны размером в 1000 м.

Определить, на каком расстоянии от источника выброса можно строить жилые

дома. Необходимое условие:

С i+Cфi=ПДКсс i (20)

Исходные данные:

L= 44 м, B= 18 м, Hзд= 14 м, H= 22 м, M1 = 172 г/с, Cф1= 0,032 мг/м3, ПДКрз= 5; ПДКсс=

0,085.

Источник – точечный, вредное вещество – Азота диоксид.

Решение:

1) Проверяем возможность размещения приемных отверстий систем приточной

вентиляции в точках с координатами А(0;0), Б(0;11)

2,5∙Нзд2,514=35 (м)

35м В=18 м – здание узкое типа (рисунок 5 и 6).

26

Рисунок 5 – Схема здания

Рисунок 6 – Схема здание

Формулы, по которым рассчитывается концентрация вредных веществ (21 и

22):

- зона расчетапри 0≤ Х ≤6 ∙ Н зд

27

С=1,3∙ M ∙ KV

∙( 0,6L ∙H зд

+42∙ S1

(1,4 ∙ L+B+X )2 )

(21)

- зона расчета при Х>6 ∙Н зд

C=55 ∙ M ∙ K ∙ S1

V ∙(1,4 ∙ L+B+X )2

(22)

где С – концентрация вредных веществ;

М – масса вредных веществ, выбрасываемых источником в атмосферу в единицу

времени;

k – безразмерный коэффициент, учитывающий возвышение у стен источника над

уровнем загрязнения, принимаем К=1;

V – расчетная сила ветра, принимаем V=1м/с;

L – длина здания;

Х – расстояние от заветренной стороны здания до расчетной точки;

S1 – понижающий коэффициент, позволяющий определить концентрацию

вредного вещества на расстоянии. Он рассчитывается по формуле (23):

S1=e−30∙ Y2

(1,4 ∙ L+B+Х )2 (23)

По условию задачи известно, что в точках А и Б х=0. Рассчитаем коэффициент

вредных веществ для точки А и для точки Б.

- в точке А

S1=e−30 ∙0

(1,4 ∙44 +18+0)2

=1

С=1,3∙172 ∙11

∙( 0,644 ∙14

+ 42 ∙1

(1,4 ∙44+18+0)2)=¿1,699 мг/м3.

С учетом фоновой концентрации (Cф1) реальная концентрация

кремнийсодержащей пыли будет:

С А=1,699+0,032=1,731 мг/м3.

- в точке Б

S1=e−30∙ 112

(1,4 ∙44+18+0)2

=0,56

С=1,3∙172 ∙11

∙( 0,644 ∙14

+ 42 ∙0.56

(1,4 ∙44+18+0)2)=1,048 мг/м3.

28

СБ=1,048+0,032=1,080 мг/м3.

Таблица 14 – Сравнительная таблица

С1+Сф1, мг/м3

А (0;0) 1,731

Б (0;11) 1,080

0,3ПДКрз 1,5

Вывод: концентрация вещества превышает допустимую концентрацию в точке А .

Поэтому возможно размещение в этих точках приемных отверстий приточной

вентиляции, через которую воздух подается в цех.

2) Определяем изменение концентрации вредных веществ в зависимости от

расстояния до здания на оси факела. S1=1, так как у=0.

При х=0 м:

х1=0 м <6∙Hзд=84 м, пользуемся формулой (21):

С=1,3∙172 ∙11

∙( 0,644 ∙14

+ 42 ∙1

(1,4 ∙44+18+0)2)=¿1,699 мг/м3.

С + Сф =1,699+0,032=1,731 мг/м3.

При х=50 м:

х2=50м <6∙Hзд=84 м, пользуемся формулой (21):

С=1,3∙172 ∙11

∙( 0,644 ∙14

+ 42 ∙1

(1,4 ∙44+18+50)2)=¿0,777 мг/м3.

С + Сф =0,777+0,032=¿0,809 мг/м3.

При х= 100 м:

x3= 100 м >6∙Hзд= 84 м, пользуемся формулой (22):

С= 55 ∙172 ∙1 ∙1

1∙(1,4 ∙44+18+100)2=0,293мг/м3.

С + Сф =0,293+0,032=¿0,325 мг/м3.

При х= 150 м:


29

С= 55 ∙172 ∙1 ∙1

1∙(1,4 ∙44+18+150)2=0,179 мг/м3.

С + Сф =0,179+0,032=¿0,211 мг/м3.

При х= 200 м:


С= 55 ∙172 ∙1 ∙1

1∙(1,4 ∙44+18+200)2=0,121мг/м3.

С + Сф =0,121+0,032=¿0,153 мг/м3.

При х= 250 м:


С= 55 ∙172 ∙1 ∙1

1∙(1,4 ∙44+18+250)2=0,087мг/м3.

С + Сф =0,087+0,032=¿0,119 мг/м3.

При х= 300 м:


С= 55 ∙172 ∙1 ∙1

1∙(1,4 ∙44+18+300)2=0,066мг/м3.

С + Сф =0,066+0,032=¿0,098 мг/м3.

Таблица 15 - Изменение концентрации вредного вещества в зависимости от

расстояния до здания на оси факела

Х, м С, мг/м3 С+Сф, мг/м3

0 1,699 1,731

50 0,777 0,809

100 0,293 0,325

150 0,179 0,211

200 0,121 0,153

250 0,087 0,119

300 0,066 0,098

ПДКсс 0,085

30

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 3100

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

С, мг/м3Х, м

X,M

С , м

г/м

3

Рисунок 7 – График зависимости С = f(x)

Вывод: концентрация вредного вещества превышает ПДКсс на расстоянии до 250

метров.

3) Определяем возможность расположения жилых домов на границе

санитарной зоны размером в 1000 м.

Х=1000 м >84 м. Применим формулу (22):

С= 55 ∙172 ∙1 ∙1

1∙(1,4 ∙44+18+1000)2=0,008мг/м3.

С+Сф=0,008+0,032=0,040 мг/м3.

Таблица 16 – Сравнительная таблица

х, у=0 С+Сф, мг/м3

1000 0,040ПДКсс 0,085

Вывод: размещение домов на границе санитарных зон возможно, так как

концентрация на заданном расстоянии не превышает ПДКсс.

4) Определяем, на каком расстоянии от источника выброса можно строить

жилые дома.

Принимаем х > 1000 м, у= 0 м. Так как х >84 м, используем формулу 22 для

нахождения концентрации вещества. Что бы найти расстояние х, на котором можно

строить дома, подставим в необходимое условие:

С= 55 ∙172 ∙1∙1

1∙(1,4 ∙44+18+X)2

(20)

9460

(79,6+X )2+0,032=0,085

Х=¿342,88 м.

Вывод: жилые дома можно строить на расстоянии 342,88 м.



выбрать материалы для наружной и внутренней отделки проектируемого

здания с учетом показателей их экологического качества. Результаты

представить в виде таблиц.

Рассмотрим покрытия (рисунок 7).

Рисунок 8 – Конструкции безрулонных кровельных покрытий из мастики БАЭМ

Оно состоит из следующих материалов:

1) гидроизоляционный ковер;

2) утеплитель;

3) пароизоляция;

4) цементно-песчаная стяжка;

5) плита перекрытия кровли.

Оценим влияние каждого материала на окружающую среду и человека.

1- гидроизоляционный ковер— это основное кровельное покрытие,

предназначенное для гидроизоляции здания. Иными словами,

гидроизоляционный ковер предотвращает попадание влаги (дождя, снега и

других атмосферных осадков) в подкровельное пространство, тем самым

защищая его от протекания и различных разрушений, связанных с

попаданием избыточной влаги.

33

2- Утеплитель- Мягкая минераловатная плита с малым содержанием

связующего вещества. Применяется для термоизоляции металлических

кирпичных, деревянных и бетонных конструкций во всех частях здания, а

также для звуковой или противопожарной изоляции. Нагрузку нести не

может Группа горючести - НГ. Повреждение экосистем носит негативный

характер, так как масштабы потребностей в составляющих этих плит

велики, что в дальнейшем может вызвать дефицит материалов. Однако

вреда здоровью этот строительный материал практически не оказывает, так

как отходы минимальны и экологически безопасны;

3- Пароизоляция- Для создания пароизоляционного слоя кровли применяют

специальный рулонный материал – паропроницаемые гидроизоляционные

пленки. Рулонная пароизоляция кровли выпускается многими

производителями. Внешне пленки неотличимы одна от другой, но

характеристики их существенно разнятся.

Классификация пароизоляторов.

До того как были изобретены пароизоляционные пленки для устройства

пароизолирующего слоя применялся рубероид. Этот материал довольно

распространен и сейчас. Крепление рубероида осуществляется по

сплошному досочному или OSB-настилу, поэтому стоимость такой

пароизоляции включает в себя обустройство сплошной обрешетки из

древесины. Гораздо более дешевым способом создания пароизолирующего

слоя является применение современных пленочных пароизоляторов, не

нуждающихся в настиле.

Все выпускаемые нынче пароизоляционные материалы условно

подразделяются на два вида:

подкровельные гидроизоляционные и антиконденсатные пленки;

диффузионные мембраны.

Последние имеют ярко выраженные преимущества. Основные из них:

возможность применения большого количества утеплителя, обусловленная

особенностями монтажа (мембраны монтируются прямо на утеплитель);

высокие показатели ветропроницаемости;

высокая паропроницаемость;

34

отличные гидроизолирующие свойства.

4- цементно-песчаная стяжка - состоит из цемента и песка. Повреждений

экосистем она не вызывает, оба материала легко доступны, то есть дефицита

в них нет, однако выбросы от цементной пыли достаточно вредны

5- плита перекрытия кровли -

Результаты экологической оценки представлены в таблице 18

Таблица 18– Экологическая оценка влияния на окружающую среду и человека СМ

Вид СМ

Негативные эффекты от СМ по этапам его ЖЦЭкологическая

оценкаПовреждениеэкосистемы

Дефицит Выбросы Энергия Здоровье Отходы Сумма баллов

Строительные материалы для покрытияжилого дома1 2 2 2 2 2 2 122 3 2 1 2 1 1 103 2 2 1 2 1 1 94 2 1 2 2 2 2 115 1 1 1 1 1 1 6

Результаты экологической оценки можно представить в виде шкалы

(рисунок 8).

Рисунок 8 – Шкала результатов экологической оценки

По таблице видим, что наиболее высокие нагрузки на окружающую

среду оказывает битумное покрытие. Средние по нагрузкам – минераловатные

плиты и цементно-песчаная штукатурка, самая низкая нагрузка у бруса из

дерева. Так как наиболее вредный материал на основе оценки является

битумное покрытие, то выберем более безвредное покрытие гидроизоляции –

битумную мастику холодного применения на водной основе. Информационная

карточка экологического выбора представлена в таблицах 19, 20, 21.

35

Таблица 19 – Информационная карточка экологического выбораВид работ Устройство чердачного перекрытия

СМ – устройство несущей части перекрытия

ВидСМ

Предпочтение 1 Предпочтение 2Предпочтение

3Избегать

Брус ДВП Клееный брусЛиственные

породы дерева

Эко

логи

ческ

ие

пред

почт

ения

1 – Брус из хвойных пород обладают высокой экологичностью, поэтому применение данного материала рекомендовано к применению. Отходы данного материала являются перерабатываемыми и в этом случае тоже не несут экологической нагрузки на окружающую среду и здоровье человека.2 Сырьём для производства ДВП служат переработанные в волокно при помощи дефибраторов древесная щепа, дроблёнка, костра растений. В древесную массу добавляют гидрофобизаторы: парафин, канифоль (повышает влагостойкость). Для повышения физико-механических свойств в композит вводят синтетические смолы .3 – Производство клеёного бруса производится составлением отдельных досок (ламели) в пакеты и склеиваются по плоскости. Изготавливается из древесины хвойных пород, преимущественно из ели.

Изб

егат

ь

Необходимо избегать устройства перекрытий из лиственных пород дерева, поскольку они плохо работают на изгиб и чаще используются как отделочный и поделочный материал.

Осн

овно

й ко

мпл

ект

В основной комплект экологических предпочтений для чердачного перекрытия входит дерево. Дерево экологически безопасно для окружающей среды и устойчиво к экстремальным перепадам температур, отличается повышенной прочностью и оптимальной ценой. Материалы из дерева признаны одними из самых экологически чистых строительных материалов, так как они на сто процентов состоят исключительно из натурального сырья.

При

меч

ание

Для древесины основными и наиболее важными являются следующие свойства:1) механические: прочность, твёрдость, деформативность, удельная вязкость, эксплуатационные характеристики, технологические характеристики, износостойкость, способность удерживать крепления, упругость;2) физические: внешний вид (текстура, блеск, окраска), влажность (усушка, коробление, водопоглощение, гигроскопичность, плотность), тепловые (теплопроводность), звуковые (акустическое сопротивление, звукопроводность), электрические (диэлектрические свойства, электропроводность, электрическая прочность);3) химические свойства.

36

Таблица 20 - Информационная карточка экологического выбора утеплителя

Вид работ Устройство чердачного перекрытияСМ - для утепления

Вид СМ

Предпочтение 1 Предпочтение 2 Предпочтение 3 Избегать

Минеральная вата Эковата ПенополиуретанПенополистиро

л

Эко

логи

ческ

ие п

редп

очте

ния

1- Бывает шлаковая (для производства используются шлаки, образующиеся при литье металлов) и каменная(имеет в своей основе горные породы: известняк, диабаз, доломит, базальт и другие. Минеральное сырье невозобновимо, а при литье металлов происходит повреждение экосистем. Однако материал не горит, не выделяет вредных веществ при эксплуатации. 2- Целлюлозный утеплитель (целлюлозная вата, «эковата») — рыхлый, лёгкий волокнистый строительный изоляционный материал серого или светло-серого цвета. Состоит примерно на 80 % из газетной бумаги/макулатуры и на 20 % из нелетучих пламегасящих веществ, в качестве которых чаще всего используются борная кислота и бура.3- пенополиуретаны — группа газонаполненных пластмасс на основе полиуретанов, на 85-90 % состоящих из инертной газовой фазы. В зависимости от вида исходного полиуретана могут быть жёсткими или эластичными ("поролон").

Изб

егат

ь Пенополистирол чувствителен к воздействию солнечных лучей, при попадании красок и олифы буквально растворяется. В процессе окисления ППС выделяются такие вредные вещества, как бензол толуол, ядовитый формальдегид, метиловый спирт и ацетофенон.

Осн

овно

й ко

мпл

ект Утеплители из минеральной ваты являются наиболее популярными в России,

что объясняется её низкой теплопроводностью, но и негорючестью, хорошей звукоизоляцией, практически нулевой гигроскопичностью, стойкостью к воздействию температур, окружающей среды, абсолютной экологичностью. Кроме того, монтаж утеплителя производится очень быстро и легко.

При

меч

ание

Стекловата по свойствам похожа на минеральную, однако при незащищенном тактильном контакте с ней возможно травмирование кожных покровов.

37

Таблица 21 - Информационная карточка экологического выбора утеплителя

Вид работ Устройство чердачного перекрытияСМ - для создания стяжки

Вид СМ

Предпочтение 1Предпочтение

2Предпочтение 3 Избегать

Цементно-песчаная смесь

Гипс КерамзитобетонМагнезиальная

смесь

Эко

логи

ческ

ие п

редп

очте

ния

1- Цементные стяжки применяются для всех видов помещений. Вдыхать цементную смесь вредно, однако при последующем покрытии стяжки вдыхание частиц сводится к минимуму. Цементные заводы наносят вред окружающей среде: в современных условиях производство цемента не соответствует нормам поэкологичности. 2- Основное достоинство гипсовых стяжек - высокая экологичность, ведь гипс — это натуральный материал. Кроме того, они не пылят, как цемент, быстрее затвердевают. 3- Керамзитобетон производится путем добавления в обычный цементно-песчаный раствор керамзита, пенопласта. Хотя эти материалы обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, облегчают конструкцию стяжки, но пенопласт выделяет такие вредные вещества, как формальдегиды, фенолы, бензолы, что наносит вред здоровью человека и окружающей среде.

Изб

егат

ь

Магнезиальная смесь - вид неорганического вяжущего вещества на основе оксида магния, затворяемого хлоридом или сульфатом магния. Магнезиальные вяжущие, являясь воздушными, слабо сопротивляются действию воды. Их можно использовать только при затвердении на воздухе с относительной влажностью не более 60%. В помещениях, где используются такие стяжки надо изолировать все металлические детали, так как могут впитывать влагу и у них есть коррозийное действие.

Осн

овно

й ко

мпл

ект В России для устройства стяжек чаще всего используется цементно-песчаная

смесь, однако в последнее время перенимается европейский опыт: гипсовые стяжки более предпочтительны ввиду их экологичности и лучших механических свойств.

38

При

меч

ание

Для устройства многослойной стяжки желательно применять материалы на основе одного вяжущего.


Условие задачи.

По своему варианту рассчитать циклон для заданного источника

выделения пыли.

Исходные данные:

1) Оборудование – вращающаяся печь обжига;

2) Объем очищенного газа, Q=8,5 м3/c;

3) Плотность газа при рабочих условиях, ρ=1,29 кг/м3;

4) Вязкость газа при рабочей температуре, μ=17,3∙10-6Па∙с;

5) Меридианный размер частиц пыли, dм=7 мкм;

6) Стандартное отклонение размеров частиц пыли, lgδч=0,981;

7) Входная концентрация пыли, Свх=34 г/м3;

8) Плотность частиц пыли, ρч= 2750 кг/м3;

9) Требуемая эффективность очистки газа, η=0,8.

Решение.

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений.

Расчет начинаем с циклона, у которого выполняется условие (24):

d м¿2∙ d50т

(24)Условие выполняется 7>2∙2,31

Выбираем циклон, который очищает от частиц пыли размером d50Т

= 2,31

мкм.

Циклон: СК ЦН-34, ωоп= 1,7 м/с, d50т =1,95 мкм, lgδη

т=0,308.

1) Вычисляем диаметр циклона по формуле (25):

D=√ 4 ∙Qπ ∙ωоп

,(25)

где ω оп- скорость движения газа в циклоне, м/с;39

D=√ 4 ∙8,5π ∙1,7

=2,52 м

Полученное значение округляем до ближайшеготипового значенияDц =

2,6м.

2) По выбранному диаметру циклона находим действительную скорость

движения газа в циклоне по формуле (26):

ω p=4 ∙Q

π ∙ Dц2; (26)

ω p=4 ∙8,5

π ∙2,62=1,6 м /с .

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от

оптимальной более, чем на 15% по условию (27):

|ω p−ωоп

ωоп|∙100% ≤15 % ;

(27)|1,6−1,71,7 |∙100 %=5,88 %

5,88 %<15 %

Условие выполнено.

3) Рассчитываем диаметр частиц, реально осаждаемых с эффективностью 50 %

при рабочих условиях определяется по формуле (28):

d50=d50T ∙√ Dц

DT

∙ρчт

ρч∙μμT

∙ωт

ωp

, (28)

где DT - диаметр типового циклона, м, DT=0,6 м;

ρТ- плотность частиц для типового циклона, кг/м3, ρчт=1930 кг/м3;

μT- вязкость газа для типового циклона, Па∙с, μT=22,2∙10-6Па∙с;

ωT- действительная скорость газа для типового циклона, м/с, ωT=3,5 м/с.

d50=1,95 ∙√ 2,60,6

∙19302750

∙17,3∙10−6

22,2∙10−6∙3,51,6

=4,44 мкм

Полученное значение d50 должно быть меньше заданного d м.

4,44 мкм <7 мкм, условие выполнено.

4) Определяем параметр Х, который характеризует дисперсный состав пыли, по

формуле (29):

40

Х = lg(

d м

d50

)

√lg2δηT +lg2δЧ

(29)

Х = lg( 7

4,44)

√0,3082+0,9812=0,19.

5) По величине Х определяем значение нормальной функции распределения

Ф(х) – это полный коэффициент очистки газа, выраженных в долях, по формуле (30):

Ф(х) = {0,3762∙ Х+0,5 , при0≤ Х ≤0,6

1− 15,8 ∙ Х+0,5

;приХ>0,6 ; (30)

Ф(х) = 0,3762 ∙0,19+0,5=0,57.

6) Определяем эффективность очистки газа в циклоне по формуле (31):

η = 1+Ф(х )

2 ; (31)

Полученное значение сопоставляем с требуемым в соответствии с

условием (32). Если η окажется меньше требуемого, то необходимо выбрать

другой тип циклона с меньшим значением ωоп и другим d50T

η = 1+0,57

2=0,79

η≥ηтр(32)

0,8≥0,8 условие выполнено.

7) Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона по


ξ = k 1 ∙ k2 ∙ ξ500,(33)

где k 1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона, k 1 = 1,0;

k 2 – поправочный коэффициент за запыленность газа, k 2 = 0,956;

ξ500– коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона, диаметром

500 мм, ξ500 = 1050.

ξ=1,0 ∙0,956 ∙1050=1003,8.

8) Вычисляем гидравлическое сопротивление циклона по формуле (34):

41

∆Р= ξ ∙ρ ∙ω p

2

2;(34)

∆Р = 1003,8 ∙1.29 ∙2,242

2 = 3248,65 Па.

9) Определяем мощность привода устройства для подачи газа к циклону по


N = k з ∙∆ Р ∙Q

ηM ∙ηB

,(35)

где k з - коэффициент запаса мощности, k з=1,2 ;

ηM – КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору, ηM = 0,8;

ηB - КПД вентилятора, ηB = 0,8.

N = 1,2∙3248,65 ∙8,5

0,8 ∙0,8 = 51775,36 Вт.

10) Определяем концентрацию пыли на выходе из циклона по формуле (36):

C вых=С вх ∙ (1−η ) (36)

Свых= 34∙(1-0,8)= 6,8г /м3

42

Рисунок 10 - Циклон конический

Вывод:

в результате расчетов был выбран циклон СК ЦН-34М, который

обеспечивает требуемую эффективность очистки газа;

типовое значение внутреннего диаметра циклона составило Dц=2,2 м;

эффективность очистки газа в циклоне 𝜂=0,8;

мощность привода устройства для подачи газа к циклону равна 51775,36 Вт;

концентрация пыли на выходе из циклона Свых= 6,8г /м3.

43

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Ставров О.А. Методические указания по расчётно-практическим заданиям

по курсу «основы промышленно-транспортной экологии», М./МАДИ (ТУ), 1977 г.-53

с.

2 Маслеева О.В. Демографические показатели населения. Методические

указания для практических занятий по дисциплине «Экология»-2005 г.-10 с.

3 Охрана окружающей среды. Учебник для технических вузов/ С.В. Белов,

Ф.А. Баринов, А.Л. Зозьяков и др.-М.: Высшая школа, 1991 г.- 319 с.

4 Минеральная вата, характеристика, свойства, применение, номенклатура

изделий, правила звукоизоляции и утепления [Электронный ресурс]: - Режим доступа:

http://goodlinez.ru/building_materials/444

5 Федеральный портал protown.ru. Цирконий[Электронный ресурс]:

-http://www.protown.ru/information/hide/5623.html

6 Цементно-песчаная полусухая стяжка, связанная с

перекрытием[Электронный ресурс]: Режим доступа:

http://ostroykevse.ru/Remont/Remont_page_24.html

7 Что такое профилированный брус: виды и преимущества материала

[Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://1brus.ru/vidy/profilirovanniy/328-chto-

takoe-profilirovannyj-brus

44

Documents

ecologia (Автосохраненный)2