CC BY
229
Таблица 3
Значения агрегированных критериев Ка и индексов согласия 5 для каждой
пары рабочих камер
Рабочие камеры(объекты) Рабочие камеры
№ 1 №2 №3 №4 №5 №6
№ 1 К =0,261 а 5 S = 0,486 с ' 0,128 0,194 0,459 0,338
№2 К = 0,514 с 7 К = 0,272 а 9 0,406 0,410 0,488 0,410
№3 0,572 0,594 К =0,419 а ' 0,466 0,353 0,511
№4 0,506 0,590 0,534 К = 0,309 а 9 0,517 0,482
№5 S = 0,541 с 9 0,512 0,647 0,463 К = 0,288 а ' 0,371
№6 0,612 0,590 0,489 0,518 0,629 К =0,380 а 3
В табл. 3 представлены полученные в результате расчета численные значения агрегированных критериев (Ка) и индексов согласия (5) для каждой сравниваемой пары рабочих камер и рассматривемых в целом обескрыливате-лей барабанного типа различных конструкций.
Исходя из полученных данных, рабочие камеры барабанного типа ранжированы следующим образом: № 3 (0,409); № 6 (0,380); № 4 (0,309);№ 5 (0,288);№ 2 (0,272)и№ 1 (0,261) - в скобках указаны численные значения агрегированного критерия. Наилучшими оказались рабочие камеры № 3, № 4, № 6, значения агрегированных критериев и индексов, согласия для которых имеют максимальные величины.
Таким образом, на основе многокритериального ранжирования рабочих камер установлено, что для лесных семяочистительных машин наиболее перспективными технологическими схемами являются две рабочие камеры барабанного типа непрерывного действия конической и цилиндрической формы с горизонтальной и наклонной осями вращения рабочих органов. Их
необходимо разработать и применять для проведения дальнейших экспериментальных исследований с целью обоснования основных конструктивно-технологических параметров при обработке различных лесных семян.
Библиографический список
1. Пижурин, A.A. Современные методы исследований в деревообработке / A.A. Пижурин. - М.: Лесная пром-сть, 1972. - 248 с.
2. Пижурин, A.A. Исследование процессов деревообработки / A.A. Пижурин, М.С. Розенблит. - М.: Лесная пром-сть, 1984. - 232 с.
3. Свиридов, Л.Т. О классификации способов и устройств для обескрыливания лесных семян / Л.Т. Свиридов - Изв. вузов: Лесной журнал, 1997. -№ З.-С. 14-19.
4. Свиридов, Л.Т. Эффективные технологические приемы и устройства для обескрыливания семян / Л.Т. Свиридов // Совершенствование ведения хозяйства в лесах Украины и Молдавии: Тезисы докл. Республ. научн.-техн. конф. - Киев: УСХА, 1990.-С. 140-142.
5. Свиридов, Л.Т. Обоснование технологической схемы и параметров обескрыливающего устройства малогабаритной семяочистительной машины: дис... канд. техн. наук / Л.Т. Свиридов- Воронеж, 1982. - 248 с.
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЙ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
С.И. БУЛДАКОВ, зав. тф. транспорта и дорожного строительства УГЛТУ, канд. техн. наук, Л.А. ЗОЛКИНА, тф. транспорта и дорожного строительства УГЛТУ
Проектирование новых и эксплуатация старых автозаправочных станций (АЗС) должны удовлетворять условиям наибольшей их экономичности и строгого соответствия природоохранному законодательству, действу-
ющим государственным стандартам, нормативам качества природной среды, правилам технической документации АЗС, нормативно-техническим документам. Должны предусматриваться меры по снижению выбросов и сбросов
загрязняющих веществ путем использования передового оборудования, систем по улавливанию, оборудования по утилизации вредных выбросов и отходов (нефтепродуктов), соблюдению предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, в сбрасываемых ливневых и хозбытовых сточных водах, должна обеспечиваться противопожарная безопасность.
Для обеспечения наибольшей экономичности и комфортности обслуживания автомобильного транспорта АЗС обычно размещаются в непосредственной близости от автомобильных дорог, поэтому их экологическое воздействие на окружающую среду обладает эффектом суммирования совместно с воздействием автомобильных дорог и промышленных предприятий.
Необходимо отметить, что влияние АЗС на окружающую среду не столь существенно по сравнению с выбросами автомобилей на дорогах, но суммарный эффект воздействия от АЗС и автомобильной дороги значителен. Кроме того, АЗС являются препятствием к регулированию скорости транспортного потока на дороге из-за возникновения очереди на заправке, особенно в зимнее время, когда автомобили ожидают заправки с работающим двигателем, что способствует увеличению объемов вредных выбросов.
При размещении автозаправочных станций должны учитываться рельеф местности, его характеристики, вид грунта, естественное проветривание, распространение выбросов действующих предприятий. Для сокращения выбросов в окружающую среду обслуживающие автомобильные дороги АЗС должны быть размещены на прямолинейных участках дорог. Должны предусматриваться меры по снижению выбросов и сбросов загрязняющих веществ с применением передового оборудования, систем по улавливанию, оборудование по утилизации вредных выбросов, отходов.
На сегодняшний день основными задачами в процессе проектирования, реконструкции, строительства и эксплуатации АЗС являются: учет уже существующих станций; тех-
нические мероприятия по управлению парами бензина при «дыхании» резервуаров и при заправке автомобилей; ограничения по взрыво-и пожаробезопасности; установка локальных очистных сооружений от нефтепродуктов; компенсация шума и выхлопов автомобилей зелеными насаждениями вокруг станции. Для решения указанных задач имеет важное значение определение количества нефтепродуктов, закачиваемых в резервуары в течение года.
Расчет начинается с определения закачиваемых нефтепродуктов при предварительно известной производительности АЗС.
Среднее количество g топлива на 1 заправку примем равным £ = 20 л - для легковых автомобилей; 60 л - для грузовых.
Продолжительность весенне-летнего и осенне-зимнего периода принимаем равным, соответственно: хв,=182 дня, тоз- 183 дня.
Обозначим к'1л и кгв1 количество легковых и грузовых автомобилей, заправляемых за один день весенне-летнего периода, соответственно.
Количество бензина, расходуемое на заправку легковых автомобилей в весенне-летний период, определим по формуле
е^^х,. (1)
Количество бензина, расходуемое на заправку легковых автомобилей в весенне-летний период, определим по формуле
(2)
Количество бензина, закачиваемое в резервуары АЗС в течение весенне-летнего периода, рассчитывается по формуле
(3)
Аналогично по формулам (2-3) производится расчет количества заправляемого бензина и дизельного топлива в осенне-зимний период (индекс в формулах: оз - осенне-зимний) для двух типов автомобилей (легковых и грузовых).
Суммируя количество бензина и дизельного топлива за год, получим:
Q , = 9 Л + Q г + Q л + Q (4)
^год £-' -^ел оч ■ '
Зная количество закачиваемого в резервуары топлива на АЗС, рассчитывают се-
кундные и валовые выбросы загрязняющих веществ на АЗС [2].
Секундные выбросы М паров нефтепродуктов (г/с) определяют по формуле
М = С"ах ■ —, (5)
где С™ах - средняя концентрация паров нефтепродуктов при закачке в резервуары АЗС, г/м3, для бензинов согласно [3] С"ах= 4,80 г/м3, для дизельного топлива Срш = 1,55 г/см3;
Усл - объем слитого в резервуар нефтепродукта;
ха - среднее время слива, тсл = 1800 с (30 мин).
Выбросы нефтепродуктов при заправке баков автомобилей определяются по формуле (5) при
V -60
_ _ о
где Ок - производительность колонки, л/мин.
Для типовой колонки при заправке баков автомобилей можно принять для бензина Ок = 40 л/мин; для дизельного топлива О = 30 л/мин.
к
Годовые выбросы нефтепродуктов Мнф (валовые выбросы), т/год, рассчитываются суммарно при закачке в резервуар Мзакрез, баки автомобилей Мзак6 и при проливах их на поверхность почвы Мп по формуле
М,^Мрез + Мб + М, (6)
нф зак зак пр' 4 '
с учетом формулы (5) и времени работы автозаправки в году.
При составлении комплексной математической модели диффузионных процессов перемещения загрязняющих веществ в окружающей среде необходимо учесть все вредные выбросы. Основными загрязняющими веществами, выбрасываемые АЗС, автомобильными дорогами, промышленными предприятиями, экологически контактирующие друг с другом, являются пары бензина, состоящие в основном из паров углеводородов, соединений свинца, тяжелых металлов, продуктов сгорания топлива и т.д.
В качестве математической модели рассмотрим дифференциальные уравнения
диффузии для граничащих областей. В целях упрощения проведем анализ экологического взаимодействия двух объектов - автомобильной дороги и АЗС. Полученные результаты теоретически можно распространить на любое количество N областей с учетом направления и скорости ветра, которые способствуют интенсификации диффузионных процессов, турбулизации потока.
Однако ежегодно достаточно часто наблюдается приподнятая или приземная инверсия, когда в основном преобладают перемещения воздушных масс за счет разности температур при полном отсутствии или слабом ветре.
Ниже исследуется процесс диффузии загрязняющих веществ в воздушной среде при штилевой погоде.
При отсутствии ветра в уравнении диффузии можно пренебречь проекциями скорости на координатные оси:
(7)
0.
дС дС дс и—» V—«ж—: дх дг дг
Кроме того, рассмотрим диффузионное перемещение по направлению от автозаправочной станции к автомобильной дороге, над которой концентрация загрязняющих веществ будет максимальной.
Выбираем декартову систему координат, в которой ось ОХ направлена вдоль автомобильной дороги, автозаправочная станция находится на оси О У на расстоянии I от начала координат, ось 02 перпендикулярна плоскости ХОУ.
А
П
полоса автомобильной дороги
АЗС
Наибольшее перемещение загрязняющих веществ происходит по 02 и учитывается вертикальной составляющей коэффициента диффузии. Поэтому будем считать, что диффузионные процессы по оси ОХ мини-
мальны, и перемещениями по этому направлению можно пренебречь.
Перемещения загрязняющих веществ по направлению оси 07, учитываются вертикальной составляющей коэффициента диффузии.
Будем также считать, что мощность выбросов от АЗС и в полубесконечной плоскости автомобильной дороги, являющейся линейным источником загрязнения, зависит от времени. Выделим условно границу между автомобильной дорогой и автозаправочной станцией, над которой будем считать постоянной концентрацию /-го загрязнителя от каждой из источников.
В этом случае задача сводится к решению дифференциальных уравнений диффузии с граничными условиями четвертого рода, где рассматриваются одномерная, нестационарная задача распространения загрязняющих веществ в условиях штиля. Распространение загрязняющих веществ по этому принципу происходит только за счет приземных инверсий, устраняющих как вертикальную, так и горизонтальную турбулентности.
При описании математической модели для этих условий рассмотрим автомобильную дорогу как полуограниченную область (О < X < оо), в которой при - Ь < У < 0 находится область АЗС, а при 0 < У < Ь - область автомобильной дороги. В этом случае требуется найти решение следующих дифференциальных уравнений _1_ дС, Д,' Ы
д2Сп дУ2
" =0,-К У<0,Г >0; (8)
д2а
/2
1 эс.
дУ2 Д2 5/
0, Г>(и>0, (9)
Граничные и начальные условия поставленной задачи запишутся в виде
С =С = С
с =с = с
/2 '-О
7 = 0
* = 0
(10)
Для решения задачи (8) используем метод разделения переменных. Решение уравнения
дС±^вд2Сх
дt
>2
с граничными условиями
С,(0; 0 = С,, С,(-1;0 = С0 и начальными условиями
С,(у; 0) = С0, ищем в виде разложения в ряд Фурье
. ту
(11)
(12)
(13)
(14)
Н = 1
- коэффициент Фурье. Интегрируя Ги(/) два раза по частям, получим
^ (0=(0;0-(-1)" ^ (-^0] -ГГК -
21 |Э2С1 ^ту
■ вш-
4у.
(15)
п2п2 ¡ду2' I Так как С, (у; 1) удовлетворяет уравнению (11) и граничным условиям (12), то
ПЛ. 1-
2Ь \дСх . ту
п2л2Д I дг
где С,, С/2 - концентрации /-го загрязняющего вещества соответственно в областях 1 (автозаправочная станция) и 2 (автомобильная дорога);
Др Д, - коэффициенты диффузии в соответствующих областях: в области 2 преобладает вертикальная составляющая диффузии, т.е. Д= /) , а в облас-ти 1 - горизонтальная составляющая Д., = Д; индексы 1 - автозаправочная станция, 2 - автомобильная дорога.
вш-
-¿у
(16)
Исключив интеграл по переменной у из выражения (16), получим
и0=«
ля,/Д
2«лД V I I
■(С,-(-1)"С0)А
где Ап - постоянная интегрирования. " При ( = 0, Ап = 2^(0).
Из начальных условий получаем
0) =
. ту
= С0.
И = 1
Отсюда следует, что
(18)
ь 0 ь
Таким образом, решением нашей задачи будет ряд, где Г (0 определяются равенствами (17) и (18).
Подставив (18) в (17), а затем полученное выражение в (14) и используя известные соотношения для
^ . ту ^, ,ч(п-1) . ту
и=1 Ь И=1 Ь
окончательно получаем выражение для С, (у; /). С1(у;/)=С1 + (С0-С1)^ +
—----е( ; -81п—- +
п Ь
2 С
' п=1 о
Преобразуем выражение
ь . ту е у ; -эт—- к Ь
. ту > . ту псл бш—— рт——ау. (19)
виду
ехр
т
л/Ж'
Г + 7
.ту
и, обозначив,
т
Ж
вид
.ту Тг _у
1 + 1—— = V,, получим е \
Тогда решение уравнения (8) примет
1 2
€ 4 +
И = 1
2Сп
• (20)
^ 1=1 о Найдем решение уравнения
дС, д2С. <2"
эг
1 = тт " -2 ^ ф2
(9)
с граничными условиями
С2(0;0 = С, С2(Х;0 = 0 и начальными условиями (10)
с20;°) = с0
Решение ищем в виде разложения в ряд Фурье
И71.У
(21)
л=1 I-
где Гп(0 - коэффициент Фурье.
Поскольку выше приведено решение уравнения (8), то, используя прежнюю методику, запишем решение уравнения (9) с учетом (10)
я „.1 п
'»р4Ж
. ту ■эт—- +
2
Ь п=1
. ту г . ту , ■эт—— • вт——ау.{2.2) т * т
Обозначив е
Ъ
■ гту _у ■эш——~е 1
окончательно получим
Ь я я»1 п
Л = 1
и
ту
¿у. (23)
Итак, решив уравнения (8) и (9), получили вид зависимости концентрации /-го загрязняющего вещества как функцию времени и расстояния от источника загрязнения.
Библиографический список
1. Кошляков, Н.С. Основные дифференциальные уравнения математической физики. / Н.С. Кошляков, Э.Б. Глинер, М.М. Смирнов. - М.: ФМ, 1962.
2. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. - М.: НИИАТ. 1993.
3. Методические указания по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров. /Госкомитет РФ по охране окружающей среды. - М.: НИИ охраны атмосферного воздуха,1997.
4. Полянин, А.Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики / А.Д. Полянин. - М.: Физматлит, 2001.
