VDI 3781 Blatt 2-1981 Dispersion of pollutants in the atmosphere stack heights with regard to rugged terrain.pdf

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1、DK 502.55 (203) : 551.510.41/.42 : 551.513.7 : 551.552/.554 : 551.43533.6.011 : 533.15 : 533.17 : 518.3.01.011 (430.1-31)697.85-181.13:662.922.2.001.24 /ri diuti ikiiki351 .777.51 .078 : 614.71/.72 (083.132) VDI-RICHTLINIEN August 1981VEREINDEUTSCHERINGENIEUREAusbreitung luftfrem(der Stoffe in der A

2、tmosphreSchornsteinhhen unter Bercksichtigungunebener GelndeformenVDI 3781Blatt 2Dispersion of pollutants in the atmosphere.Stack heights with regard to rugged terrainInhaltlich berprft und unverndertweiterhin gltig: Mai 1999VDIInhaltlich berprftund unverndertweiterhin gltigFebruar2012Inhalt SeiteVo

3、rbemerkung 21. Vorbedingung fr Standorte in Tlern 22. Berechnung der korrigierten Schornsteinhhe 22.1. Lsungsweg 22.2. Rechenvorschrift 23. Abbildungen und Nomogramme 43.1. Die vier schematisierten Gelndeformen 43.2. Nomogramme fr die Gelndeform ,Gelndestufe“ 53.3. Nomogramme fr die Gelndeformen Ber

4、g“ und Tal“ 93.4. Nomogramme fr die Gelndeform welliges Gelnde“ 134. Beispiele 164.1. Beispiel 1 fr die Gelndeform Gelndestufe“ 164.2. Beispiel 2 fr die Gelndeform Tal mit kreisbogenfrmigerBerandung“ bzw. welliges Gelnde“ 16Verwendete Formelzeichen 17Schrifttum 17VDI-Kommission Reinhaltung der LuftA

5、rbeitsgruppe Gelndefornnen inn Ausschu SchornsteinhhenbestimnnungVDI-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1VDI-Handbuch HeizungstechnikVDI-Handbuch EnergietechnikRegjster-Nr. 3Register-Nr. 7Register-Nr. 4Preisgr. 10B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2D

6、EF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-2- VDI3781 Blatt 2VorbemerkungDie bekannten Berechnungsverfahren der Schornsteinmindesthhe, etwa nach 4, gelten nur fr ebenes Gelnde. Aufgabe der vorliegenden Richtlinie VDI 3781Bl. 2 ist es, die Berechnungsverfahren auf unebenes Gelnde auszudehen;

7、 sie ersetzt damit den Entwurf VDI2289 Bl. 3, Ausgabe 10.69.Bei der Bestimmung der Korrektur werden die Geometrie der Gelndeform und die Gesetzmigkeiten der Strmungslehre bercksichtigt.Die dieser Richtlinie zugrunde liegende Theorie ist ausfuhrlich in der Arbeit von Stmke dargestellt 1.Bei der Ablei

8、tung dieser Theorie wurden folgende Annahmen getroffen:langgestreckte Bodenerhebung oder -Vertiefung, einfach typisierbar,ebenes stationres Strmungsfeld senkrecht zur Bodenerhebung oder -Vertiefung,Potentialstrmung in grerem Abstand vom Boden,Ermittlung der Windgeschwindigkeit in der bodennahen Gren

9、zschicht aus der zugehrigen Potentialstrmung durch formale bertragung des Falles fehlenderBodenstrungen,Verwendung einer vereinfachten stationren Form derFickschen Diffusionsgleichung mit konstanten Koeffizienten.Diese Voraussetzungen sind nach dem derzeitigen Wissensstand fr eine praktikable Erfass

10、ung des in dieserRichtlinie behandelten Problems notwendig. In Wirklichkeit sind sie jedoch nur nherungsweise sowie je nachGelndeform und klimatischen Standortverhltnissen mehroder weniger gut erfllt. Bei einer Bercksichtigung derklimatischen Verhltnisse knnen sich geringere Schornsteinhhen ergeben

11、als nach dieser Richtlinie.In den Fllen, in denen diese Richtlinie wegen der in dieTheorie eingegangenen Voraussetzungen nicht anwendbarist, sollte ein Sachverstndiger fr Ausbreitungsfragen hinzugezogen werden.1. Vorbedingung fr Standorte in TlernUnabhngig davon, mit welcher schematisierten Gelndefo

12、rm die Schornsteinhhe bezglich des Gelndeeinflusseszu korrigieren ist, mu fr alle in Tlern oder berhaupttiefer gelegenen Standorte mittels der im folgenden beschriebenen Zusatzbedingung geprft werden, ob die freieAbstrmung der Luft und damit auch der Abgase aus demTal gewhrleistet ist. Dabei wird be

13、rcksichtigt, da sichbei einer Anstrmung quer zum Talverlauf innerhalb desTales ein Leewirbel ausbildet, der die Schomsteinabgaseherabdrckt; dies kann zu einer Schadgasanreicherunginnerhalb des Tales fhren. Der Bereich im Lee des Strmungshindernisses bzw. der Taloberkante, wo sich dieserLeewirbel aus

14、bildet, wird mit Kavittszone bezeichnet.Diese Zone lt sich durch eine von der Taloberkante ausgehende Linie mit 15 Neigung gegen die Horizontale abgrenzen. In Bild 1 ist die Konstruktion dieser 15-Linieverdeutlicht, die fr beide Talseiten festgelegt wird. Es istzu prfen, ob die Schornsteinbauhhe die

15、se Linie durchbricht, d.h. ob die Bedingung der freien Abstrmungerfllt ist.Sollte die Bedingung der freien Abstrmung fr Emittenten, deren Schornsteinbauhhe nach der hier vorliegendenRichtlinie berechnet wird, nicht erfllt sein, ist eine Anreicherung der Immissionen zu befrchten. Um dieser Gefahrvorz

16、ubeugen, ist der Schornstein derart zu erhhen, dadie Schomsteinmndung oberhalb der Kavittszone liegt.3001500 m 1250 750 500 250Bild 1.Beispielfr die Lageder 15-Linieund fr dieAbgrenzungder Kavittszone2. Berechnung der korrigierten Schornsteinhhe2.1. LsungswegAusgangspunkt des Bestimmungsverfahrens f

17、r die Korrektur ist die fr ebenes Gelnde berechnete Schomstein-bauhhe.Auerdem mu im allgemeinen die effektive Quellhhebzw. die Abluftfahnenberhhung fr ebenes Gelndebekannt sein, die bei der Berechnung der Schornsteinbauhhe.Die die Ausbreitung der Schomsteinemissionen beeinflussende Gelndeunebenheit

18、wird durch eine der vier GelndeformenGelnde stufe (Index S),Berg mit kreisbogenfrmigem Profil (Index B),Tal mit kreisbogenfrmigem ProfQ (Index T),welliges Gelnde (Index W)schematisiert. Die charakteristischen Merkmale diesertypisierten vier Gelndeformen sind in Bild 2 bis 4(s. Abschn. 3.1) dargestel

19、lt. Falls bei deren Auswahl bzw.bei der Bestimmung ihrer geometrischen Parameter keineeindeutige Festlegungsmglichkeit besteht, sollte die frdie nderung der Schornsteinhhe wirksamste Gelndeform magebend sein. Die Berechnung wird nachAbschn. 2.2 durchgefhrt (s. hierzu auch Abschn. 4.2 .2,Bild 28).2.2

20、. Rechenvorschrift2.2.1. Vorgegebene Parameter2.2.1.1. SchornsteindatenAls Vorgabe wird die fr ebenes Gelnde geltende Schornsteinbauhhe (Quellhhe) und die dazugehrige Abluftfahnenberhhung AZ/jg bentigt. Die Summe beider istdie effektive Quellhhe (Gl. (1).(1)B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0

21、D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI3781 Blatt 2 -3-Die Abluftfahnenberhhung lt sich fr den vorliegenden Zweck mit ausreichender Genauigkeit nach 2; 3berechnen:1 46 .0,847(2)mitundmitE=Rm 0,0552 L . D+ 0,1046 t - 15)273w = w (zq) = 3 m/s(

22、3)(4)E Emissionswert in m/sR Abluftmenge im Normzustand in m/ht Ablufttemperatur am Schornsteinaustritt in CD Mndungsdurchmesser des Schornsteines in mM = w (Zq) mittlere Windgeschwindigkeit in m/s;Anemometerhhe Zq (ca. 10 m)Fr die Berechnung der Abluftfahnenberhhung in ebenem Gelnde wird eine mittl

23、ere Windgeschwindigkeitvon 3 m/s in Anemometerhhe vorausgesetzt.Die in Abschn. 3.2 bis 3.4 dargestellten Nomogramme gelten unabhngig von der fr verwendeten Formel,sofern die berhhung im Bereich der Abluftfahne umgekehrt proportional zu ist.den. Bei einem Verhltnis 0,25 ist keined“ sKorrektur der Sch

24、ornsteinhhe erforderlich.Berg mit kreisfrmigem Profil =2 arctan (7)In diesem Falle soll die Richtlinie fr 0 gilt dieselbeKorrektur wie fr Standorte mit entsprechender Ortskoordinate X 225 nicht angewendetwerden. Fix/dj 0 gilt dieselbe Korrektur wie fr Standorte mitentsprechender Ortskoordinate x 5,8

25、55 ( 1/2 tt e ist die Richtlmienicht anwendbar 1. Eine Korrektur der Schornsteinhhe erbrigt sich fr Verhltnisse x/d n Intervall0 45 nicht angewendet wer-2.2.1,3. RechenwerteAls Rechenwerte werden auer dem charakteristischenWinkel folgende Lngenkombinationen benutzt:x/d; ja; h/aB974908A824A6748CAAAA9

26、9BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-4- VDI3781 Blatt 22.2.2. Berechnung der korrigierten effektiven QuellhheDie bezglich des Gelndeeinflusses korrigierte effektiveQuellhhe wird nach Gl. (10) berechnet:h*=k-h (10)mitkDer

27、Faktor k lt sich aus den in Abschn.3.2, 3.3 und 3.4wiedergegebenen Nomogrammen entnehmen; welchesNomogramm zu benutzen ist, hngt von der Gelndeformund vom Zahlenwert x/c? ab. Diesem Nomogramm wirdder Faktor k als Funktion von und f = entnommen). Falls fr den im Einzelfall vorliegenden Wertx/ikein No

28、mogramm angegeben ist, wird der Faktor k imallgemeinen fr die beiden benachbarten xjd Werte, frdie ein Nomogramm vorhanden ist, abgelesen und durchInterpolation zwischen diesen ermittelt.2.2.3. Berechnung des Nherungswertes fr die aufGelndeeinflu korrigierte SchornsteinbauhheDer Zwischenwert fr die

29、auf Gelndeeinflu korrigierteSchomsteinbauhhe folgt aus Gl. (11):“ (11)mit -(?)Der Korrekturfaktor k ist den in Abschn.3.2, 3.3 und3.4. wiedergegebenen Nomogrammen zu entnehmen,deren Auswahl von der Art der Gelndeform und vomZahlenwert xjd abhngt. Dem entsprechenden Nomogramm wird dann der Korrekturf

30、aktor k als Funktionvon und f =Hla entnommen (hierbei ist zu beachten,da sich im allgemeinen andere Zahlenwerte als nachAbschn. 2.2.2 ergeben).2.2.4. Berechnung der auf Gelndeeinflu korrigiertenAbluftfahnenberhhungDie auf Gelndeeinflu korrigierte Abluftfahnenberhhung wird nach Gl. (12) berechnet 3:A

31、H = cos oAH* (12)mit(13)entsprechend Abschn. 2.2.2 und 2.2.3.Der Faktor cos o in Gl. (12) wird den Nomogrammen(s. Abschn. 3) entnommen; die Auswahl des fr die Korrektur bentigten Nomogrammes hngt von der Art derGelndeform und vom Zahlenwert xjd ab. Diesem Nomogramm wird der Faktor cos o als Funktion

32、 von und Xentnommen, wobeiX =Hj +2a (14)ist.1 ) Fr die Ablesung von empfiehlt sich die Benutzung von durchsichtigem Millimeterpapier.Wenn fr einen Jc/J-Wert kein Nomogramm vorhandenist, wird der Wert cos o durch Interpolation aus denjenigen Nomogrammen errechnet, die den nchsthheren bzw.-niederen x/

33、(i-Werten zugeordnet sind. Falls fr einenWert vonx/c? entsprechend Abschn. 2.2.2 und 2.2.3 einNomogramm fr den Faktor k vorliegt, fr den Faktorcos a jedoch nicht (s. Abschn. 2.2.2 und 2.2.3), ist cos o= 1 zu setzen.2.2.5. Berechnung der auf Gelndeeinflu korrigiertenSchornsteinhheDie auf Gelndeeinflu

34、 korrigierte Schornsteinhhe ergibt sich aus Gl. (15):(15)Dabei ist die korrigierte effektive Quellhhe nachGl.(lO) und die korrigierte Abluftfahnenberhhung AHnach Gl. (12) zu bestimmen.Die allgemeine Gl. ( 1 5) vereinfacht sich zu K-e (16)1 wird.Hq = Max falls cos o 3. Abbildungen und Nomogramme3.1.

35、Die vier schematisierten GelndeformenIn Bild 2 bis 4 sind die in dieser Richtlinie behandeltenvier Gelndeformen mit den zur Berechnung erforderii-chen geometrischen Gren / n VV XXBild 2.Gelndestufe(Nomogrammein Bild 5 bis 13a, b)Bild 3a.Berg mit kreisbogenfrmiger Berandung(Nomogrammein Bild 14 bis 1

36、9a, b)Bild 3b.Tal mit kreisbogenfrmiger Berandung0 z2b4 /-30,0 yf/l.1 110,90 0,95 cos o 1,00Bild 10b. Gelndestufe: x/c/5 = 0,5Zusatzfaktor cos aiYVVV-o_ 30 4t,5,i10 12 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2Bild 1 1 a. Gelndestufe ; x/c/g = 0,25Korrekturfaktor kB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CC

37、B65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI3781 Blatt 2 -7-iR IKfo30 1 f/V/fOJO 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 cos o 1,00Bild 1 1 b. Gelndestufe: x/d = 0,25Zusatzfaktor cos o32/01,0 1,2 1,4 k 1,6 1,7Bild 12a. Gelndestufe: x/cfg = 0Korrekturfaktor k32X100,70 0,75 0,80

38、 0,85 0,90 0,95 cos o 1,00Bild 1 2 b. Gelndestufe: x/d = 0Zusatzfaktor cos oH/Jrs=4.50/1 hB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-8- VDI 3781 Blatt 232r/00,9 1,1 k 1,3Bild 13a. Gelndestufe: x/d = + 0,25

39、Korrekturfaktor klAs =45.O J/lB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI 3781 Blatt 2 -9-3.3. Nomogramme fr die Gelndeformen Berg“ und Tal“In den Nomogrammen, Bild 14 bis 21, sind fr die Gelndeformen Be

40、rg“ (g : 135 bis 165) und Tal“ (jSj : 195bis 225) die Korrekturfaktoreh k (s. Gin. (10) und (1 1) und der Zusatzfaktor cos o (s. Gl. (12) angegeben, und zwarX Xbei der Gelndeform Berg“ fr Verhltnisse von 4 bis 0,75 und bei der Gelndeform Tal“ fr -Verhltnissevon -0,75 bis 0.OlIiCOS o /165150135hOO k

41、102Bild 14. Gelndeform Berg“: x/d = 4Korrekturfaktor kIII1 1U Pb/ ODi i50 1Ii135.o100 102 k 1,04Bild 15. Gelndeform Berg“: x/c/g = 3Korrekturfaktor k1 1 1 iUlL/O U!y5I Jfit/04 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98 cos o 1,00Bild 19 b. Gelndeform ,Berg“: x/d = 0,75Zusatzfaktor cos aBild 19c. Gelndeform

42、Tal“: x/dj = 0,75Zusatzfaktor cos aB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-12- VDI3781 Blatt 2Bild 21. Gelndeform Tal“: x/d-y = 0Korrekturfaktor kB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1

43、CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI3781 Blatt 2 -13-3.4. Nomogramme fr die Gelndeform welliges Gelnde“-0,15-0,16Das Nomograinm,Bild22, enthlt die Rand-stroninien (schematisierte Gelndeform)fr verschiedene charakteristische WinkelDieses Nomogramm kann

44、stattGL (9) zur Bestimmung von herangezogen werden, indem diejenige Randstromlinie bestimmtwird, die mit der vorgegebenen Gelndekontur mghchst gutbereinstimmt.Mittels Nomogramm,Bild 23, wird aus derdem vorliegenden Gelndeschnitt entnommenen charakteristischen Lnge unddem maximalen Hhenunterschied 2

45、bdie charakteristischeHhe berechnet.In den Nomogrammen,Bild 24 bis 26, sindfr die Gelndeformwelliges Gelnde“ dieKorrekturfaktoren k(s. Gin. (10) und (11)und der Zusatzfaktorcos o (s. GL 12) fr -Verhltnisse vondw- 0,25 bis 0 angegeben.-0,30-0.25-0,20-0,15-0.10-0.05 0 0.05 0.10 0,15 0.20 0.25 0.30x/d,

46、.wBild 22. Gelndeform welliges Gelnde“Randstromlinien (im Verhltnis 1 : 5 berhht)Parameter charakteristischer Winkel B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-14- VDI 3781 Blatt 20 0,02 0,04Bild 23. Geind

47、eform welliges Gelnde“0,06 0,08 b/d 0,10 0,11Zusammenhang zwischen b/d und q = /bBild 24. Gelndeform welliges Gelnde“: x/d = 0,25Korrekturfaktor kB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI 3781 Blatt 2B

48、974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-16- VDI 3781 Blatt 24. Beispiele4.1. Beispiel 1 fr die Gelndeform Gelndestufe4.1.1. VorgabenStandortcharakterisierung, Bild 27:erforderliche Schornsteinb Juhhe inebenem Gelnde (einschlielichImmissionsniveau)Abluftfahnenberh