Вопрос 1. Открытые аппараты с пожароопасными жидкостями.

Испарение с открытой поверхности происходит при хранении жидкостей в открытых резервуарах, наличии окрасочных ванн, пропитке в ваннах растворенными смолами тканей и бумаги, промывке и сушке деталей растворителями и т. п. Горючая концентрация смеси паров с воздухом над поверхностью открытого аппарата образуется, если температура жид­кости t_раб будет выше температуры ее вспышки t_всп. С учетом коэффициента надежности это условно выражается соотноше­нием:

Размер образующейся взрывоопасной зоны паров определя­ется условиями испарения.

Количество жидкости, испаряющейся со свободной поверх­ности, зависит от ее физических свойств, температурных усло­вий испарения, площади зеркала испарения, времени испаре­ния и подвижности воздуха.

В общем виде эту закономерность можно выразить следу­ющим образом:

(2.1)

где G_исп — количество испарившейся жидкости;

Р_s — давление насыщенного пара жидкости при данной температуре;

М — молекулярный вес жидкости;

D — коэффициент диффузии паров жидкости при дан­ной температуре;

q_исп— теплота испарения жидкости;

t_ж, t_в — температура жидкости и воздуха;

α — коэффициент теплообмена между жидкостью и воздухом;

ω — скорость движения воздуха параллельно поверх­ности испарения;

Р_в — давление паров жидкости в воздухе;

F — площадь испарения;

τ — длительность испарения.

Испарение горючих жидкостей в неподвижную среду

При испарении горючей жидкости в неподвижный воздух (молекулярная диффузия) затрудняется рассеивание паров, создаются более благоприятные условия для скопления паров у места их выделения с образованием местных пожароопасных концентраций. Естественно, что в этом случае практический ин­терес представляет закон распределения концентраций пара по высоте над поверхностью жидкости в зависимости от темпера­туры и длительности испарения, возможные размеры зоны взрывоопасности и количество испаряющейся жидкости.

В сосуде с открытой поверхностью испарения жидкости (рис. 2.1) концентрация пара в вертикальном направлении из­меняется по кривой от насыщенной концентрации C_s у поверх­ности жидкости до нуля на определенном расстоянии от нее

Это расстояние в каждом отдельном случае будет оп­ределяться свойствами жид­кости и длительностью ис­парения.

Подставляя найденные значения в

Массу испаряющейся с открытой поверхности жидкости в неподвижную среду определяют по

формуле:

где - масса жидкости, испаряющейся с открытой поверхности в неподвижную среду, кг;

- плотность пара жидкости при рабочей температуре, кг/м ; - поверхность испарения, м ;

- коэффициент диффузии пара при рабочей температуре, м /с; - продолжительность испарения, с.

Величину коэффициента диффузии пара или газа в воздух при рабочей температуре определяют по формуле:

где - значение коэффициента диффузии, при температуре ; n - показатель степени приведены в справочной литературе.

При необходимости величину коэффициента диффузии мож­но определить расчетом:

где V_п и V_в - молекулярные объемы пара и воздуха;

М_п и M_в - молекулярный вес пара и воздуха.

Молекулярные объемы определяют как сумму атомных объемов V элементов, входящих в состав соединений. Значения V приведены в табл.

Таблица

Атомы	V	Атомы	V
Водород в соединениях Кислород в метиловом и сложных эфирах. в высших эфирах в кислотах в прочих соединениях Азот в первичных аминах во вторичных аминах в прочих соединениях	3,7 9,1 11 12 7,4 10,5 12 15,6	Углерод Сера Xлор Бром Воздух Водород Вычитать дополнительно Бензольное кольцо Нафталиновое кольцо	14,8 25,6 24,6 27,0 29,9 14,3 15 30

Приближенное значение коэффициента диффузии можно найти из следующего выражения:

Плотность пара жидкости при рабочей температуре определяют по формуле: