8 812 123 45 67
Определение однородности расхода газа в соответствии с ГОСТ Р ЕН 15259-2015 методами CFD-моделирования

Требования экологического законодательства постоянно ужесточаются, и всё больше предприятий переходит к установке систем автоматического контроля выбросов на дымовых трубах. ГОСТ 15259-2015 предусматривает ряд требований к местам размещения систем контроля, для соблюдения которых требуются многократные измерения скорости потока в различных сечениях дымовой трубы. CFD-моделирование позволяет проводить такие измерения на численной модели, что обеспечивает возможность выбора оптимального расположения систем контроля в сжатые сроки и с минимальными финансовыми затратами.

Вебинар: Оценка климатической комфортности общественных, офисных и промышленных помещений в различных типах зданий по ГОСТ Р ИСО 7730/Ashrae 55

Комфортность пребывания людей в помещении – критически важная характеристика всех общественных, офисных и промышленных зданий. Для того, чтобы обеспечить адекватные обогрев, вентиляцию и кондиционирование, необходимо тщательно проработать соответствующие решения. Математическое моделирование позволяет оценить качество принятых решений ещё до ввода здания в эксплуатацию и оперативно устранить все возникающие проблемы.

Регистрация →

Загрязнение воздуха повышает риск респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний, и, по оценкам ВОЗ, приводит к преждевременной смерти около 7 млн человек в год [2] по всему миру. Кроме того, промышленные выбросы вносят вклад в глобальное изменение климата. Поэтому всё большее количество стран принимают законодательные меры, направленные на уменьшение загрязнения воздуха. В России одним из таких требований является внедрение систем автоматического контроля выбросов вредных веществ (САКВ).
Основной функцией САКВ является автоматическое измерение массовых концентраций загрязняющих веществ. При этом информация о показателях выбросов автоматически попадает в государственный реестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду (НВОС). Это является удобным и наиболее выгодным решением проблемы контроля вредных выбросов.

Вызовы, связанные с размещением САКВ

Размещение САКВ должно удовлетворять требованиям ГОСТ Р ЕН 15259-2015. Данный стандарт требует, чтобы САКВ была расположена в той секции газохода (дымовой трубы), где предполагаются однородные условия течения потока и однородное содержание определяемых компонентов. Согласно ГОСТ, предположить однородные условия в сечении можно, если: 

  • в данном сечении отсутствует местный обратный поток;
  • отношение максимальной скорости потока к минимальной составляет менее 3:1;
  • длина прямолинейного участка выше по потоку от сечения составляет не менее пяти диаметров, а ниже по потоку – не менее двух диаметров дымовой трубы;
  • сечение расположено на участке дымовой трубы с постоянной формой и площадью поперечного сечения [3]. 

После того, как выбрано сечение, удовлетворяющее перечисленным требованиям, в нём необходимо провести проверку однородности в соответствии с процедурой, изложенной в п. 8.3 ГОСТ 15259-2015. Методика оценки однородности сложна и предполагает проведение измерений в 20 или более точках (в зависимости от диаметра дымовой трубы). 
В случае, если в предварительно выбранном сечении условия однородности не выполняются, необходимо повторять процедуру оценки в другом сечении. Процедура поиска сечения, подходящего для размещения САКВ, показана на блок-схеме ниже. 


Процедура поиска сечения, подходящего для размещения САКВ

Реализация описанной процедуры требует значительных временных и материальных затрат.

Выбор оптимального сечения для размещения САКВ с помощью CFD-моделирования

CFD-моделирование позволяет заменить проведение физических испытаний численными экспериментами и, таким образом, избежать вышеописанных затруднений. Большой опыт инженеров АО «ЦИФРА» даёт возможность получить в сжатые сроки достоверную информацию об однородности газового потока в дымовой трубе и выбрать оптимальное сечение для размещения САКВ. 
По запросу заказчика специалистами АО «ЦИФРА» было проведено CFD-моделирование движения воздуха в газоходах различного типа. Целью моделирования было определение минимального по высоте сечения, в котором поток газа будет однородным.
Примечание. Кейс, приведённый в данной статье, подготовлен исключительно в демонстрационных целях. Работая как внешние эксперты, специалисты АО «ЦИФРА» строго соблюдают обязательства по конфиденциальности и не распространяют ни данные, полученные от заказчика, ни результаты своей работы.

Общий вид дымовой трубы

По результатам CFD-моделирования видно, что столкновение потока воздуха, выходящего из воздухопровода, со стенкой трубы дестабилизирует поток. Образуется зона застоя воздуха (отмечена на рисунке контуром чёрного цвета).
Поле скорости в вертикальном сечении дымовой трубы

По результатам CFD-моделирования выбрано сечение, соответствующее требованиям ГОСТ 15259-2015 и при этом расположенное на наименьшей возможной высоте. Распределение скорости газа в данном сечении показано ниже.
Поле скорости в горизонтальном сечении газохода

Видно, что:

  • скорость дымовых газов в горизонтальном сечении лежит в пределах от 2,5 до 5,0 м/с;
  • в данном сечении отсутствует местный обратный поток;
  • отношение максимальной скорости потока к минимальной составляет менее 3:1.

В рамках выполненного проекта на основании результатов CFD-моделирования для дымовых труб различного типа определены минимальные по высоте уровни сечения, в которых поток будет однородным. Это позволило с минимальными затратами организовать размещение САКВ, максимально используя уже имеющиеся измерительные площадки.   
CFD-моделирование может также помочь выбрать оптимальные места для размещения измерительных площадок на вновь проектируемых дымовых трубах.

Список использованных источников

  1. Федеральный закон от 25 декабря 2023 г. № 622-ФЗ “О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации” [Электронный ресурс] // ГАРАНТ.РУ: Информационно-правовой портал: [сайт]. [2024]. URL: https://www.garant.ru (дата обращения: 05.12.2024).
  2. Загрязнение атмосферного воздуха (воздуха вне помещений) и здоровье человека [Электронный ресурс] // Всемирная организация здравохранения: [сайт]. [2024]. URL: https://www.who.int (дата обращения: 05.12.2024).
  3. ГОСТ Р ЕН 15259. Национальный стандарт Российской Федерации. Качество воздуха. Выбросы стационарных источников. Требования к выбору измерительных секций и мест измерений, цели и плану измерений и составлению отчета. Москва: Стандартинформ, 2015.

Изображение заголовка: Jacek Dylag на Unsplash

вернуться к списку новостей
Рассчитать стоимость онлайн
Сообщите основную информацию о вашей задаче, ответьте на несколько вопросов и мгновенно получите оценку трудоемкости актуальной для вас инженерной задачи.
Узнать цену
Связанные новости
21 октября 2024

Международный строительный форум и выставка 100+ TechnoBuild

Делегация специалистов АО «ЦИФРА» с 1 по 3 октября 2024 года приняла участие в работе XI международного строительного форума и посетила выставку 100+ TechnoBuild.
Новости
27 сентября 2024

VII Научно-техническая конференция «Технологии обустройства нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений»

23-25 сентября делегация АО «ЦИФРА» приняла участие в работе VII Научно-технической конференции «Технологии обустройства нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений».
Новости
Связанные публикации в блоге
11 декабря 2024

Сейсмостойкость резервуаров частично заполненных жидкостью

В инженерной практике проектирование и анализ прочности частично заполненных резервуаров имеют особую важность, особенно в регионах, подверженных сейсмической активности. Во время землетрясений динамические нагрузки на такие конструкции могут привести к значительным напряжениям, способным нарушить структурную целостность конструкции. Сложное взаимодействие между жидкостью внутри резервуара и стенками резервуара требует тщательного рассмотрения, так как движение жидкости во время землетрясения может усилить воздействующие на конструкцию силы.
Блог
5 ноября 2024

Расчёт прочности узлов металлоконструкций

При проведении оценки прочности металлических конструкций в качестве сопутствующей задачи выступает анализ локальной прочности узлов соединения элементов металлоконструкций, например, фланцевых, фрикционных или срезных соединений.
Блог
Связанные вебинары
20 ноября 2024

Научно-техническое сопровождение проектирования особо опасных и технически сложных промышленных объектов

Приглашаем на открытый вебинар, посвящённый актуальным вопросам проведения научно-технического сопровождения проектирования (НТС).
Вебинары
14 ноября 2024

Сопровождение проектирования центров обработки данных в части температурного и климатического CFD-моделирования

Приглашаем на открытый вебинар, посвящённый актуальным вопросам сопровождения проектирования центров обработки данных (ЦОД) в части температурного и климатического CFD-моделирования.
Вебинары
Расскажите о вашей задаче
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!