Определение количества вредных веществ, выделяющихся через уплотнения валов и штоков компрессоров, мешалок и реакторов

Для оценки количества выделившихся газов и паров через уплотнения валов и штоков компрессоров, мешалок и реакторов рекомендуется следующая формула, г/ч:

, (36)

где S - ширина кольцевой щели (радиальный зазор), см, принимается, исходя из допусков и посадок вращающихся валов химических аппаратов в зависимости от диаметра вала d _в:

 

d в, м	≤0,1	0,01-0,04	0,03-0,12	>0
S, см		0,001	0,002	0,0

d _ср - диаметр вала, м; p _изб - избыточное давление газовой смеси в оборудовании, Па; l - длина направляющей втулки уплотнения, см; ν_г.см - кинетическая вязкость газовой смеси в оборудовании, м²/с.

Задача 2.5. Определить количество вредных веществ, выделяющихся через уплотнение вала мешалки аппарата. Состав жидкости и газовой среды, а также температуру взять из задачи 2.2. Давление наружной среды p_н = 101325 Па. Избыточное давление среды в аппарате p _изб = (1000 + 10∙N_в) Па. Диаметр вала мешалки d _в = (80 + N_в) мм. Длина направляющей втулки уплотнения l = (160 + N_в) мм.

Найти объем газовой смеси выделяющейся из аппарата и количество составляющих газовой смеси, выделяющейся через уплотнения вала мешалки.

 

3. Расчет количества вредных веществ, поступающих в атмосферу при «большом дыхании» аппарата

«Большим дыханием» называют вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппаратов при изменении в них уровня жидкости. Наполнение почти всегда происходит при постоянных температуре и давлении в емкости p _изб. Объем вытесняемых газов (или паров при наполнении аппарата) будет, м³:

 

, (37)

 

где V ₁ и V ₂ - объем газов или паров в аппарате перед его наполнением и после наполнения.

; (38)

. (39)

Масса теряемых при «дыхании» газов или паров за цикл, кг/цикл:

 

, (40)

 

где ρ_см - плотность газов или паров, кг/м³.

 

Задача 3.1. Определить количество вредных веществ, выделяющихся через воздушку при «большом дыхании» аппарата. Состав жидкости в аппарате: вода - (30 + N_в) %, бензол - (20 + N_в)%, дихлорэтан. Газовая среда – воздух с примесью аммиака. Влажность воздуха φ = 50 %. Концентрация аммиака в воздухе мг/м³. Температура жидкости и газовой среды в аппарате t = 40 °С. Давление наружной среды p _н = =101325 Па. Диаметр аппарата d = (1 + 0,1N_в) м. Высота аппарата H_ап = (2 + +0,1N_в) м. Высота уровня жидкости перед заполнением h = 0,2 м. Время заполнения аппарата 40 мин при степени заполнения k _з = = 0,7.

Найти концентрации смеси и количество составляющих газовой смеси, вытесненных их аппарата.

 

4. Расчет количества вредных веществ, поступающих в атмосферу при «малом дыхании» аппарата

«Малым дыханием» называют вытеснение газов или паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата, вызываемые изменением температуры газов или паров под влиянием внешней среды. При «малом дыхании» уровень жидкости изменяется очень незначительно, следовательно, объем газового или парового пространства аппарата остается постоянным. Давление в аппарате газовой смеси p _раб также остается неизменным, так как избыток смеси удаляется через дыхательную систему.

Если за весь период «малого дыхания» температура изменяется от t ₁ до t ₂, то равномерно изменяется и концентрация насыщенных паров от C ₁ до C ₂. Если температура при «малом дыхании» изменяется неравномерно, то весь период делят на небольшие отрезки времени и находят изменение температуры и соответствующие потери газовой смеси за каждый промежуток времени, а затем определяют общие потери. «Малое дыхание» характерно главным образом для аппаратов, расположенных вне помещений. Объем вытесняемых газов или паров при «малом дыхании» можно найти из следующего выражения, м³:

 

, (41)

 

где V _г - увеличение объема газов или паров, м³; V - объем газа или пара в аппарате над жидкостью, м³; β - коэффициент объемного расширения, равный 1/273; Δ t - изменение температуры газа или пара над жидкостью.

Масса теряемого при дыхании вещества определяется из выражения, кг/цикл:

 

, (42)

 

где C_{i ср} – средняя концентрация насыщенных паров определяемого вещества за период дыхания, г/м³:

 

, (43)

 

где C_{i 1} и C_{i 2} - концентрации насыщенных паров при t ₁ и t ₂.

Задача 4.1. Определить количество вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух через воздушку аппарата при изменении в течении 1 ч температуры жидкости и газовой среды в аппарате с 40 до 42 °С. Состав жидкости в аппарате: вода - (30 + N_в) %, бензол - (20 + N_в) %, дихлорэтан. Газовая среда в аппарате - воздух с примесью аммиака. Влажность воздуха φ = 50 %. Концентрация аммиака в воздухе = 10 мг/м³. Давление наружной среды p _н = 101325 Па. Диаметр аппарата d = (1 + 0,1N_в) м, высота H_ап = (2 + 0,1N_в) м. Степень заполнения аппарата жидкостью k _з = 0,7.

Найти парциальное давление паров при заданной влажности, парциальные давления воздуха при заданных температурах и концентрации составляющих газовой смеси.

Таблица 5