Визначення кількості шкідливих речовин, що поступають через нещільності фланцевих з'єднань

Порядок виконання розрахунку

Визначаються об’ємні частки складових газової суміші:

 

(2.1)

де М_і – відносні молекулярні маси складових газової суміші.

Абсолютний тиск газової суміші в трубопроводі:

                                          Р_абс=Р_надл+В                                             (2.2)

Парціальний тиск складових газової суміші, Па:

                                             Р_і= n_i ∙ P _абс                                                                                  (2.3)

Концентрація складових газової суміші, мг/м³:

(2.4)

Густина газової суміші в трубопроводі, кг/м³:

                                           ρ_см=∑С_і/10⁶                                                                               (2.5)

Молекулярна маса газової суміші в трубопроводі, г/моль:

                                          М_см=∑(n_i ∙ Mi)                                             (2.6)

Об’єм газів у трубопроводі, м³:

                                          V =0,785∙ d ² ∙ L                                             (2.7)

Коефіцієнт негерметичності фланцевих з’єднань цехового трубопроводу m        приймається рівним 0,001.

 

 

Кількість газової суміші (г/ч), що виділяється через нещільності фланцевих з’єднань трубопроводу розраховується за формулою:

                                                        (2.8)

Об’єм газової суміші (м³/ч), що виділяється через нещільності фланцевих з'єднань трубопроводу:

                                                                                            (2.9)

Кількість складових газової суміші, що виділяється через нещільності фланцевих з'єднань трубопроводу, г/ч:

                                          G_i=V_см C_i10^-3                                                                         (2.10)

Розрахунки

Знайдемо об’ємні долі складових газової суміші за формулою (2.1).

Абсолютний тиск:

Р_абс=209020+101325=310345 Па

Парціальний тиск складових суміші:

Р(Н₂)= 310345∙0,8978=278627,741 Па

Р(СО)= 310345∙0,0099=3072,416 Па

Р(СН₄)= 310345∙0,0923=28644,835 Па

Концентрація складових газової суміші:

мг/м³

мг/м³

 мг/м³

Щільність газової суміші в трубопроводі:

ρ_см=(197891,656+30549,993+162756,944)/10⁶=0,391мг/м³

Молекулярна маса газової суміші в трубопроводі:

М_см=2∙0,8978+28∙0,0099+16∙0,0923=3,5496

Об’єм газів у трубопроводі:

V=0,785∙0,124²∙150=1,8105 м³

Кількість газової суміші:

г/ч

Об’єм газової суміші:

м³/ч

Кількість складових газової суміші, що виділяється через нещільності фланцевих з'єднань трубопроводу:

G(H₂)=0,0105∙197891,656∙10^-3=2,0803 г/ч

G(CO)= 0,0105∙30549,993∙10^-3=0,324 г/ч

G(CH₄)= 0,0105∙162756,944∙10^-3=1,747 г/ч

 

Випаровування з вільної поверхні рідини

Кількість шкідливих речовин, що випаровуються з вільної поверхні рідини (при зберіганні у відкритих резервуарах, пропитці, промивці, розливі та ін.) залежить від їх властивостей, температури, площі дзеркала випаровування та рухомості повітря. Процес переносу речовини, що випаровується, від джерела випаровування у навколишнє середовище може бути дифузним, а також обумовленим природною або змушеною конвекцією.

Розберемо випадок випаровування шкідливих речовин з вільної поверхні рідини при плівковому режимі. При такому режимі біля поверхні рідини утворюється плівка нерухомого повітря досить великої товщини. Перенос речовини з поверхні рідини через цю плівку забезпечується дифузією.

Порядок виконання розрахунку

Мольні долі складових рідини:

 

(2.11)

де M_i – відносні молекулярні маси складових рідини.

Парціальний тиск насичених парів компонентів над чистими рідкими речовинами:

                                             (2.12)

де А, В, С – емпіричні коефіцієнти, значення яких для кожного компонента суміші рідини представлено в табл. 5

Таблиця 5

Значення емпіричних коефіцієнтів А, В, С

Речовина	А	В	С
Вода	7,9608	1678	230
Бензол	6,912	1214,6	221,2
Діхлоретан	7,184	1358,5	232

 

Парціальний тиск парів компонентів над сумішшю рідини, Па:

                                             Р_і= n_i ∙ P_i^H                                                                           (2.13)

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при t₀=0˚C и Р=101308 Па, м²/с:

D_0В=18,8∙10^-6

D_0Б=9,05∙10^-6

D_0Д=8,02∙10^-6

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при заданій температурі t, ˚C, і тиску Р₀=101325 Па:

                                                                               (2.14)

Площа поверхні випаровування в апараті, м²:

                                        F _ап =0, 785 ∙ d ² _пов                                                                    (2.15)

Площа люка, м²:

                                          F _л =0, 785 ∙ d _л ²                                                                    (2.16)

Далі розраховується відношення F _л / F _ап в залежності від якого по табл. 6 вибирається коефіцієнт k ₂, який враховує ступінь закриття поверхні випаровування:

Таблиця 6

Fл/Fап	0,0001	0,001	0,01	0,1	0,5	0,8	>0,8
k2	0,0000	0,010	0,10	0,2	0,3	0,6	1,0

 

Температура кипіння компонентів рідини, ˚C:

Вода − 100˚C;

Бензол – 80,1˚C;

Діхлоретан – 83,5˚C.

 Коефіцієнт, що враховує зниження температури поверхні випаровування:

Вода − k₁=1,0;

Бензол − k₁=1,3;

Діхлоретан − k₁=1,3.

Глибина від верхнього краю люка до поверхні рідини, м:

h = H _ап (1- k _з)                                               (2.17)

Концентрації складових газового середовища у апараті, мг/м³:

                                                                           (2.18)

де t – температура рідини та газової суміші в апраті.

Парціальний тиск компонентів газової суміші у зовнішньому середовищі:

Р_0В=Р^Н_В ∙φ,                                 (2.19)

де φ – вологість повітря, %.

                                                 ,                                  (2.20)  

де t – температура рідини та газового середовища в апараті.

Р_0Б=0;

Р_0Д=0.

Кількість компонентів газової суміші, що виділяється з поверхні випаровування і надходить у зовнішнє середовище через люк, г/ч:

                             (2.21)

де В – тиск зовнішнього середовища, В=101325 Па.

 

Розрахунки

Мольні долі складових рідини:

Парціальний тиск насичених парів компонентів над чистими рідкими речовинами:

Р^Н_В=9152,298 Па

Р^Н_Б=28637,177 Па

Р^Н_Д=24182,961 Па

Парціальний тиск парів компонентів над сумішшю рідини:

Р_води=0,7747∙9152,298=7090,285 Па

Р_Б=0,1416∙28637,177=4055,024 Па

Р_Д=0,0837∙24182,961=2040,144 Па

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при заданій температурі:

м²/с

Площа поверхні випаровування в апараті:

F_ап=0,785∙(2,4)²=4,522 м²

Площа люка:

F_л=0,785∙(0,56)²=0,246 м²

Знайдемо відношення F_л/F_ап і по ньому визначимо коефіцієнт, який враховує ступінь закриття поверхні випаровування.

=> k₂=0,2

Глибина від верхнього краю люка до поверхні рідини:

h=2,6(1-0,7)=0,78 м

Концентрації складових газового середовища у апараті:

мг/м³

мг/м³

мг/м³

Парціальний тиск компонентів газової суміші у зовнішньому середовищі:

Р_0В=14,859∙0,5∙133,3=990,352

Р_0Б=0

Р_0Д=0

Кількість компонентів газової суміші, що виділяється з поверхні випаровування і поступає у зовнішнє середовище через люк:

г/ч;

 г/ч;

 г/ч.