Задача 1. (17 вариант). Оценка ущерба от загрязнений атмосферы и расчет экономической эффективности природоохранных мероприятий
Определить экономическую эффективность природоохранного мероприятия (установка пылеулавливающих фильтров) по защите атмосферы жилого района г. Архангельск от загрязнения выбросами теплоэлектростанции (ТЭС). ТЭС работает на угле и выбрасывает в атмосферу вредные вещества в виде газов и пыли (зола, недожог) в горячем виде с температурой смеси Тг
=250ºС. Выбросы осуществляются через трубу высотой Н=155 м. Годовой выброс вредных веществ составляет Q=165 тыс.т/год с составом и количеством: зола угля m1
=150 тыс.т/год и пыль угля m2
=15 тыс.т/год и массой газообразных веществ.
Среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера составляет 5 м/с.
После установки пылеулавливающих фильтров выбросы пыли составили Q`=30 тыс.т/год с количеством составляющих: зола угля m1
`=25 тыс.т/год и пыль угля m2
`=5 тыс.т/год. Капитальные затраты на сооружение электрофильтров составляют 1300 тыс.р., а эксплуатационные расходы на содержание пылеулавливающего оборудования 100 тыс.р/год. Вся уловленная пыль используется для производства строительных материалов и конструкций и реализуется. Стоимость этой продукции 3 р. за тонну уловленной пыли.
Решение
. В соответствии с методикой, годовой экономический ущерб от выбросов загрязнений в атмосферу от промышленного предприятия определяется по формуле:
У=γσ
fM
,
где γ
– множитель, численное значение которого для всех случаев принимается равным 2,4 руб/усл.т;
σ
– константа, величина которой для Архангельска равна 40;
f
– константа, величина которой, исходя из условий примера, определяется в зависимости от ΔТ, Н, u и скорости оседания. Для частиц, оседающих со скоростью от 1 до 20 см/с принимается:
где φ
– безразмерная поправка на подъем факела выброса в атмосферу, вычисляемая по формуле:
где ΔТ
– среднегодовое значение разности температур между температурой газовоздушной смеси Тг
и среднегодовой температурой окружающего атмосферного воздуха Тв
. В нашем случае для Архангельска Тв
=0,8ºС
ΔТ
=250 – 0,8 = 249,2 ºС
φ=1+249,2/75=4,323
Для нашего случая f
=0,78
М – приведенная масса годового выброса загрязнений в атмосферу, величина которой определяется по формуле:
Где N – общее число примесей. Для наших условий N=2
Аi
– показатель относительной агрессивности i-го вида. А1
=70 усл.т/т; А2
=40 усл.т/т
mi
– масса годового выброса примеси i-го вида. Для условий нашего примера m1
=150 тыс.т/т; m2
= 15 тыс.т/т.
Приведенная масса годового выброса составит:
М=70·150000+40·15000=11100000 усл.т/год.
В таком случае:
У=2,4·40·0,78·11100000=831500 тыс.руб/год
Приведенные затраты, определяемые по формуле: составят:
З=100000+0,12·1300000=256000 руб/год.
После проведения инженерных атмосферных мероприятий годовой экономический ущерб составит:
У`=2,4·40·0,78·(70·25000+40·5000)=146100 тыс.руб/год.
Предотвращенный годовой экономический ущерб после проведения атмосферных мероприятий определяется по формуле:
П=831500 – 146100=685400 тыс.руб/год.
Чистый доход от реализации всей уловленной пыли для производства строительных материалов при стоимости 3 руб за тонну:
ΔД=3·135000=465000 руб/год.
Экономический результат атмосферных мероприятий в жилом районе г. Архангельска будет выражаться как:
Р=465+685400=685865 тыс.руб/год.
Чистый годовой экономический эффект R, определяемый по формуле: , составит:
R=685865 – 256=685600 тыс.руб/год.
Общая экономическая эффективность данного атмосфероохранного мероприятия, определяемая по формуле: , будет равна:
Э=(685865 – 100)/1300=527,501
>Еn
=0,12.
Следовательно, проведение данного атмосфероохранного мероприятия экономически эффективно и целесообразно.
Задача 2. (17 вариант). Оценка ущерба от загрязнений водоемов и подсчет экономической эффективности защиты водоемов от загрязнений, сбрасываемых водами
загрязнение атмосфера водоем природоохранный
Определить эффект и общую (абсолютную) экономическую эффективность защиты водоема от загрязнений сточными водами механического завода. Капиталовложения в строительство очистных сооружений К по прикидочным подсчетам составляют 50 тыс.р., текущие затраты С на их эксплуатацию 5 тыс.р/год. Среднесуточный сброс сточных вод до строительства очистных сооружений 430 м3
/сут. Загрязненность сточных вод составляет: БПК – m1
=50 мг/л; нефть и нефтепродукты – m2
=225 мг/л; цинк – m3
=6,5 мг/л; аммиак – m4
=35 мг/л. После строительства очистных сооружений количество вредных веществ уменьшилось до безопасного уровня и составило: БПК – m`1
=5 мг/л; нефть и нефтепродукты – m`2
=22 мг/л; аммиак – m`4
=3 мг/л. Завод расположен в г. Челябинск.
Решение. Определяем годовой сброс сточных вод:
W=430·365=156,9·103
м3
/год.
Определяем экономический ущерб У от сброса загрязняющих примесей в р. Обь по формуле:
где γ – множитель, равный 400 руб/усл.т.;
σк
– константа, для Челябинска σк
=0,97;
М – приведенная масса годового сброса примесей до устройства очистных сооружений, рассчитывается по формуле:
= (АБПК
mБПК
+Ан
mн
+Ац
mц
+Аам
mам
)·W
где АБПК
, Ан
, Ац
, Аам
– константы загрязняющих примесей: АБПК
=0,33; Ан
=10; Ац
=100; Аам
=20.
mБПК
, mн
, mц
, mам
– концентрации указанных загрязняющих элементов, т/м3
: mБПК
= 50 мг/л = 0,0510-3
т/м3
; mн
= 225 мг/л = 0,22510-3
т/м3
; mц
= 6,5 мг/л = 0,006510-3
т/м3
; mам
= 35 мг/л = 0,03510-3
т/м3
.
В таком случае:
М = (0,330,05 + 100,225 + 1000,0065 + 200,035)156,9 = 567,61 т/год.
Тогда: У=400·0,97·567,61=220200 руб/год
Определим массу приведенного годового сброса примесей в водоеме после устройства очистных сооружений:
М` = (0,330,005 + 100,022 + 200,003)156,9 = 44,205 т/год.
В таком случае: У`=400·0,97·44,205=17150 руб/год
Определим величину предотвращенного ущерба по формуле:
П=220200 – 17150=203100руб/год.
Определим годовой экономический результат по формуле:
Р=П=203100 руб/год, так как чистый годовой доход отсутствует.
Годовые приведенные затраты определим по формуле: :
З=5+0,12·50=11000 руб/год.
Чистый экономический эффект от устройства очистных сооружений определим по формуле: =203100 – 11000=192100 руб/год.
Общую эффективность мероприятий определим по формуле:
Э=(203100 – 5000)/50000=3,962
>Еn
=0,12.
Следовательно, проведение данного водоохранного мероприятия экономически эффективно и целесообразно.
Задача 3. (7 вариант). Расчет защитного заземления
Рассчитать и спроектировать заземляющее устройство трансформаторной подстанции с одним понизительным трансформатором 6/0,23 кВ мощностью Q = 200 кВА. Подстанция служит для питания цехового оборудования и расположена в пристройке к цеху (размеры пристройки 6х8м). Трансформатор питается от сети 6 кВ с изолированной нейтралью. Со стороны низшего напряжения нейтраль также изолирована. Длина линий электропередач 6 кВ составляет l
= 70 км, из них длина воздушных линий составляет 1В
= 19 км, кабельных – 1
k
= 51 км. Удельное сопротивление грунта, измеренное при средней влажности с помощью стержневого электрода, составляет ρ/
изм
= 104
Омсм, а с помощью полосового – ρ//
изм
=
0,7104
Омсм. Местность относится к 3 климатической зоне. В качестве естественного заземлителя может быть использована металлическая эстакада, пристроенная к зданию цеха. Сопротивление растеканию тока с эстакады RE
= 12 Ом. Сечение соединительной полосы 40х4 мм, глубина заложения h = 0,8 м. Для искусственных заземлителей имеются прутки диаметром d = 12 мм и длиной 1 = 5 м.
Решение.Для того, чтобы определить допустимое сопротивление защитного заземляющего устройства, рассчитаем ток замыкания фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью по формуле:
I3
= 6 (3551 + 19)/350 = 30,926 А.
Учитывая то, что заземляющее устройство является общим для электроустановок напряжением до 1000 В и свыше 1000 В, находим допустимое сопротивление заземляющего устройства:
R3
= 125/30,926 = 4,04 Ом.
Однако, поскольку для электроустановок мощностью источника более 100 кВА (в нашем случае 200 кВА) допустимое сопротивление R3
= 4 Ом, следует выбрать меньшее значение, т.е. 4 Ом.
Поскольку сопротивление естественного заземлителя (эстакады) RE
= 12 Ом – больше нормируемого, определяем необходимое сопротивление искусственных заземлителей по формуле:
RИ
= 124/(12 – 4) = 6 Ом.
Определим среднее арифметическое измеренное сопротивление грунта:
ρизм
= (ρ'изм
+ ρ"изм
)/2 = 0,85104
Омсм.
С учетом 3 климатической зоны и нормальной влажности грунта для вертикального электрода (прутка) длиной 5 м находим коэффициент сезонности k = 1,2, и соответственно:
ρрасч
= 0,85104
1,2 = 1,02104
Омсм = 102 Омм.
Далее определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле:
Количество заземлителей находим по формуле: , для чего необходимо определить порядок входа в табл. П.2.7. Исходя из размеров подстанции (6х8 м), отношение расстояния между заземлителями к их длине (5 м) следует взять равным 1. Тогда при пэ
= 0,642 количество заземлителей n = 6.
Длина соединительной полосы определяется из формулы:
Ln
= 1,0556 = 31,5 м.
Сопротивление растеканию тока с полосы находим по формуле:
Из табл. П.2.6 определим коэффициент
= 0,72. Соответственно сопротивление растеканию тока группового искусственного заземлителя определим из формулы:
Таким образом, для оборудования заземляющего устройства необходимо заложить 6 прутков имеющихся размеров, соединив их полосой длиной 31,5 м, что обеспечит безопасные условия работы на трансформаторной подстанции.
Задача 4. (7 вариант). Определение требуемой звукоизолирующей способности ограждающей конструкции
Определить требуемую звукоизолирующую способность ограждающей конструкции рабочего помещения технической конторы от проходящих поездов на станции. Выбрать требуемую ограждающую конструкцию. Площадь ограждающей конструкции Si
= 30 м2
; количество элементов ограждения n = 2. Расстояние от источника шума до промежуточной расчетной точки r = 12 м. Размеры производственного помещения: длина – 10 м, ширина – 6 м, высота – 3 м.
Решение. Весь ход решения удобно представить в виде таблицы.
| Исходные и расчетные величины | Значения исходных и расчетных величин при среднегеометрической частоте октавных полос, Гц | |||||||
| 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
| Уровень звукового давления от проходящих поездов Lpk
, дБ |
95 | 98 | 110 | 105 | 104 | 96 | 98 | 80 |
| Допустимый уровень звукового давления в изолируемом помещении Lдоп
, дБ |
79 | 70 | 68 | 58 | 55 | 52 | 52 | 49 |
| Количество элементов ограждения n | 2 | |||||||
| 3 | ||||||||
| Объем изолируемого помещения V, м3
|
180 | |||||||
| Частотный множитель m
|
0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,8 | 1 | 1,4 | 1,8 | 2,5 |
| Постоянная изолируемого помещения | 96 | 90 | 84 | 96 | 120 | 168 | 216 | 300 |
| 19,8 | 19,5 | 19,2 | 19,8 | 20,8 | 22,2 | 23,3 | 24,8 | |
| Площадь ограждающей конструкции Si
, м2 |
30 | |||||||
| 14,8 | ||||||||
| Расстояние от источника шума до промежуточной расчетной точки rk
, м |
12 | |||||||
| 21,6 | ||||||||
| 65,4 | 68,4 | 80,4 | 75,4 | 74,4 | 66,4 | 68,4 | 50,4 | |
| 65,4 | 68,4 | 80,4 | 75,4 | 74,4 | 66,4 | 68,4 | 50,4 | |
| -9,6 | 2,7 | 17 | 21,4 | 22,4 | 16 | 16,9 | 0,4 | |
Вывод: Сравнивая полученные значения Rтр
с данными таблицы приложения, находим, что в качестве ограждающей конструкции для заданных условий может быть выбрана (при соотношении Rтр
£Rтабл
) фанера толщиной 3 мм.
Задача 5. (7 вариант). Определение требуемой звукоизолирующей способности ограждающей конструкции
Определить требуемую звукоизолирующую способность перекрытия между вентиляционной камерой и помещением машинописного бюро. Выбрать необходимое перекрытие. В вентиляционной камере установлены два вентилятора. Размеры вентиляционной камеры: длина – 3м, ширина – 5 м, высота – 4 м. Размеры помещения машинописного бюро: длина – 3 м, ширина – 5 м, высота – 3 м. Площадь перекрытия Si
= 15 м2
.
Решение. Весь ход решения удобно представить в виде таблицы.
| Исходные и расчетные величины | Значения исходных и расчетных величин при среднегеометрической частоте октавных полос, Гц | |||||||
| 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
| Уровень звукового давления от 1 вентилятора Lp
1 , дБ |
101 | 101 | 98 | 99 | 103 | 107 | 106 | 111 |
| Уровень звукового давления от 2 вентилятора Lp
2 , дБ |
98 | 100 | 95 | 86 | 96 | 95 | 93 | 116 |
| Допустимый уровень звукового давления в изолируемом помещении Lдоп
, дБ |
83 | 74 | 68 | 63 | 60 | 57 | 55 | 54 |
| Площадь ограждающей конструкции, Si
, м2 |
15 | |||||||
| Количество элементов ограждения n | 1 | |||||||
| Объем вентиляционной камеры Vш
, м3 |
60 | |||||||
| Объем машинописного бюро, Vи
, м3 |
45 | |||||||
| Частотный множитель m
|
0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,8 | 1 | 1,4 | 1,8 | 2,5 |
| Постоянная вентиляционной камеры | 2,4 | 2,25 | 2,1 | 2,4 | 3 | 4,2 | 5,4 | 7,5 |
| Постоянная машинописного бюро | 24 | 22,5 | 21 | 24 | 30 | 42 | 54 | 75 |
| 3,8 | 3,52 | 3,22 | 3,8 | 4,77 | 6,23 | 7,32 | 8,75 | |
| 13,8 | 13,5 | 13,2 | 13,8 | 14,8 | 16,2 | 17,3 | 18,7 | |
| 11,8 | ||||||||
| 0 | ||||||||
| 103 | 103 | 99,8 | 99,2 | 103,8 | 107,3 | 106,2 | 117 | |
| 20,2 | 29,8 | 33,2 | 36,4 | 42 | 45,7 | 44,4 | 53,3 | |
Вывод: Сравнивая полученные значения Rтр
с данными таблицы приложения, находим, что в качестве ограждающей конструкции для заданных условий может быть выбрана (при соотношении Rтр
£Rтабл
) кирпичная кладка в ½ кирпича.
Задача 6. (17 вариант). Расчет искусственного освещения
Рассчитать методом коэффициента использования светового потока систему искусственного освещения конструкторского бюро длиной А = 9 м, шириной Б = 5 м, высотой H = 3,7 м. В помещении выполняются работы с деталями, имеющими размер l
= 1 мм, подразряд работ –
В, высота рабочей поверхности h1
= 1,2 м.
Решение. Выберем систему освещения. В помещении выполняются точные зрительные работы, следовательно, нужна система комбинированного освещения. Выберем источники света. Основным источником света для помещений такого типа являются люминесцентные лампы.
Выберем тип осветительных приборов. Для конструкторских бюро наиболее подходящим осветительным прибором является открытый двухламповый светильник типа ОД или ОДОР.
Из таблицы П.4.6 определяем, что для выбранного типа светильников наименьшая высота их подвеса над полом h2
= 3,5 м.
Считая, что в качестве источника местного освещения используются лампы накаливания со светильником типа шар молочного стекла (ШМ), из таблицы П.4.7 определим значение нормируемой освещенности рабочих поверхностей конструкторского бюро: E = 200 лк для общего освещения и 400 лк всего.
Для корректировки полученной величины освещенности из таблицы П.4.8 определим коэффициент запаса k. Для помещений с малым выделением пыли k = 1,5.
Осуществим размещение осветительных приборов. Используя соотношение для наивыгоднейшего расстояния между светильниками , а также то, что h = h2
– h1
= 2,3 м, из таблицы П.4.9 находим λ = 1,2 (для светильников с защитной решеткой), следовательно, L = λh = 2,8 м. Расстояние от стен помещения до крайних светильников –
L/3 = 0,9 м. Исходя из размеров конструкторского бюро (А = 9 м и Б = 5 м), размеров светильников типа ОД, ОДОР (А = 1,2-1,5 м и Б = 0,26 м) и расстояния между ними, определяем, что число светильников в ряду должно быть 3, а число рядов –
2, т.е. всего светильников должно быть 6.
Величина светового потока лампы определяется по формуле:
в которой на данный момент остается одно неизвестное –
коэффициент использования светового потока η. Для его определения необходимо найти индекс помещения по формуле :
i = 45/(2,314) = 1,4.
Коэффициенты отражения стен рс
и потолка рп
определяются из таблицы П.4.14: для оклеенного светлыми обоями со свежепобеленным потолком помещения рс
= 0,3 и рп
= 0,7. Таким образом, из таблицы П.4.13 для светильников типа ОД η = 0,53 и для светильников типа ОДОР η = 0,45. Величина светового потока лампы составляет:
лм для светильников типа ОД или ОДОР соответственно.
Из таблицы 4.2 определяем тип лампы. Это должна быть лампа ЛД мощностью 40 Вт.
Таким образом, система общего освещения конструкторского бюро должна состоять из 6 двухламповых светильников типа ОД с люминесцентными лампами ЛД мощностью 40 Вт, построенных в 2 ряда по 3 светильника.