Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 154.04 Kb.
|
| Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет «Промышленная экология» Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Промышленная экология» для студентов заочной формы обучения специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств» Одобрено редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета Саратов 2010 ВведениеСамостоятельные занятия. Приступая к изучению данного курса, прежде всего, следует ознакомиться с его содержанием по программе, объемом каждой темы и последовательностью содержащихся в ней вопросов. Изучать курс рекомендуется по отдельным темам. Необходимо иметь в виду, что расположение материала курса по программе не всегда совпадает с расположением его в учебнике. Изучая курс, следует обращаться к предметному указателю, помещенному в конце книги.Чтобы лучше запомнить и усвоить изучаемый материал, надо обязательно иметь рабочую тетрадь и заносить в нее формулировки законов, правил, принципов и основных понятий экологии, значения новых незнакомых терминов, формул, уравнений реакций и т.п. Во всех случаях, когда материал поддается систематизации, следует составлять графики, схемы, диаграммы и таблицы. Они облегчают запоминание и сокращают объем конспектируемого материала. Краткий конспект полезен и при повторении материала в период подготовки к экзамену. Один из лучших методов прочного усвоения, проверки и закрепления теоретического материала – решение задач по изучаемой теме, поэтому изучение курса должно обязательно сопровождаться выполнением упражнений и решением задач из учебника или данного пособия. Контрольные задания. В процессе изучения курса «Промышленная экология» студенты должны выполнить контрольную работу, включающую 3 задания. Таблица вариантов контрольных заданий приведена в конце каждого задания. Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами его студенческого билета, если цифры билета не более 18. Например, номер студенческого билета 982716. Последние цифры 16, следовательно, студент должен взять исходные данные для выполнения задания, включенные в вариант 16. Если же номер студенческого билета превышает 18, то необходимо найти сумму двух последних цифр и определить номер своего варианта. Например, номер студенческого билета 982756. Сумма последних цифр – (5+6) = 11, следовательно, номер варианта контрольной работы 11. Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, не рецензируется и не засчитывается. К выполнению контрольной работы можно приступить только тогда, когда будет изучена определенная часть курса. Решения задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы, за исключением тех случаев, когда по существу вопроса такая мотивировка не требуется. При решении задач нужно приводить все математические преобразования, избирая простейший путь решения. Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена. Для замечаний рецензента надо оставлять достаточно широкие поля. Писать надо четко и ясно. В работах номера и условия задач следует переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. В конце каждой работы следует привести список использованной литературы. Рецензируя контрольные задания, преподаватель заочно руководит самостоятельной работой студента. Если контрольная работа не зачтена, ее нужно выполнить повторно с учетом указаний рецензента и выслать на рецензирование вместе с незачтенной работой. Исправления следует выполнять в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Работа должна быть датирована и подписана студентом. Консультации. В случае каких-либо затруднений, возникающих при изучении курса, следует обращаться за письменной или устной консультацией к преподавателю, рецензирующему контрольные работы. Целью курса «Промышленная экология» является изучение наиболее общих экологических проблем различных отраслей промышленности, методике анализа и оценки экологической ситуации на производстве, методов расчета основного экобиозащитного оборудования и наиболее рационального их применения на производстве. 1. Содержание лекционного курса.
Экологическая безопасность. Экологизация промышленности. Экологизированные технологии (производства). Малоотходные технологии. Принципы организации малоотходных технологий.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Перед выполнением расчетов по каждому заданию необходимо отразить особенности данного метода очистки или захоронения отходов, конструктивные и другие особенности данного оборудования. Задание № 1. РАСЧЕТ ЦИКЛОНОВ Принцип работы циклона основано на разделение взвешенных частиц от газового потока под воздействием центробежных сил. Центробежный эффект сильнее проявляется у крупных частиц, поэтому циклоны предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли, например, для улавливания золы, образующейся при сжигании топлива в котлах тепловых Для расчета циклона необходимо иметь следующие исходные данные: - объем очищаемого газа Q, м3/с; - плотность газа при рабочих условиях ., кг/м3; - вязкость газа при рабочей температуре µ, Па·с; - дисперсный состав пыли d50; - входная концентрация пыли Свх, г/м3; - требуемая эффективность очистки η. В России принят следующий ряд внутреннего типового диаметра циклонов D, мм: 150; 200; 300; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000. Бункеры циклонов имеют цилиндрическую форму диаметром 1,5D для цилиндрических и 1,2D для конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8D. Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений. Методика расчета 1. Определяют оптимальную скорость движения газа wопт в зависимости от типа циклона (табл. 1). Таблица 1 Оптимальная скорость движения газа wопт в зависимости от типа циклона  2. Рассчитывают диаметр циклона  Полученное значение необходимо округлить до ближайшего типового значения. Если значение D превышает максимальное типовое значение, то необходимо применять два или более параллельно установленных циклонов. 3. Рассчитывают действительную скорость потока в циклоне:  где N – число циклонов. Значение w не должно отклоняться от wonт более чем на 15 %. 4. Рассчитывают коэффициент гидравлического сопротивления: где k1 и k2 – поправочные коэффициенты, зависящие от D, Свх и типа циклона (табл. 2 и 3); R500 – коэффициент гидравлического сопротивления при D=500 мм (табл.4)  Таблица 2 Значения k1 при различных D и типов циклонов   5. Рассчитывают значение гидравлического сопротивления:  6. Определяют эффективность очистки:  где Ф(х) – табличная функция параметра х (табл. 5 и 6):   Значение d50 определяется по формуле:  где ρч – плотность частицы; µ – вязкость среды; w – скорость потока; DT=600 мм; ρчТ=1930 кг/м3; µТ=22,2·106 Па·с; wТ=3,5 м/с (индекс «т» означает типовое значение параметра). 7. Осуществляют выбор циклона. Если расчетное . меньше требуемого, то необходимо выбрать другой циклон с большим гидравлическим сопротивлением R. Можно пользоваться формулой:  где индексы 1 и 2 соответствуют двум различным циклонам. 8. Рассчитывают конструкционные размеры циклона (рис. 1 и 2, табл. 7) в соответствии с диаметром D выбранного циклона:  где х – параметр циклона (диаметр, ширина, высота); k – коэффициент пропорциональности (табл. 7). Радиус улитки:  где b – ширина входного патрубка; φ=135°=2,35 рад. Таблица 7 Значения коэффициента пропорциональности k   9. Начертить схему циклона и проставить конструкционные размеры в миллиметрах   Задание №2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОРА Коагуляция – процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия с коагулянтами, которые в воде образуют хлопья гидроксидов металлов. Хлопья улавливают частицы и оседают под действием силы тяжести. В качестве коагулянтов применяют соли алюминия (сульфат алюминия, хлорид алюминия), железа (хлорид железа) и их смеси. Их расход составляет 0,1–5 кг/м3. Электрокоагуляция – процесс образования нерастворимых гидроксидов в сточной воде под действием электрического поля. Электрокоагулятор (рис. 1) оснащен блоком электродов из стали или сплавов алюминия. На электроды подается постоянное напряжение 12–24 В, при этом токовая нагрузка составляет 250–4000 А. Под действием электрического поля дисперсные системы коагулируют с гидроксидами железа или алюминия, переходящими в воду с электродов и выпадают в осадок. Несмотря на значительный расход электроэнергии электрокоагуляционная очистка сточных вод позволяет перейти на оборотное водоснабжение, так как при этом эффективность очистки составляет 0,9–0,95, вода практически полностью очищается от бактерий. Это приводит к увеличению срока службы воды, исключает кожные заболевания обслуживающего персонала. Методика расчета 1. Полезный объем злектрокоагулятора V, м3:  где n – число электрокоагуляторов (не менее 2); Q –расход сточной воды м3/ч; τ – продолжительность обработки сточной воды, ч. Оптимальная продолжительность обработки составляет τ=1–5 мин. 2. Общая высота электрокоагулятора H, м:  где h=0,8–1 м – рабочая высота слоя жидкости; h1=0,05–0,l м – высота слоя пены; h2=0,2–0,3 м – высота бортов над уровнем пены. 3. Общее число электродов m:  где В – ширина (внутренний диаметр) установки, м; а=0,05 м – расстояние от стенки установки до крайнего электрода; с=0,01–0,02 м – расстояние между электродами; b=0,005–0,008 м – толщина электрода. 4. Площадь одного электрода f, м2:  где L – поперечный размер установки, м: L=V/(B·h·n). 5. Общая масса электродной системы М, кг:  где ρ- плотность материала электродов, кг/м3. Плотность стали (железа) ρ=7900 кг/м3, плотность алюминия ρ=2700кг/м3. 6. Сила тока I, А:  где k - удельное количество электричества, необходимое для растворения металла электродной системы, А.ч/м3. Для стальных электродов k=73,4 А·ч/м3, для алюминиевых - 55 А·ч/м3. 7. Расход материала электродов G, г/м3:  где г=0,4 - коэффициент выхода по току; N - электрохимический эквивалент металла, г/А·ч. Для стали (железа) N=0,695 г/А·ч, для алюминия N=0,336 г/А·ч. 8. Продолжительность работы электродной системы τс, сут.:  где с = 0,8-0,9 - коэффициент использования электродной системы; Qc - суточный расход сточной воды м3/сут.: Qc=Q·τч, где τч - продолжительность работы аппарата в сутки, ч/сут.
 Рис.1. Схема электрокоагулятора Таблица 1 Исходные данные (варианты)  Задание №3 РАСЧЕТ ПОЛИГОНА ТБО В настоящее время для любого населенного пункта проблема удаления или обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) является, в первую очередь, проблемой экологической. При этом важно, чтобы процессы утилизации ТБО не нарушали экологическую безопасность города, нормальное функционирование городского хозяйства и не ухудшали условия жизни населения. В России, исходя из численности населения (~ 145 млн. чел.) и действующих норм накопления ТБО (250-300 кг/год на человека), в жилом секторе городов может образовываться ежегодно около 40 млн. тонн ТБО [1]. Кроме того, примерно 25% от этой массы ТБО приходится на нежилой сектор. Ранее в регионах отходы складировались в основном на неподготовленных и необустроенных свалках. При такой организации свалок главную роль играли факторы, учитывающие сиеминутную экономию средств при их эксплуатации. Поэтому свалки оказались расположенными в основном на неиспользуемых землях, в отработанных карьерах стройматериалов, вблизи населенных пунктов. Игнорирование роли геологических условий при выборе участков под свалки ТБО и пренебрежение природоохранными мероприятиями привели к тому, что многие свалки стали источниками интенсивного воздействия на природную среду и человека. С каждым годом в регионах усиливается противоречие между городом (основной производитель ТБО) и пригородом (куда вывозят отходы на захоронение). Решение проблемы экологической безопасности ТБО хорошо известно – вовлечение их в промышленную переработку и утилизацию. На данный момент наметились два пути решения этого вопроса: строительство мусороперерабатывающих заводов и складирование отходов на полигонах. Однако в стране к настоящему времени функционирует только: четыре завода по сжиганию ТБО, три завода по компостированию ТБО и несколько мусороперегрузочных станций с частичной рассортировкой ТБО. Поэтому проблема утилизации ТБО очень важна для большинства средних и крупных городов. Полигоны ТБО должны обеспечивать охрану окружающей среды по шести показателям вредности: органолептическому, общесанитарному, фитоаккумуляционному, миграционно-водному, миграционно-воздушному и санитарно-токсикологическому Методика расчета Расчет полигона проводится в три этапа. I. Определение общей вместимости полигона ТБО на весь срок его эксплуатации. Для этого необходимы следующие данные:
1. Определение удельной нормы образования У2 (м3/чел·год) отходов через Т лет:  2. Общая вместимость полигона ЕТ, м3:  где N1, N2 - численность населения на момент ввода полигона в эксплуатацию и спустя время Т, чел.; К1 - коэффициент уплотнения ТБО за весь период Т; К2 - объем изолирующих слоев грунта; Т - период эксплуатации полигона до его закрытия, лет. К1 и К2 определяют по табл. 1 и 2 в зависимости от ориентировочной высоты «холма» полигона ТБО НП1 (м).  II. Определение площади полигона. Основание полигона (или рабочей карты на полигоне) принимаем в виде прямоугольника, а форму «холма» отходов – в виде усеченной пирамиды.
 2. Вокруг участка складирования отходов должны быть свободная площадь для движения и работы транспорта, механизмов, обслуживающего персонала и подъездных дорог. Поэтому необходимая под полигон площадь Sп (м2) должна быть больше участка складирования Sус для размещения вспомогательной зоны Sдоп (принимаем Sдоп=0,6 га) и проездных дорог (коэффициент 1,1):  III. Уточнение высоты «холма»ТБО и расчет параметров котловины. Практика показывает, что грунт для изолирующих промежуточных слоев, а в будущем для рекультивационного (верхнего) слоя при закрытии свалки экономически целесообразно заготовлять из котлована под основание участка складирования ТБО. 1. Холм полигона имеет вид усеченной пирамиды. Объем усеченной пирамиды V, м3 («холма» ТБО) можно определить по формуле:  где Sн, Sв - площадь нижнего и верхнего основания пирамиды, м2; Н - высота пирамиды, м. Таким образом, общая вместимость полигона ЕТ, м3:  Отсюда, уточняем высоту полигона Нп, м:  Площадь верхнего основания холма полигона представляет форму квадрата. Принимаем Sв=40×40 м2. 2. Определяют требуемый объем грунта Vг, м3:  3. Глубина котлована НК (м) с учетом откосов (коэффициент 1,1) равна:  4. Оценивают верхнюю отметку полигона ТБО НВО, м: НВО=НП-НК+1 Высоту наружного изолирующего слоя грунта принимают равным 1 м, что учтено в формуле. Исходные данные для индивидуального расчета приведены в табл. 3. Результаты расчета необходимо представить по форме, показанной в табл. 4.  Таблица 4 Форма представления результатов расчета  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
