Energia ja ympäristö

Kuinka insinöörit laskevat pilaantumisen SmokeStacksista

Kuinka insinöörit laskevat pilaantumisen SmokeStacksista



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kun katsomme maailmaa ja tutkimme sen pilaantumista aiheuttavia näkökohtia, voisimme pitää savupinoja pahimpina rikoksentekijöinä. Vaikka tämä on teknisesti totta, savustamisilla on myös tärkeä tarkoitus pitää maatason ilma hengitettynä ja auttaa hallitsemaan tuotettua pilaantumista.

Ajatellen menneisyyden, esiteollisen vallankumouksen aikakausia, voimme romantisoida ajanjakson. Voimme kuvitella rinteiden rinteitä, kivihiilipolttolaitosten puutetta, maataloutta, maataloutta ja maanläheisyyttä, jota voimme joskus kaipaamaan tänään. Vaikka tietyissä näkökohdissa se voi olla totta, meidän on muistettava, että tämä oli myös aika ennen asianmukaista jätehuoltoa tai ilmansaasteiden hallintaa.

Teollisuutta edeltävinä päivinä, milloin tahansa ihmiset polttivat mitään, savu viipyi lähellä maata. Kaikki epäpuhtaudet, joista ihmiset olivat täysin tietämättömiä, viipyisivät siellä, missä ihmiset hengittivät. Jopa se, mitä pidämme luonnollisena pilaantumisena, kuten hiukkaset, joita vapautuu poltettaessa puuta lämpöä tai ruoanlaittoa varten, voi olla erittäin vaarallista ihmisen hengityselimille.

Savupiippujen keksiminen

Ihmisillä oli todellakin vasta 1200-luvulla, kun savupiiput keksittiin, millään tavalla hallita tätä pilaantumista ja ohjata se pois hengittävästä ilmastaan. Kun ajattelet, että menneisyyden kodeissa valaistiin usein petrolilamppuja, puu- tai turvepaloja, saat käsityksen siitä, kuinka haitallinen sisäilman pilaantuminen olisi ollut päivässä. Ehdottomasti ei jotain romanttista.

Savupiipun keksimisen jälkeen sitä toistettiin vähitellen noin noin 1700-luvulle saakka, jolloin teollinen vallankumous levitti savupiipun käyttöä teollisuusrakennuksiin, kuten tehtaisiin ja takoihin.

LIITTYVÄT: UUSI TUTKIMUS SITAA ILMANSAASTEEN MAAILMANLAAJUISIIN DIABETEIHIN

Vaikka 1700-luvun Lontoo, Pariisi, New York - kaikki tuolloin suuret kaupungit - olivat melko saastuneita, ne olisivat todellakin olleet paljon saastuneempia, jos heidän isännöimänsä tuotantolaitokset eivät käyttäisi savupinoja. Savupiiput olivat välttämättömiä ja välttämättömiä ilmansaasteiden ja myrkyllisten alkuaineiden ottamiseksi, jotka muuten laskeutuisivat lähellä maata, korkeimpiin korkeuksiin, jotta nämä epäpuhtaudet voisivat levitä ilmakehään. Tietenkin tiedämme nyt myös, että ilmakehän korkeat epäpuhtauspitoisuudet voivat myös aiheuttaa vakavia ongelmia, joten modernit savupiiput on varustettu myös suodattimilla ja pesureilla.

Savupiiput varmistavat, että tehtaan päästöt laimennetaan ja hajautetaan. Ne varmistavat, että tuloksena olevat kemikaalit leviävät laajalle alueelle, jolla esiintyy palamiseen suuntautuvaa pilaantumista, ja siten kielteisiä vaikutuksia lievennetään osittain välittömässä läheisyydessä.

Insinöörien, erityisesti ympäristö- ja rakennusinsinöörien, on osattava laskea savupinojen päästöt niiden suunnittelua varten. Jos laitoksesta tulee tietyn määrän epäpuhtauksia maantieteellisen sijainnin, sijainnin, korkeuden ja epäpuhtaustyypin perusteella, kuinka korkean tai leveän savupinon on oltava levittääkseen epäpuhtaudet tehokkaasti?

Nämä ovat kysymyksiä, joihin insinöörien on vastattava. Ennen kuin tutustumme enemmän ratkaisun teknisiin yksityiskohtiin, tutkitaan ensin, miksi ilmansaasteet ovat niin haitallisia. Toisin sanoen, miksi pyrkiä rakentamaan savupiippuja?

Mitä vaaroja myrkylliset ilman epäpuhtaudet aiheuttavat?

Ilmansaasteet ovat yksi nykyajan monista näkymättömistä vaaroista. Usein se on poissa silmistä, mutta sillä voi olla vaarallisia vaikutuksia jokaiseen meistä.

Ilman epäpuhtaudet pääsevät elimistöön pääasiassa hengityksen kautta, mutta jotkut materiaalit, kuten raskasmetallit, voivat laskeutua ilmasta, kasvien omaksua ne ja nielemään, kun kasvit syödään. Muut epäpuhtaudet voivat imeytyä ihon läpi.

Kun nämä epäpuhtaudet pääsevät elimistöön, ne voivat pudota keuhkoihin tai verenkiertoon ja kerääntyä lopulta eri elimiin, erityisesti keuhkoihin ja maksaan. Tämä puolestaan ​​voi johtaa vakaviin terveysongelmiin.

Kun epäpuhtaudet saavuttavat tarpeeksi korkean pitoisuuden kehossasi, negatiiviset terveysvaikutukset voivat sisältää häiriöitä normaaleihin ruumiillisiin ja kemiallisiin toimintoihin. Perustasolla epäpuhtaudet muuttavat yksittäisten solujen kemiallisia reaktioita, jotka voivat aiheuttaa solukuoleman, solujen toiminnan heikkenemisen tai johtaa syöpään.

Ilman epäpuhtaudet tällä tavalla voivat vahingoittaa sisäelimiä, syntymävikoja ja syöpää.

Useimmilla epäpuhtauksilla on jonkin verran annos-vastesuhde. Useimmissa tapauksissa pieni epäpuhtaus ajan myötä ei aiheuta vakavia vahinkoja. Suuret epäpuhtauspitoisuudet lyhyessä ajassa tai pienemmät, mutta pysyvämmät pitoisuudet ajan myötä voivat aiheuttaa vakavampia ja pitkäaikaisempia terveysongelmia. Jos kuitenkin laimennat joitain epäpuhtauksia riittävästi, tilastollinen todennäköisyys niiden haitallisuudesta vähenee jopa pitkittyneiden altistumisjaksojen aikana.

Joissakin pilaantumisesta riippuvaisen syövän tapauksissa epäpuhtauksien altistumisen suhteen riskille oletetaan yleensä olevan lineaarinen. Toisin sanoen, mitä enemmän olet alttiina epäpuhtaudelle ajan myötä, sitä enemmän syöpäriski kasvaa, kaikki lineaarisesti suoran korrelaation kanssa.

LIITTYVÄT: GOOGLE MAPPS TARJOA NYT MAANTIETEELLISET HIILIJALAN JALANJÄLJENNÄT

Kaavio on tarkempi, kun on kyse muista sairauksista, lukuun ottamatta syöpää. Muiden sairauksien kuin syövän riski on yleensä pienempi pienemmillä altistustasoilla, mutta riski kasvaa eksponentiaalisesti, kun saavutat keskitason altistustason. Sitten riskikäyrä tasaantuu jonkin verran, kun altistuminen nousee erittäin korkeaksi, mikä viittaa siihen, että vahinkojen riski keskitasolla ja korkealla tasolla on samanlainen.

Tutkijat laskevat yleensä epäpuhtauksien elinikäisen syöpäriskin kertomalla epäpuhtauden elinkaaren suurin altistuminen annos-vastesuhteella. Käyttämällä matematiikkaa, joka seuraa näitä samoja linjoja, ympäristöinsinöörit ja tutkijat voivat ekstrapoloida lisääntyneet syöpäriskit väestössä, joka asuu tietyn lähteen lähellä, sanotaan suuri tehdas.

Yleisesti ottaen on kuitenkin tärkeää huomata, että nämä riskilaskelmat ovat vain arvioita. Tietylle epäpuhtaudelle altistumisen tarkat riskitasot ja lopputulos paljastuvat yleensä vasta tutkittuaan terveys- ja pilaantumistietojen lukuja.

Yleensä insinöörit ja tutkijat, joille tehdään savupinojen tai ilman epäpuhtauksien riskinarviointeja, sisällyttävät laskelmiinsa turvallisuustekijän.

Savupinsa saastumisen laskeminen

Nyt kun olemme keskustelleet hieman ilman epäpuhtauksien vaarasta ja siitä, miten insinööreille voidaan tehdä jokaisen epäpuhtauden riskiarviointi, voimme perehtyä teknisiin seikkoihin, miten insinöörit päättävät, kuinka suuren savupinon on oltava ja mitä vaikutuksia sillä olisi ympäröivää ilmaa.

Kun savu tai ilma poistuu savupinasta, sen käyttäytyminen riippuu mistä tahansa muuttujista. Näihin voivat sisältyä savun lämpötila suhteessa ilmaan, tuulen kuviot, tilavuus, koko, virtausnopeus, korkeus ja paljon muuta. Tästä johtuen savun todellinen käyttäytyminen vaihtelee dramaattisesti todellisissa olosuhteissa, mutta simulaatioiden ja laskelmien vuoksi insinöörit ovat luokitelleet savupinuputket tai pinosta poistuvan savun useiksi erilaisiksi palatyypeiksi. Esimerkkejä näistä voidaan nähdä alla olevasta kuvasta, Benoit Cushman-Roisin, Thayerin teknillisestä korkeakoulusta Dartmouth Collegessa.

Näiden kaavioiden tulisi antaa sinulle lyhyt esittely siitä, kuinka vaikeaa on laskea ja mitata tietyn savupinan aiheuttama pilaantuminen. Minun täytyy piirtää viiva tähän artikkeliin perustutkimuksella siitä, mitä savupiiput tekevät, sen sijaan, että suorittaisin todellisia savupinojen laskelmia. Koska tämä artikkeli ei ole luonteeltaan ehdottomasti akateeminen, vaan pikemminkin yleissivistävää koulutusta varten. Aion syventyä savu- ja juoksulaskelmien prosessiin ja lopettaa heti ennen kuin tekisin mitään erittäin teknistä. Jos haluat oppia lisää, tarvitaan ympäristötekniikan oppikirja.

Yleensä savupinojen palat ovat virtaukseltaan Gaussin muotoa, toisin sanoen savun konsentraatio saa poikkileikkaukseltaan kellokäyrän muodon. Kun savu jättää korkean pinon, h, se muuttuu lopulta putkeksi - joka on kaasun polku. Tämä höyhenen alkamiskorkeus, H, voi olla korkeampi kuin savupinon korkeus, h, epäpuhtauksien kelluvuuden vuoksi. Tämä tarkoittaa pohjimmiltaan sitä, että savu nousee hieman ennen kuin siitä tulee tulva.

LIITTYVÄT: OVATKO KOLME GORGESIN VAIMENTA MASTERPIECE-TAI ULKOPUOLISTA YMPÄRISTÖKATASTERIA?

Vaikka höyhenen poikkileikkaus missä tahansa kohdassa voi saada erilaisia ​​muotoja, keskimääräinen poikkileikkaus pylväästä on tosiasiassa lähellä Gaussin muotoa, minkä vuoksi insinöörit voivat yleensä olettaa tämän.

Katsokaa alla olevaa kaaviota saadaksesi hieman paremman käsityksen juuri mainitsemistamme käsitteistä. Voit nähdä kaikki pelattavat muuttujat selvästi yhdessä tilassa.

Yleensä insinöörit ovat eniten huolissaan maanpinnan pitoisuudesta höylästä tietyllä etäisyydellä. Oletetaan esimerkiksi, että kaupunki oli 25 mailin päässä tien varresta. Ympäristöinsinöörit haluavat laskea vesipitoisuuden pitoisuuden maan ja tietyn korkeuden välisellä tasolla arvolla x = 25 mailia.

Suuren tuulen aikana savupinasta peräisin olevat epäpuhtaudet laimennetaan suuremmilla nopeuksilla olettaen, että virtausnopeus on pinosta. Tässä tapauksessa voimakkaat tuulet voivat auttaa laimentamaan epäpuhtauksia nopeammin, vaikka tuuli voi myös aiheuttaa turbulenssia, muuttaa höyhenen muotoa ja muuttaa laskelmia.

Määritettäessä vesipitoisuuden pitoisuutta maassa tietyssä kohdassa kaava voi näyttää tältä:

Cmaahan on keskittymä, S on päästöaste, u tuulen nopeus korkeudella Hσy on vaakasuora dispersiokerroin,σz on vertikaalinen dispersiokerroin, y tuulen etäisyydellä ja H todellinen pinon korkeus.

Ilman insinöörin tutkintoa tai ainakin jonkinlaista ymmärrystä tästä yhtälöstä et todennäköisesti halua yrittää matematiikkaa. Siksi päätin lopettaa tämän artikkelin puhtaasti johdantokohdassa.

Yhtälö voidaan turvautua ja vaihtaa ympäri ratkaisemaan mikä tahansa muuttuja, ja voit laskea, minkä korkeuden tarvitsit savupinasi perustuen hyväksyttyyn ilman epäpuhtauspitoisuuteen tietyllä etäisyydellä. Eikö matematiikka ja tekniikka ole vain hienoa? Se on melkein kuin empiirinen datapohjainen tapa tietää ja ymmärtää kaikkea ympärillämme. Ah, suunnittelu.

Olen oikeastaan ​​osunut vain jäävuoren kärkeen tässä viestissä, tarjoamalla yhden yhtälön muutamalla mallilla, jotka korostavat savupinojen suunnittelun ja laskelmien monimutkaisuutta. Olen säästänyt sinua Pasquill-käyristä, joita käytetään dispersiokertoimien määrittämiseen, tuulen nopeusprofiileista korkeuksien perusteella ja useista muista alayhtälöistä, joita tarvitaan kaiken tasapainottamiseksi.

Ympäristöinsinöörit eivät vain istu koko päivän huolissaan jään sulamisesta, vaan he ovat hyvin koulutettuja ammattilaisia, jotka työskentelevät pitääkseen sinut turvassa monenlaisilta vaaroilta ympäröivässä maailmassa. Vaikka et todennäköisesti pysty laskemaan savupiippuyhtälöitä tässä vaiheessa, toivottavasti tämä viesti on saanut sinut ymmärtämään jopa joidenkin ympärillämme olevien yksinkertaisimpien asioiden, jopa yksinkertaisen savupinjan, valtavat monimutkaisuudet.


Katso video: How to gild furniture using Annie Sloan Gilding Wax (Elokuu 2022).