Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет

расчет основных параметров наружной и внутренней среды в технологическом оборудовании и производственном помещении

Методические указания для практических работ по дисциплине

«Теоретические основы защиты окружающей среды»

Для студентов специальности 28020265

«Инженерная защита окружающей среды»

Составители: И. Г. Кобзарь , В. В. Козлова

Ульяновск

2010

УДК 504(076)

ББК 51.26 я7

П84

Рецензент: заведующий кафедрой «Теплоснабжение» Ульяновского государственного технического университета, доктор технических наук, профессор Н. Н. Ковальногов

П84

Расчет основных параметров наружной и внутренней среды в технологическом оборудовании и производственном помещении: методические указания для практических работ по дисциплине «Теоретические основы защиты окружающей среды» / сост. И. Г. Кобзарь, В. В. Козлова. – Ульяновск: УлГТУ, 2010. – 42 с.

В сборнике приведены формулы расчета параметров наружной и внутренней среды в технологическом оборудовании и производственном помещении в различных условиях: при разгерметизации оборудования, испарение с поверхности, утечки при «малом» и «большом дыхании аппарата». Предложены варианты для самостоятельных расчетов.

Методические указания для практических работ по курсу «Теоретические основы защиты окружающей среды» предназначены для студентов специальности 28020265 «Инженерная защита окружающей среды».

Методические указания подготовлены на кафедре «Безопасность жизнедеятельности и промышленная экология». Составлены в соответствии с программой дисциплины «Теоретические основы защиты окружающей среды».

УДК 504(076)

ББК 51.26я7

© Кобзарь И. Г., Козлова В. В., составление, 2010

© Оформление. УлГТУ, 2010

Содержание

Цель работы Введение 1 Расчет основных параметров наружной и внутренней среды. Основные положения 2 Рекомендуемый порядок действий при расчете параметров внутренней среды в технологическом оборудовании и производственном помещении 2.1 Внутренняя среда − газовая смесь известного состава 2.2 Внутренняя среда − жидкость и газовая смесь известных составов. Газовоздушная среда с известными влажностью и составом примесей в производственном помещении. Газовоздушная среда над открытой поверхностью жидкости известного состава 3 Расчет количества вредных веществ, поступающих в производственную среду из газового объема технологического оборудования 3.1 Расчет утечек вредных веществ из газового объема трубопроводов и оборудования под давлением 3.1.1 Через неплотности фланцевых соединений 3.1.2 Через щелевой зазор при разности давлений в аппарате и окружающей среде ∆Р<0,02∙105 Па и малых размерах течи 3.1.3 Через неплотности в уплотнении валов и штоков компрессоров, мешалок и реакторов 3.2 Расчет количества вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух при «большом дыхании» аппарата 3.3 Расчёт утечки вредных веществ при «малом дыхании» аппарата 3.4 Утечка вредных веществ через щелевой зазор аппарата, находящегося под разряжением 3.5 Расчет количества вредных веществ, поступающих со свободной поверхности жидкости 3.5.1 Утечка из оборудования под давлением 3.5.2 Расчет количества вредных веществ, испаряющихся со свободной поверхности жидкости 3.5.3. Расчёт поступления вредных веществ в атмосферу при испарении с поверхности жидкости в случае вынужденной конвекции газового потока 4 Выделение вредных веществ при сжигании топлива 4.1 Расчет выбросов твердых частиц 4.2 Вынос оксидов серы в атмосферу 4.3 Вынос оксида углерода 4.4 Вынос диоксида азота 4.5 Вынос оксидов ванадия 5 Выделение аэрозольных продуктов горения щелочных металлов (натрий, калий, литий и др.) в случае их протечки из технологического оборудования 6 Выброс вредных веществ от автотранспорта 7 примеры решения задач Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Пример 7

6 6 7 11 11 12 13 13 13 13 13 14 14 15 15 15 15 16 17 17 17 17 18 18 19 21 25 25 27 30 33 36 38 39

Цель работы

Ознакомление с методикой расчета количества выделенных вредных веществ по всем элементам оборудования; разбор и решение ситуационных задач: расчет утечек вредных веществ из газового объема трубопроводов под давлением через неплотности фланцевых соединений, через неплотности в уплотнении валов и штоков компрессоров, мешалок и реакторов, при «большом» и «малом» дыхании аппарата, через щелевой зазор аппарата, испарения со свободной поверхности жидкости, количества вредных веществ при сжигании топлива.

Введение

Поступление вредных веществ (ВВ) в производственную зону и, возможно, в наружную среду (атмосферу) может быть вызвано следующими процессами:

1. утечкой их вследствие разности давлений в системе и наружной среде;

2. при разуплотнении системы, оборудования;

3. турбулентным и молекулярным переносом в результате разности парциальных давлений;

4. при неполном сжигании топлива;

5. при механической обработке;

6. при химических реакциях и др.

Существует три метода определения количества выделяющихся веществ:

а) по удельным показателям (на единицу продукции, расходуемого материала, сырья и т. п.). Метод имеет ограниченное применение по следующим причинам:

• мало достоверных статистических данных о количественном и качественном составах газовых выбросов и загрязнений промплощадки;

• короткий срок действия удельных показателей из-за постоянного изменения количества и состава выбросов при изменении номенклатуры выпускаемой продукции и технологии ее производства;

• имеются трудности при определении количества выделяющихся ВВ за единицу времени и динамики поступления ВВ за определенный промежуток времени;

б) по газовоздушным балансам помещения. Метод является основным при проведении инвентаризации источников выбросов ВВ в атмосферу. Применение метода требует знания статистических данных по вентиляции, о составе и концентрации ВВ, поступающих в производственную зону из оборудования. Метод не дает представления о динамике выделения ВВ в воздух при изменении технологических параметров, метеоусловий, в аварийных ситуациях и т. д. С развитием приборостроения и совершенствования методик определения ВВ в воздухе данный метод будет более надежным;

в) расчетный метод − путем расчета количества выделений ВВ в атмосферный воздух по всем элементам оборудования (через неплотности фланцев, сальников, сдувки, при испарении с поверхностей, при горении и т. д.). По этим данным можно рассчитать максимально возможные концентрации в производственной зоне, в приземном слое воздуха на промплощадке и на окружающей территории.

Рассмотрим наиболее важные примеры использования расчетного метода на практике.