ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕИВАНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ВОЗДУХА В РЕЗУЛЬТАТЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ОТ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

В данной статье представлены результаты, полученные путем численного моделирования распространения загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива на электрической теплоэлектростанции, и их химическая реакция в атмосфере. На примере реальной теплоэлектростанции (Экибастузская ГРЭС-1), была смоделирована дисперсия NO и продукт NO₂ при химической реакции с кислородом. Примечательной особенностью данной теплоэлектростанции является то, что разница между дымоходами позволяет изучить влияние высоты источника на дисперсию загрязнения. Для описания этого процесса использовались уравнения Навье – Стокса, состоящие из уравнения неразрывности и движения. Для проверки математической модели и численного алгоритма численно решались тестовые задачи. Целью данной работы было изучение уровня концентрации загрязнения на разных расстояниях от источника. В результате были определены массовые доли концентрации и продукта. Согласно полученным данным, с увеличением расстояния от источника концентрация загрязнения распространяется более широко под влиянием диффузии. Чем дальше расстояние от трубы, тем ниже концентрация вещества. В результате численного исследования полученные данные могут быть использованы для дальнейших исследований проблем, связанных с распространением загрязняющих веществ в атмосферу для реальных атмосферных условий, также могут позволить в будущем спрогнозировать оптимальное расстояние от жилых районов для строительства ТЭС, при котором концентрация выбросов будет оставаться на безопасном уровне.

1. H. Mayer, Air pollution in cities. Atmospheric Environment, 1999, vol. 33(24-25), pp. 4029-4037.

2. R.E. Dunmore, J.R. Hopkins, R.T. Lidster, J.D. Lee, M.J. Evans, A.R. Rickard, A.C. Lewis, J.F. Hamilton, Diesel-related hydrocarbons can dominate gas phase reactive carbon in megacities. Atmospheric Chemistry and Physics, 2015, vol. 15, pp. 9983-9996.

3. M.Z. Jacobson, Fundamentals of Atmospheric Modeling. Cambridge University Press, New York, 2005, vol. 306, pp. 111-144.

4. Z. Wu, & Liu, C.-H. Budget analysis for reactive plume transport over idealised urban areas. Geoscience Letters, 2018, vol. 19 (2018), pp. 5(1).

5. B. Fiorina, D. Veynante, S. Candel. Modeling combustion chemistry in Large-Eddy Simulation of turbulent flames. Flow Turbulence Combust, 2014, vol. 94 (2015), pp. 3-42.

6. W.J. Bloss, Atmospheric chemical processes of importance in cities. In: R.M. Harrison, R.E. Hester, (Eds.) Air Quality in Urban Environments, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2009, vol. 28, pp. 42-64.

7. V. Muñoz, C. Casado, S. Suárez, B. Sánchez, & J. Marugán, Photocatalytic NOx removal: Rigorous kinetic modelling and ISO standard reactor simulation. Catalysis Today, 2018, vol 326, pp. 82-93.

8. Z. Li, H. Xu, W. Yang, M. Xu, , & F. Zhao, Numerical investigation and thermodynamic analysis of syngas production through chemical looping gasification using biomass as fuel. Fuel, 2019, vol. 246.

9. B. Li, B. Shi, X. Zhao, K. Ma, D. Xie, D. Zhao, et al., Oxy-fuel combustion of methane in a swirl tubular flame burner under various oxygen contents: operation limits and combustion instability. Exp Therm Fluid Sci, 2018, vol. 90, pp. 115–124.

10. J.H. Ferziger and M. Peric. Computational methods for fluid dynamics 3rd ed. Springer, London, 2013, pp. 426.

11. T.J. Chung. Computational fluid dynamics, Cambridge: Cambridge University Press, 2002, pp.1012.

12. A. Issakhov. Modeling of synthetic turbulence generation in boundary layer by using Zonal RANS/LES method. Int J Nonlinear Sci Num Simulat, 2014, vol. 15, pp.115–120.

13. S.V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Taylor & Francis, 1980.

14. R.M. Keimasi, M. Tacibi-Rahni, Numerical Simulation of Jets in a Crossflow Using Different Turbulence Model. AIAA Journal, 2001, vol. 39(12), pp. 2268-2277.

15. P. Ajersch, J. M. Zhou, S. Ketler, M. Salcudean, and I. S. Gartshore, Multiple Jets in a Cross flow: Detailed Measurements and Numerical Simulations. International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, ASME Paper 95-GT-9, Houston, TX, 1995, pp. 1–16.