3. Расчет количества вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух из жидкостного объема трубопроводов и оборудования.

Цель работы: расчет количества вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух из жидкостного объема оборудования

Задача 3.1

Определить количество вредных веществ, выделяющееся через фланцевое соединение, давление среды в аппарате 5 × 10⁵Па, длина окружности фланцевого соединения 3м, материал прокладки паронит. Состав жидкости в аппарате метан – 15%, фенол – 70%, ацетон – 15%.

Величину утечки определяют по следующей формуле, г/ч

G = k m ( P / 10⁵ )^1/2 L=1*0,001*(5*10⁵/10⁵)^1/2*3=0,0067г/ч

где P - избыточное давление внутренней среды, Па;

k - коэффициент, учитывающий материал прокладки:

для паронита k = 1,

для резины k = 5,

фторопласта-4 k = 0,5;

m - коэффициент негерметичности (таблица 6);

L - длина окружности фланцевого соединения, м.

Задача 3.2

Определить количество бензина, выделяющегося через сальниковые уплотнения поршневых насосов. Диаметр штока 80 мм., давление, развиваемое насосом 1,3×10⁵ Па.

Количество вредных веществ определяется по формуле, г/ч

G = 3,19× 10^-3 p D Б ( Р )^1/2 =3,19 * 10^-3 * 3,14 * 0,08 * 5 * (1,3 * 10⁵)^1/2 = =1,445 г/ч

где D - диаметр штока, мм;

Б - опытный коэффициент, равный 5 для агрессивных нефтепродуктов и 2,5 для бензинов, лигроинов, керосинов и др.;

Р - давление, развиваемое насосом, Па.

Задача 3.3

Определить количество керосина, выделяющегося через кольцевую щель сальника центробежного насоса. Диаметр вала 80 мм, вал концентричен, длина направляющей втулки 40 мм, давление, развиваемое насосом 12×10⁵Па, температура перекачиваемого керосина 40^оС.

Различают ламинарный и турбулентный режим истечения. Турбулентный режим истечения наблюдается для концентрической кольцевой щели при числе Рейнольдса Re > 1000, для эксцентрической кольцевой щели при числе Рейнольдса Re > 300. Число Рейнольдса определяется по формуле:

Re = S v / n,

где S - ширина кольцевой щели или радиального зазора, см;

принимается, исходя из допусков и посадок вращающихся валов химических аппаратов в зависимости от диаметров вала D_в

D_в, мм < 10 10-30 30-120 > 120

S см 0 0,001 0,002 0,005

v - скорость потока в щели, см/c;

n - коэффициент кинематической вязкости среды, см²/c.

Определим средний диаметр кольцевой щели D_ср :

D_ср = 0,1 D_в + S = 100 * 0,08 + 0,002 = 8,002 см,

где D_ср. - средний диаметр кольцевой щели, см

При турбулентном потоке количество вредных веществ определяется по формуле

m _t = m ₀ / ( 1 + 0,0368 t + 0,0000212 t² )= 52,5 10^-7/ ( 1 + 0,0368*40 + +0,0000221*40² )=20,94*10^-7 Па*с

Количество веществ, выделяющихся через концентрическую кольцевую щель, при ламинарном течении определяется из выражения, г/ч.

P_изб - избыточное давление среды в насосе, Па;

z - длина направляющей втулки, см;

m _t - коэффициент динамической вязкости среды при данной температуре, Па×с

где r - плотность среды, кг/м³

g - ускорение свободного падения.

Объем просочившееся жидкости:

Площадь щели:

Скорость потока в щели:

Коэффициент кинематической вязкости жидкости:

Число Рейнольдса: Re = S v / n=0,002*0,00005/0,0264*10^-3 = =0,0038

Сравниваем число Рейнольдса с критическим (Re < 1000), следовательно режим течения ламинарный и формула выбрана правильно.

Таблица- 3-Результаты расчетов

Наименование оборудования	Количество вещества, г/ч
аппарат	0,0067
поршневой насос	1,445
центробежный насос	7,126 V=0,009 см3/ч

Вывод: при работе аппаратов происходит выброс вредных веществ в атмосферу, что наносит достаточный урон окружающей среде.