Расчет зоны ВОК и концентрации паров этанола в цехе

Задача 1.2.3. В помещении цеха размером LxBxH установлены три одинаковых смесителя с дыхательными устройствами, которые заполняются раствором горючей жидкости. Аппараты работают периодически с продолжительностью цикла 1 час и временем заполнения 20 минут. Определить объем
зоны ВОК вблизи дыхательного устройства каждого смесителя, а также
среднеобъемную концентрацию горючих паров в цехе, не оборудованном вентиляцией. Вид горючей жидкости, ее концентрацию и другие параметры принять по таблице 1.2.3. Давление в смесителях – атмосферное.
Таблица 1.2.3
№ варианта
1
Горючая жид-
Этанол
кость
Концентрация
водного раствора, %
мас.
40
Вместимость
смесителя, м 3
1,5
Степень
полнения, ε
0,9
за-
Температура
среды, °С
L×B×H, м
35
9×6×4
Решение
Давление насыщенных паров чистых компонентов, при 35 °С (308 К)
определяем по таблице 2 приложения:
при Т = 308 К РS = 13332,2 Па.
φs =
13332,2
1∙105
= 0,13 или 13% об.
Находим молекулярную массу этанола по приложению 1 и определяем
его молярный объем при 35 °С по формуле М = 46,07 кг/кмоль:
35+273
V35=22,4135
273
=25,3 м 3/кмоль.
Определяем плотность пара этанола при рабочей температуре по формуле:
ρ35 =
46,07
25,3
= 1,8 кг/м3
Поверхность испарения равна площади пола помещения: F = 54 м2 .
Находим коэффициент диффузии пара этанола в воздух по приложению
1 и пересчитываем его по формуле (2.8) при рабочей температуре:
Dс=0,132∙ 10−4 м2 /с; n = 3,6;
35+273 3,6
D35=0,132∙ 10−4 ∙ (
0+273
)
= 2 ∙ 10−5
Определяем массу растворителя, который может испариться с окрашенной поверхности пола за 1200 с и 3600 с, по формуле (2.6):
mn=1,155φs ∙ ρt∙ FИ√
Dt ∙𝜏
1−φs
где mn – масса жидкости, испаряющейся с открытой поверхности в неподвижную среду, кг;
ρt – плотность пара жидкости при рабочей температуре, кг/м3;
FИ – поверхность испарения, м2 ;
Dt – коэффициент диффузии пара при рабочей температуре, м2 /с;
τ – продолжительность испарения, с.
При τ = 1200 с:
mn=1,155∙ 0,13 ∙ 1,8 ∙ 54∙ √
При τ = 3600 с:
2
2∙10−5 ∙1200
1−0,13
=2,4 кг
mn=1,155∙ 0,13 ∙ 1,8 ∙ 54∙ √
2∙10−5 ∙3600
1−0,13
=4,2 кг
Находим общее количество этанола, содержащегося в затраченной на
покраску пола:
m = 1,5∙0,40 = 0,6 кг,
где 1,5 – расход, кг;
0,40 – содержание водного раствора, мас. доли.
Сравнив величину mн = 4,2 кг с величиной m = 0,6 кг, можно увидеть,
что за 1 час горючая жидкость заполниться и в паровую фазу перейдет весь
содержащийся в ней водный раствор в количестве 0,6 кг.
Определяем среднеобъемную концентрацию пара этанола в воздухе помещения через 900 с и 3600 с после покраски пола по формуле (2.12) (воздухообмен отсутствует):
φд =
m
Vсв
При τ = 1200 с:
φд =
2,4
216
= 0,011 кг/м 3
При τ = 3600 с:
φд =
4,2
216
= 0,019 кг/м 3
3