Задача 1. (17вариант). Оценка ущерба от загрязнений атмосферы и расчет экономическойэффективности природоохранных мероприятий
Определить экономическуюэффективность природоохранного мероприятия (установка пылеулавливающихфильтров) по защите атмосферы жилого района г. Архангельск от загрязнениявыбросами теплоэлектростанции (ТЭС). ТЭС работает на угле и выбрасывает ватмосферу вредные вещества в виде газов и пыли (зола, недожог) в горячем виде стемпературой смеси Тг=250ºС. Выбросы осуществляются через трубувысотой Н=155 м. Годовой выброс вредных веществ составляет Q=165 тыс.т/год с составом иколичеством: зола угля m1=150 тыс.т/год и пыль угля m2=15 тыс.т/год и массой газообразных веществ.
Среднегодовое значениемодуля скорости ветра на уровне флюгера составляет 5 м/с.
После установкипылеулавливающих 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 сооружениеэлектрофильтров составляют 1300 тыс.р., а эксплуатационные расходы насодержание пылеулавливающего оборудования 100 тыс.р/год. Вся уловленная пыльиспользуется для производства строительных материалов и конструкций иреализуется. Стоимость этой продукции 3 р. за тонну уловленной пыли.
Решение. В соответствии с методикой, годовойэкономический ущерб от выбросов загрязнений в атмосферу от промышленногопредприятия определяется по формуле:
У=γσfM,
где γ –множитель, численное значение которого для всех случаев принимается равным 2,4руб/усл.т;
σ – константа, величина которой дляАрхангельска 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 поформуле:
/>
где ΔТ –среднегодовое значение разности температур между температурой газовоздушнойсмеси Тг и среднегодовой температурой окружающего атмосферноговоздуха 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 массагодового выброса загрязнений в атмосферу, величина которой определяется поформуле:
/>
Где N – общее число примесей. Для нашихусловий N=2
Аi – показатель относительнойагрессивности i-го вида. А1=70 усл.т/т; А2=40усл.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 массагодового выброса составит:
М=70·150000+40·15000=11100000усл.т/год.
В таком случае:
У=2,4·40·0,78·11100000=831500тыс.руб/год
Приведенные затраты,определяемые по формуле: /> составят:
З=100000+0,12·1300000=256000руб/год.
После проведенияинженерных атмосферных мероприятий годовой экономический ущерб составит:
У`=2,4·40·0,78·(70·25000+40·5000)=146100тыс.руб/год.
Предотвращенный годовойэкономический ущерб после проведения атмосферных мероприятий определяется поформуле: />
П=831500 – 146100=685400тыс.руб/год.
Чистый доход отреализации всей уловленной пыли для производства строительных материалов пристоимости 3 руб за тонну:
ΔД=3·135000=465000руб/год.
Экономический результататмосферных мероприятий в жилом районе г. Архангельска будет выражаться как:
Р=465+685400=685865тыс.руб/год.
Чистый годовой экономическийэффект R, определяемый по формуле: />, составит:
R=685865 – 256=685600 тыс.руб/год.
Общая экономическаяэффективность данного атмосфероохранного мероприятия, определяемая по формуле: />, будет равна:
Э=(685865 – 100)/1300=527,501>Еn=0,12.
Следовательно, проведениеданного атмосфероохранного мероприятия экономически эффективно и целесообразно.
Задача 2. (17вариант). Оценка ущерба от загрязнений водоемов и подсчет экономическойэффективности защиты водоемов от загрязнений, сбрасываемых водами
загрязнениеатмосфера водоем природоохранный
Определить эффект и общую(абсолютную) экономическую эффективность защиты водоема от загрязнений сточнымиводами механического завода. Капиталовложения в строительство очистных сооруженийК по прикидочным подсчетам составляют 50 тыс.р., текущие затраты С на ихэксплуатацию 5 тыс.р/год. Среднесуточный сброс сточных вод до строительстваочистных сооружений 430 м3/сут. Загрязненность сточных водсоставляет: 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 уменьшилосьдо безопасного уровня и составило: БПК – m`1=5 мг/л; нефть и нефтепродукты – m`2=22 мг/л; аммиак – m`4=3 мг/л. Заводрасположен в г. Челябинск.
Решение. Определяемгодовой сброс сточных вод:
W=430·365=156,9·103 м3/год.
Определяем экономическийущерб 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 массагодового сброса примесей до устройства очистных сооружений, рассчитывается поформуле:
/>= (АБПКmБПК+Анmн+Ацmц+Аамmам)·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 = 0,05/>10-3 т/м3;mн= 225 мг/л = 0,225/>10-3т/м3; mц = 6,5 мг/л = 0,0065/>10-3 т/м3;mам = 35 мг/л = 0,035/>10-3 т/м3.
В таком случае:
М =(0,33/>0,05 + 10/>0,225 + 100/>0,0065 + 20/>0,035)156,9 = 567,61 т/год.
Тогда:У=400·0,97·567,61=220200 руб/год
Определиммассу приведенного годового сброса примесей в водоеме после устройства очистныхсооружений:
М` =(0,33/>0,005 + 10/>0,022 + 20/>0,003)156,9 = 44,205 т/год.
В таком случае: У`=400·0,97·44,205=17150руб/год
Определим величинупредотвращенного ущерба по формуле: />
П=220200 – 17150=203100руб/год.
Определим годовойэкономический результат по формуле: />
Р=П=203100 руб/год, таккак чистый годовой доход отсутствует.
Годовые приведенныезатраты определим по формуле: />:
З=5+0,12·50=11000руб/год.
Чистый экономическийэффект от устройства очистных сооружений определим по формуле: />=203100 – 11000=192100руб/год.
Общую эффективностьмероприятий определим по формуле:
/>
Э=(203100 – 5000)/50000=3,962>Еn=0,12.
Следовательно,проведение данного водоохранного мероприятия экономически эффективно ицелесообразно.
Задача 3. (7 вариант).Расчет защитного заземления
Рассчитатьи спроектировать заземляющее устройство трансформаторной подстанции с однимпонизительным трансформатором 6/0,23 кВ мощностью Q = 200 кВА. Подстанция служит для питания цеховогооборудования и расположена в пристройке к цеху (размеры пристройки 6х8м).Трансформатор питается от сети 6 кВ с изолированной нейтралью. Со сторонынизшего напряжения нейтраль также изолирована. Длина линий электропередач 6 кВсоставляет l = 70 км, из них длина воздушных линий составляет 1В = 19 км, кабельных – 1k = 51 км. Удельное сопротивление грунта, измеренное при средней влажности с помощью стержневогоэлектрода, составляет ρ/изм = 104 Ом/>см, а с помощью полосового– ρ//изм= 0,7/>104Ом/>см. Местность относится к 3климатической зоне. В качестве естественного заземлителя может бытьиспользована металлическая эстакада, пристроенная к зданию цеха. Сопротивлениерастеканию тока с эстакады RE= 12 Ом. Сечение соединительной полосы 40х4 мм, глубиназаложения h = 0,8 м. Для искусственных заземлителей имеются прутки диаметром d = 12 мм и длиной 1 = 5 м.
Решение.Для того, чтобыопределить допустимое сопротивление защитного заземляющего устройства,рассчитаем ток замыкания фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью поформуле:
/>
I3 = 6/> (35/>51 + 19)/350 = 30,926 А.
Учитываято, что заземляющее устройство является общим для электроустановок напряжениемдо 1000 В и свыше 1000 В, находим допустимое сопротивление заземляющегоустройства:
R3 = 125/30,926 = 4,04 Ом.
Однако,поскольку для электроустановок мощностью источника более 100 кВА (в нашемслучае 200 кВА) допустимое сопротивление R3 = 4 Ом, следует выбрать меньшее значение, т.е. 4 Ом.
Посколькусопротивление естественного заземлителя (эстакады) RE = 12 Ом – больше нормируемого,определяем необходимое сопротивление искусственных заземлителей по формуле:
/>
RИ = 12/>4/(12– 4) = 6 Ом.
Определимсреднее арифметическое измеренное сопротивление грунта:
ρизм= (ρ'изм + ρ"изм)/2 = 0,85/>104 Ом/>см.
С учетом3 климатической зоны и нормальной влажности грунта для вертикального электрода(прутка) длиной 5 м находим коэффициент сезонности k = 1,2, и соответственно:
ρрасч= 0,85/>104/>1,2 = 1,02/>104Ом/>см = 102 Ом/>м.
Далееопределяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле:
/>
/>
Количествозаземлителей находим по формуле: />, длячего необходимо определить порядок входа в табл. П.2.7. Исходя из размеровподстанции (6х8 м), отношение расстояния между заземлителями к их длине (5 м) следует взять равным 1. Тогда при пэ = 0,642 количество заземлителей n = 6.
Длинасоединительной полосы определяется из формулы: />
Ln=1,05/>5/>6 = 31,5 м.
Сопротивлениерастеканию тока с полосы находим по формуле:
/>
/>
Из табл.П.2.6 определим коэффициент использования полосы. Для наших условий nп = 0,72. Соответственно сопротивление растеканию токагруппового искусственного заземлителя определим из формулы:
/>
/>
Такимобразом, для оборудования заземляющего устройства необходимо заложить 6 прутковимеющихся 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
Определитьтребуемую звукоизолирующую способность ограждающей конструкции рабочегопомещения технической конторы от проходящих поездов на станции. Выбратьтребуемую 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 решенияудобно 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: Сравниваяполученные значения Rтр с данными таблицы приложения,находим, что в качестве ограждающей конструкции для заданных условий может бытьвыбрана (при соотношении Rтр £ Rтабл) фанера толщиной 3 мм.
Задача 5. (7 вариант).Определение требуемой звукоизолирующей способности ограждающей конструкции
Определить требуемуюзвукоизолирующую способность перекрытия между вентиляционной камерой ипомещением машинописного бюро. Выбрать необходимое перекрытие. В вентиляционнойкамере 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 решенияудобно 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 Lp1, дБ 101 101 98 99 103 107 106 111
Уровень звукового давления от 2 вентилятора Lp2, 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
/>
/> 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: Сравниваяполученные значения Rтр с данными таблицы приложения,находим, что в качестве ограждающей конструкции для заданных условий может бытьвыбрана (при соотношении Rтр £ Rтабл) кирпичная кладка в ½кирпича.
Задача 6. (17вариант). Расчет искусственного освещения
Рассчитать методомкоэффициента использования светового потока систему искусственного освещенияконструкторского 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 поверхностиh1 = 1,2 м.
Решение.Выберем систему освещения. В помещении выполняются точные зрительные работы,следовательно, нужна система комбинированного освещения. Выберем источникисвета. Основным источником света для помещений такого типа являютсялюминесцентные лампы.
Выберемтип осветительных приборов. Для конструкторских бюро наиболее подходящимосветительным прибором является открытый двухламповый светильник типа ОД илиОДОР.
Изтаблицы П.4.6 определяем, что для выбранного типа светильников наименьшаявысота их подвеса над полом h2 = 3,5 м.
Считая,что в качестве источника местного освещения используются лампы накаливания сосветильником типа шар молочного стекла (ШМ), из таблицы П.4.7 определимзначение нормируемой освещенности рабочих поверхностей конструкторского бюро: E = 200 лк для общего освещения и 400лк всего.
Длякорректировки полученной величины освещенности из таблицы П.4.8 определимкоэффициент запаса k. Для помещений смалым выделением пыли k =1,5.
Осуществимразмещение осветительных приборов. Используя соотношение для наивыгоднейшегорасстояния между светильниками />, а такжето, что h = h2 – h1 = 2,3 м, из таблицы П.4.9 находим λ = 1,2 (для светильников с защитнойрешеткой), следовательно, L = λ h = 2,8 м. Расстояние от стен помещения до крайнихсветильников– 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 числосветильников в ряду должно быть 3, а число рядов– 2, т.е. всегосветильников должно быть 6.
Величинасветового потока лампы определяется по формуле:
/>
вкоторой на данный момент остается одно неизвестное– коэффициентиспользования светового потока η.Для его определения необходимо найти индекс помещения по формуле:
/>
i = 45/(2,3/>14) = 1,4.
Коэффициентыотражения стен рс и потолка рп определяются из таблицыП.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 светильниковтипа ОД η = 0,53 и для светильников типа ОДОР η = 0,45. Величина светового потокалампы составляет:
/>
лм длясветильников типа ОД или ОДОР соответственно.
Изтаблицы 4.2 определяем тип лампы. Это должна быть лампа ЛД мощностью 40 Вт.
Такимобразом, система общего освещения конструкторского бюро должна состоять из 6двухламповых светильников типа ОД с люминесцентными лампами ЛД мощностью 40 Вт,построенных в 2 ряда по 3 светильника.