Комплекс мероприятий по уменьшению выбросов в атмосферу
2.5 Математическая модель и алгоритм расчета текущих выбросов при горении нефти и нефтепродуктов на инертной почве
При горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на инертной почве, необходимо учитывать впадины и возвышенности. Очевидно, что нефть и нефтепродукты сосредотачиваются во впадинах. Пусть количество впадин равно N, а количество горючего в любой из них Мгi. Тогда для любого отдельного очага горения имеем следующее выражение для выбросов поллютантов и тепла:
Mi = Мгi К, Qi = q Mгi. (Б.1)
Общее количество поллютантов и теплоты, выброшенных в атмосферу:
, . (Б.2)
Разлитая на почве нефть скапливается в отдельных лужах (впадинах) и при зажигании горит в них так же, как и на водной подстилающей поверхности (см. п. 4.2). Лунка имеет форму конуса с высотой hi, радиусом ri и полураствором угла i при вершине. Кроме того, поскольку почва смачивается нефтепродуктами, то горение слоя нефти в лунке происходит до самого конца. Рассмотрим горение нефтепродуктов в i-ой лунке.
Скорость их сгорания определяется решением дифференциального уравнения сохранения массы нефтепродукта:
. (Б.3)
С начальным условием:
Мi (0) = Мi0. (Б.4)
Величину Мi можно определить по формуле:
. (Б.5)
Из (Б.5) находим:
. (Б.6)
Подставляя (Б.6) в (Б.3) и интегрируя по t, получим величину текущей массы нефтепродукта в i-ой лунке:
. (Б.7)
Очевидно, что время горения в i-ой лунке равно:
. (Б.8)
Величина массы топлива, сгоревшего к моменту времени t, равна:
. (Б.9)
Зная коэффициенты эмиссии K, получаем выражение для выброса -поллютанта из i-ой лунки в любой момент времени:
. (Б.10)
Суммируя выбросы -компонента по всем лункам, получаем:
. (Б.11)
Подставляя в (Б.11) выражение (Б.8), находим суммарный выброс -компонента:
. (Б.12)
Выброс тепла от горения нефтепродуктов во всех лунках определяется по формуле:
. (Б.13)
К моменту прекращения горения нефтепродуктов в атмосферу выбрасывается следующее количество тепла:
. (Б.14)
Таким образом, с помощью формул (Б.11) - (Б.14) удается получить как выбросы поллютантов, так и выбросы тепла.