2.3. Пример расчёта параметров среды

Определить параметры среды в производственном помещении.

Исходные данные: влажность в помещении = 50 %, концентрация за­грязняющего вещества - дихлорэтана - в воздухе С_д =10 мг/м³, температура t = 18 °С, давление среды В - 101,3 кПа.

Решение. Относительные молекулярные массы составляющих среды: М. =28,96; =18,015; М_д = 98,9.

Давление насыщенных водяных паров в воздухе производственного помещения находим по формуле (12):

;

мм.рт.ст., или 1878Па.

При влажности φ= 50 %, по формуле (13) определяем

Па.

Парциальное давление примеси (дихлорэтана) из формулы (14)

Па.

Парциальное давление атмосферного воздуха из формулы (13)

Па

Объёмные доли компонентов среды:

; n_B=100385,8/101325=0,99073;

=939/101325 = 0,0092676; n_д = 0,24/101325 = 0,0000024.

Концентрации компонентов, составляющих среду в помещении, рас-считываются по формуле (14)

, мг/м³;

, мг/м³;

, мг/м³.

Произведение для компонентов среды, мг/м³ (кг/м³):

.

Плотность среды находим по формуле (8):

кг/м³.

Динамическая вязкость и константа Сатерленда газовых составляющих при t = 0 °С находим по справочнику [4, прил.1];

Па ∙с; Па ∙с; Па ∙с; Па ∙с;

; /

Определяем динамическую вязкость газовых составляющих при t = 18 °С по формуле (1):

Па ∙с;

Па ∙с;

Па ∙с.

Находим относительную молекулярную массу смеси газов по формуле (6):

.

Рассчитываем динамическую вязкость смеси газов по формуле (5):

Па ∙с.

Определяем кинематическую вязкость смеси газов по формуле (7):

м²/с.

Находим коэффициенты диффузии компонентов газовой смеси при

t = 0 °С и Р= 101308 Па по формуле (2):

м²/ч.

м²/ч.

м²/ч.

Коэффициенты диффузии компонентов газовой смеси при t = 18 °С и

Р= 101325 Па по формуле (3):

м²/ч.

м²/ч.

м²/ч

3. Расчёт количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух из газового объёма трубопроводов и оборудования

3.1. Расчёт количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух из газового объёма трубопроводов и оборудования

3.1.1. Количество ЗВ, поступающих через неплотности фланцевых соединений при давлении газовой смеси выше атмосферного G, кг/ч, определяют по формуле

, (15)

где 3,57 – эмпирический коэффициент °С^0,5 ∙ см² /(м³ ∙ ч); Р_изб – избыточное давление, Па; η – коэффициент запаса, зависящий от величины избыточного давления: при Р_изб 2 ∙ 10⁵ Па =2; при 0,02 ∙ 10⁵ Р_изб 2 ∙ 10⁵ Па =1,5; т - коэффициент негерметичности, характеризующий падение давления в аппарате, ч^-1 (табл. 3.1); V- объём аппарата, занимаемый газовой (паровой) фазой, м ; Т - абсолютная температура газа или пара в аппарате, К; М - мо­лекулярная масса газа или пара.

При условном диаметре трубопровода D_усл>250 мм коэффициент ш умножают на поправочный множитель k = 250/D_ycл. Для уменьшения выде­ления вредных веществ в атмосферный воздух из аппаратов рекомендуется предусматривать торцовые уплотнения, а также применять бессальниковое оборудование с экранными электродвигателями. Тогда коэффициент m до­пускается не более 0,001.

Таблица 3.1

Допустимые значения коэффициентов негерметичности

Ёмкости	Среда	Коэффициент негерметичностит, ч-1
1	2	3
Сосуды, газовые компрессоры, технологическое оборудование с трубопроводами и другое оборудование, работающеепод давлением: - вновь установленные	Токсичная Пожаро- и взрывоопасная	0,001 0,002
- подвергаемые повторному испытанию Трубопроводы для горючих, токсичных и сжиженных газов и паров: - цеховые - межцеховые	Тоже	0,005
	Токсичная
	и горючая	0,0005
	Горючая	0,001
	Токсичная
	и горючая	0,001
	Горючая	0,002

Давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме их парциальных давлений.

Величина парциального давления компонента оказывает влияние на количество веществ, поступающих в атмосферу из трубопроводов и оборудования.

Поэтому величину парциального давления компонента смеси обязательно рассчитывают (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Возможные парциальные давления компонентов

в газовой смеси над жидкостью

Компонент	Парциальное давление компонентов, Па		Возможное парци альное давление Па
	поступающих из жидкости	в первоначальной газовой среде
Вода	Ржн2о=5759	Ргн2о= 3328	Рн2о= 5759
Бензол	Рж.б =3206,4	Рг.б= 0	Рб = 3206,4
Дихлорэтан	Рж.д =2148	Рг.д= 0	Рл = 21,48
Аммиак

3.1.2. Количество ЗВ, выделяющихся через щелевой зазор G, г/ч, определяется по формуле

(16)

где F- площадь щелевого зазора, м²; Р_изб - разность давлений в аппарате и окружающей среде, Па; V_CM - кинематическая вязкость газовой смеси в аппа­рате, м²/с; l - средняя длина щелевого зазора, м; g - ускорение свободного падения, м/с².

Формула (16) справедлива при разности давлений в аппарате и окру­жающей среде Р < 0,02 ∙ 10⁵  Па и малых неплотностяхв виде сквозных пор.

3.1.3. Количество ЗВ, выделяющихся через лабиринтное уплотнение аппарата G_CМ, г/ч, определяется по формуле

,

где F - площадь зазора, м²; P₁ и P₂~ давление перед лабиринтом и после не­го, Па; n - число камер лабиринта; р_смг- плотность смеси газа или пара в аппарате, кг/м³.

При лабиринтном уплотнении происходит многократное чередование последовательно расположенных зазоров и расширительных камер, что препятствует проникновению газовой смеси из оборудования в окружающую среду. Зазоры в лабиринтом уплотнении составляют примерно 0,2 - 0,5 мм.

3.1.4. Количество ЗВ, выделяющихся через уплотнения валов и штоков компрессоров, мешалок и реакторов, G_CM, г/ч, определяется по формуле

,

где d_{c p}- средний диаметр кольцевой щели, см, d_cp= 100d_В+ S, здесь d_В - диаметр вала, м; S - ширина кольцевой щели (радиальный зазор), см, принимаемая, исходя из допусков и посадок вращающихся валов, химических аппара­тов в зависимости от диаметра вала:

dz, м	<0,1	0,01 - 0,03	0,03-0,12	>0,12
S, см	0	0,001	0,002	0,005

Р_изб - избыточное давление газовой смеси в оборудовании, Па; l - длина на­правляющей втулки уплотнения, см; - кинематическая вязкость газовой смеси в оборудовании, м²/с.