Приложение G (справочное). Теоретическая основа определения среднего содержания в измерительной плоскости

Приложение G
(справочное)

Теоретическая основа
определения среднего содержания в измерительной плоскости

Поскольку массовая концентрация определяемых компонентов отходящего газа зависит от текущего состояния предприятия и технологии контроля отходящих газов, предел допустимого выброса часто выражают через значение массовой концентрации. Эта достижимая массовая концентрация в выбросах при установленных пределах не зависит от выпуска продукции или объемного расхода отходящих газов предприятия. Массовая концентрация в выбросах в данном случае представляет собой массовую концентрацию определяемого компонента, усредненную для измерительной плоскости газохода от источника выбросов за определенный регламентированный период. Этот период обычно составляет полчаса или час, т.е. массовую концентрацию в выбросах представляют в виде значений, усредненных за полчаса или за час. Среднесуточные значения обычно вычисляют на основе этих средних значений. Технические указания относительно учета пространственных и временных изменений массовой концентрации в измерительной плоскости газохода должны быть учтены при измерениях выбросов.

В измерительной плоскости газоходов может иметь место распределение содержания, обусловленное его пространственным изменением. Кроме того, содержание может изменяться со временем. В частности, потоки отходящих газов, объединенные от разных мест измерений или источников и различные по составу, температуре или плотности, могут быть недостаточно хорошо перемешаны, что приводит к образованию неоднородного потока. Если содержание и/или профиль скорости потока выбросов в газоходах изменяются в пространстве и времени, тогда при математической обработке эти величины могут быть определены как интеграл от времени и места в измерительном плане [10].

Мгновенное значение содержания эквивалентно отношению массового расхода к объемному расходу , вычисляемому по формуле:

(G.1)

или, для того же самого временного интервала, отношению массы к объему. Усредненное по времени содержание (например, за полчаса) вычисляют по формуле:

.

(G.2)

Массовый расход выбросов , усредненный за интервал времени, вычисляют по формуле:

,

(G.3)

где (x,y,t) - плотность массового потока, значение которого зависит от времени в каждой точке каждой части площади. Вместе со скоростью v(x, у, t), которая также является функцией времени и пространства, для объемного расхода, усредненного за определенное время, может быть получена формула:

.

(G.4)

Таким образом, для средней массовой концентрации , усредненной за определенное время, может быть получена формула:

.

(G.5)

Плотность массового потока (x,y,t), зависящая от времени и пространства, также может быть представлена как произведение массовой концентрации с на скорость v:

.

(G.6)

Таким образом, массовую концентрацию , усредненную за определенное время, вычисляют по формуле:

.

(G.7)

Следовательно, определяя массовую концентрацию с определенной точностью, необходимо определить интегральную концентрацию по площади измерительной плоскости и времени совместно со скоростью потока. Однако интегральное определение этих величин в настоящее время невозможно осуществить с применением имеющихся на данный момент измерительных систем.

На практике ввиду того, что измерения являются дискретными во времени и пространстве, необходимо делать упрощения. Если массовую концентрацию с и скорость v определяют одновременно во всех n измерительных точках измерительной плоскости за интервал времени (, ), то будет получено n пар значений (, ). Тогда массовую концентрацию в интервал измерения вычисляют по формуле:

.

(G.8)

Средняя массовая концентрация, вычисляемая на основе общей продолжительности отбора проб, например 30 мин., может быть задана в виде отдельной средней концентрации для общего числа интервалов измерений по формуле:

.

(G.9)

Если скорость в отдельно взятых измерительных точках изменяется во время измерения на один и тот же коэффициент (что может быть справедливо для большинства целей измерений), средняя массовая концентрация может быть определена путем упрощения, как частное сумм средних значений за время измерений во всех точках по формуле:

.

(G.10)

Это означает, что для вычисления средней массовой концентрации на измерительной плоскости для продолжительности отбора проб требуется знать только среднюю концентрацию и среднюю скорость в каждой измерительной точке.