Свойства живых систем и уровни их биологической организации

Вопрос: 

1.2  Свойства живых систем и уровни их биологической организации  

Ответ:

1.2 Организм рассматривается как целостная система, взаимодействующая с внешней средой. Все живые организмы обладают рядом признаков и свойств, которые отличают их от тел неживой природы:

- Высокоупорядоченное строение в виде определенной схемы – клеточная или неклеточная.

- Обмен веществ и энергии -  совокупность процессов дыхания, питания, выделения.

- Раздражимость – способность организмов на ответную реакцию в отношении воздействия среды обитания и является основой адаптации.

- Размножение – способность к воспроизводству.

- Движение, в том числе и то, которое происходит внутри организма и в самой клетке.

- Саморегуляция, за счет которой обеспечивается постоянство внутренней среды организма при непрерывно изменяющихся факторах внешней среды.

- Наследственность – способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.

• Изменчивость – способность организма изменять свои признаки под действием факторов внешней среды.

 

Таблица 1

Уровни организации живых  систем

Основная группа или ступень	Уровень
Биологическая микросистема	Молекулярный Клеточный
Биологическая мезосистема	Тканевый Органный Организменный
Биологическая макросистема	Популяционно-видовой Биоценотический Биосферный

 

Каждая живая система  состоит из единиц подчиненных ей уровней организации и является единицей, входящей в состав живой  системы, которой она подчинена. Например, организм состоит из клеток, являющихся живыми системами, и входит в состав организменных биосистем, таких как  популяции, биоценозы. Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня. Так, характер клеточного уровня организации определяется молекулярным уровнем, характер организменного – клеточным; популяционно-видовой – организменным и т.д.

Вопрос:

2.6 Очистка газов в сухих механических пылеуловителях.

   Ответ:

Для снижения загрязнения  атмосферы от промышленных выбросов используют системы очистки газов. Под очисткой газов понимают отделение  от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.

Механическая  очистка газов

Она включает сухие и мокрые методы.

Очистка газов в сухих  механических пылеуловителях.

К сухим механическим пылеуловителям относятся аппараты, в которых  использованы различные механизмы  осаждения: гравитационный (пылеосадительная камера), инерционный (камеры, осаждение пыли в которых происходит в результате изменения направления движения газового потока или установки на его пути препятствия) и центробежный.

Гравитационное  осаждение основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах(рис.1). Для уменьшения высоты осаждения частиц в осадительных камерах установлено на расстоянии 40-100 мм множество горизонтальных полок, разбивающих газовый поток на плоские струи. Гравитационное осаждение действенно лишь для крупных частиц диаметром более 50-100 мкм, причем степень очистки составляет не выше 40-50%. Метод пригоден лишь для предварительной, грубой очистки газов.

Рис. 1 

 

Пылеосадительные камеры (рис. 1). Осаждение взвешенных в газовом потоке частиц в пылеосадительных камерах происходит под действием сил тяжести. Простейшими конструкциями аппаратов этого типа являются отстойные газоходы, снабжаемые иногда вертикальными перегородками для лучшего осаждения твердых частиц. Для очистки горячих печных газов широко применяют многополочные пылеосадительные камеры.Пылеосадительная камера состоит: 1 - входной патрубок; 2 - выходной патрубок; 3 - корпус; 4 - бункер взвешенных частиц.

Инерционное осаждение основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи). Газы обеспыливаются, выходя через щели и меняя при этом направление движения, скорость газа на входе в аппарат составляет 10-15 м/с. Гидравлическое сопротивление аппарата 100 - 400 Па (10 - 40 мм вод. ст.). Частицы пыли с d < 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.

Данные аппараты отличаются простотой изготовления и эксплуатации, их достаточно широко используют в  промышленности. Но эффективность улавливания  не всегда достаточна.

Центробежные  методы очистки газов основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны (рис.2) различных типов: батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители (ротоклоны) и др. Циклоны наиболее часто применяют в промышленности для осаждения твердых аэрозолей. Циклоны характеризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства, надежностью в работе. Степень очистки от пыли зависит от размеров частиц. Для циклонов высокой производительности, в частности батарейных циклонов (производительностью более 20000 м³/ч), степень очистки составляет около 90% при диаметре частиц d > 30 мкм. Для частиц с d = 5-30 мкм степень очистки снижается до 80%, а при d == 2-5 мкм она составляет менее 40%.

Рис. 2                                    

На рис. 2 воздух вводится тангенциально во входной патрубок (4) циклона, представляющую собой закручивающий аппарат. Сформировавшийся здесь вращающийся поток опускается по кольцевому пространству, образованному цилиндрической частью циклона (3) и выхлопной трубой (5), в его конусную часть (2), а затем, продолжая вращаться, выходит из циклона через выхлопную трубу. (1) - пылевыпускное устройство.Аэродинамические силы искривляют траекторию частиц. При вращательно-нисходящем движении запыленного потока пылевые частицы достигают внутренней поверхности цилиндра, отделяются от потока. Под влиянием силы тяжести и увлекающего действия потока отделившиеся частицы опускаются и через пылевыпускное отверстие проходят в бункер.Более высокая степень очистки воздуха от пыли по сравнению с сухим циклоном может быть получена в пылеуловителях мокрого типа, в которых пыль улавливается в результате контакта частиц со смачивающей жидкостью. Этот контакт может осуществляться на смоченных стенках, обтекаемых воздухом, на каплях или на свободной поверхности воды.

 

Задача:

вариант № 5

 Высота источника выбросов газовоздушной смеси предприятия Н, диаметр устья трубы D, скорость выхода газовоздушной смеси w₀, ее расход V₁, разность температур ΔТ. Массовый выброс диоксида азота М₁, оксида углерода М₂.

Определить максимальные приземные концентрации для диоксида углерода и диоксида азота и сравнить полученные значения с предельно-допустимыми  концентрациями для этих веществ. Сделать  вывод об эффективности существующей очистки на данном предприятии. Исходные данные приведены в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Исходные данные

 

Вариант	Район застройки	Н, м	D, м	w0, м/с	ΔТ	М1, мг/с	М2, мг/с	Uм, м/с
1	Москва	45	1,2	8,2	100	4,1	10	6
2	Рязань	32	1,0	7,4	80	5,3	10	5.5
3	Новосибирск	55	1,5	8,3	120	5,6	10	7
4	Казань	15	0,8	6,5	30	3,0	12	6
5	Мурманск	18	0,8	7,0	42	2,9	8,7	8
6	Чита	12	0,8	6,5	48	4,3	3,9	7
7	Владимир	28	1,0	7,2	60	5,0	7,8	6,8
8	Калуга	27	1,2	7,4	25	4,8	10,3	6,5
9	Иваново	38	1,0	6,9	37	4,1	12,8	5

 

ПДК_СО = 5,0 мг/м³

ПДК_NO2= 0,085 мг/м³

 

 

Методика решения задачи

 

1. Максимальное значение  приземной концентрации вредного  вещества:

   мг/м³,

 

где:

А – коэффициент, зависящий  от района застройки;

М – масса вредного вещества, г/с;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ;

m, n – коэффициент, учитывающие условия выхода газовой смеси;

- безразмерный коэффициент,  для ровной местности = 1;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с

Таблица 3

Значение коэффициента А в зависимости от климатической зоны

 

Климатическая зона	Коэффициент А
Читинская обл., Бурятия	250
Европейская часть России, Дальний Восток	200
Урал	180
Европейская часть, Урал, севернее 50 с.ш.	160
Московская обл., Тульская обл., Владимирская обл.	140

 

2. Определение F:

1) для газообразных вредных  веществ, пылей – 1

2) для мелкодисперсных  аэрозолей при коэффициенте очистки  не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее  75% - 3.

 

 

 

3. Определяем m, n:

 

 

 

 

 

где:                               

 

 

n = 1      при v_м ≥ 2;

n = 0,532 · v_м  - 2,13 · v_м + 3,13  при 0,5 ≤ v_м < 2;

n = 4.4 · v_м      при v_м < 0.5;

 

где:  

 

 

Решение:

Район застройки - город Мурманск

где:

А = 200

М = 0,003 г/с;

F =1

m, n – коэффициент, учитывающие условия выхода газовой смеси = ?

- безразмерный коэффициент,  для ровной местности = 1;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с = ?