§ 33 .Определение количества газов и паров,

ПОСТУПАЮЩИХ В ВОЗДУХ ПОМЕЩЕНИИ

Выделение углекислого газа С0₂ людьми. Количество углекислого газа, выделяемого людьми, зависит от интенсивности выполняемой ими работы и может быть определено по табл. VII.1.

Таблица VII.1

Выделение углекислого газа людьми Возраст людей и характер выполняемой работы	Объемный расход С02 л/ч	Массовый расход С02, г/ч
Взрослые люди при выполнении ра­боты
умственной (или в состоянии по­
коя)	23	. 45
легкой физической	30	60
тяжелой »	45	90
Дети до 12 лет	12	24

Выделение газов и паров при химических реакциях. Массу газов, выделяющихся при химических реакциях, следует определять на осно­вании формул этих реакций. При этом необходимо учитывать, что в про­мышленности используются не химически чистые вещества, и поэтому в воздух помещения могут поступать и побочные продукты.

Например, масса водорода, выделяющегося при зарядке свинцово­кислотных аккумуляторов, может быть определена следующим образом. Под действием электрического тока идет реакция разложения серной кислоты, находящейся в аккумуляторе:

2H₂S0₄ = 2Н₂ + 2S0₈ + О_а.

При зарядке аккумулятора выделяются водород и кислород; наи­более интенсивное их выделение наблюдается в конце зарядки. В пе­риод перезарядки выделяются также так называемые «полые капли» — пузырьки газа, заключенные в оболочку электролита H₂S0₄. Полые кап­ли, поднимаясь над поверхностью аккумуляторов, лопаются и загряз­няют воздух мельчайшими частицами серной кислоты. Кислород с водородом, выделяющиеся из аккумуляторных батарей, могут образо­вать взрывоопасную смесь при содержании водорода в воздухе 4% и более (по объему).

По закону Фарадея один элемент при пропускании тока в 1 А-ч выделяет при 0°С и 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) такие объем и массу водо­рода и кислорода:

Водород Кислород

Объем, л 0,418 0,21

Масса, г 0,03748 0,2984

При установке нескольких батарей в аккумуляторном помещении и других условиях средний объемный расход выделяющегося водорода может быть определен по формуле

- ^{v = 0}-⁴¹⁸|-3 ^(VI,1>

где V — средний объемный расход выделяющегося водорода, м³/ч; Т — абсолют­ная температура воздуха, К; В — барометрическое давление, МПа; / — мак­симальная сила зарядного тока для каждой из батарей, находящихся в аккумуляторном помещении. А; п — число элементов в батареях (включая как рабочие, так и резервные группы элементов).

При проектировании вентиляции в аккумуляторных помещениях до­пустимое содержание водорода в воздухе из условия взрывобезопасно- сти принимается равным 0,7% по объему.

Пример VII.1. Определить массу выделяющихся иаров соляной кислоты (хлори­стого водорода) при взаимодействии 1 кг хлористого натрия с серной кислотой.

Решение. В этом случае уравнение запишется следующим образом:

2NaCl+H₂S0₄=:Na₂S0₄-f-2HCl,

т. е. при взаимодействии 116,908 г хлористого натрия и 98,075 г серной кислоты обра­зуется 142.054 г сернонатриевой соли и 72,929 г хлористого водорода. Следовательно, из 1 кг хлористого натрия можно получить соляной кислоты:

1000

72,929 — = 624 г = 0,624 кг.

116,908

Выделение газов и паров со свободной поверхности жидкости. Мас­совый расход испаряющейся жидкости, содержащей химические веще­ства, может быть определен с достаточным приближением по формуле

G = М (0,000352 + 0,000786а) pF, (VII.2)'

где G — массовый расход испаряющейся жидкости, кг/ч; М — относительная мо­лекулярная масса испаряющейся жидкости; v — скорость перемещения воздуха над по­верхностью жидкости, м/с; р — упругость пара жидкости, насыщающего воздух при температуре жидкости, мм рт. ст.; F — площадь поверхности испарения, м².

»

Значения упругости пара р некоторых жидкостей, испаряющихся при температуре помещения, приведены в табл. VII.2.

Таблица VII 2 .

Упругость р насыщенного пара некоторых жидкостей при температуре 20° С Жидкость	р, Па (мм рт. ст.)	Жидкость	р. Па (мм рт ст )
Этиловый эфир	5720(43)	Амиловый спирт, хлор­	532(4)
Ацетон	3720(28)	бензол
Этиловый спирт, бензол,	2000(15)	Анилин, нитробензол	40(0,3)
дихлорэтан		Ртуть	0,16(0,0012)

Проникание газов и паров через неплотности. Массовый расход га­зов и перегретых паров, просачивающихся через неплотности техноло­гических аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением, мо­жет быть определен по формуле (для адиабатического процесса)

G=KcVy у, (VII.3)

где G — массовый расход просачивающихся газов, кг/ч; К — коэффициент запаса, характеризующий состояние оборудования (/С = I ... 2); с — коэффициент, зависящий от давления газов или паров в аппаратуре (табл. VI 1.3); V — внутренний объем аппа­ратуры и трубопроводов, находящихся под давлением, м³; Л1 — относительная молеку­лярная масса газов или паров в аппаратуре; Т — абсолютная температура газов или паров в аппаратуре, К.

Утечка газа в зависимости от его относительной молекулярной мас- см при удовлетворительной эксплуатации составляет в 1 ч примерно 7—12% объема аппаратуры, в которой содержится газ.

Массовый расход вредных веществ, выделяющихся через сальники насосов, может быть определен по формуле

(VII. 4)

где G — массовый расход вредных веществ, кг/ч; d — диаметр вала или штока, мм; К — коэффициент, учитывающий состояние сальников и степень токсичности выделений (К—0,0002 ... 0,0003), р — давление, развиваемое насосом, ат.

Таблица VII.3

Значения коэффициента с Давление абсолютное в аппаратуре			с		Давление абсолютное в аппаратуре		с
Ю»Па	ат	Ю*Па			ат
<1,96	<2	0,121		! 40		41	0,25
1,96	2	0,166		156		161	0,298
6,9	7 •	0,182		393		401	0,31
15,7	17	0,189		981		1001	0,37

Испарение различных растворителей и лаков. Массовый расход па­ров растворителей, выделяющихся при окраске или лакировке вне ка­мер, определяют по формуле

где G — массовый расход выделяющихся паров растворителей, г/ч; А — расход лакокрасочных материалов, г на 1 м² площади поверхности изделия, m — содержание летучих растворителей в лакокрасочном материале, %; F — площадь поверхности изде­лий, окрашиваемой или лакируемой за I ч, м²

Значения Лит приведены в табл. VI 1.4.

Таблица VII.4

Расход лакокрасочных материалов на покрытие изделий (на один слой) А и содержание в них летучих растворителей m

Материал	Способ покрытия	А. г/мг	т, %
Бесцветный аэролак 1		( 200	92
Нитрошпаклевка >	Кистью	100—180	35-10
Нитроклей J		{ 160	80—5
Цветные аэролаки и эмали 1	Распылением	/ 180	75
Масляные лаки и эмали J		( 60—90	35

Пример VI 1.2. Определить массовый расход выделяющихся паров растворителей при окраске изделия цветным аэролаком, если за ! ч окрашивается площадь поверхно­сти 200 м².

Решение. Из табл. VII.4 находим 4 = 180 г/м², т = 75%. Тогда по форму­ле (VI 1.5)

180*75

G = 200 = 27 000 г/ч = 27 кг/ч.

100

Газовыделения при сжигании топлива. Массовый расход газов, вы­деляющихся при сжигании топлива, определяют по формуле

G_r = G^g_r, , (VII .6)

где Gг — массовый расход газов, выделяющихся при сжигании топлива, кг/ч; С_т — массовый расход сжигаемого топлива, кг/ч; g_r — масса продуктов сгорания в кг на 1 кг топлива (табл. VII.5).

Таблица VH.5

Масса и объем продуктов сгорания топлива при теоретической массе воздуха	Количество продуктов сгорания (с учетом влаги) 1 кг топлива		Объемная масса продуктов сгорания при 1,01 -10s Па (760 мм рт. ст.). кг/м3	Теоретическая масса воздуха
Топливо	масса, кг	объем пои 1,01 *10» Па (760 мм рт. ст.). м3		для сжигания 1 кг топлива, кг
Дрова с влажностью 20%	5,6—5,9	4,3—4,5	1,31	4,6
Торф воздушно-сухой с влажностью 25% . .	5,5—6,5	4—4,7	1,38	4,9
Бурые угли ....	5,6-7,8	4,3—6	1,29—1,32	4,9—7
Каменные * ...	10—10,5	7,8—8,5	1,36—1,37	9—9,6
Антрациты	10,6—11,5	8,1—8,9	1,39	10—10,7
Горючие сланцы . . .	—	3,6	—	—
Древесный уголь . .	—	0° :т ос СП	—	—
Подмосковный > . .	7,3	5,4	1,36	6,5
Кокс	9,5—11,5	6,8—8,3	1,39	8—10,4
Мазут	14,9	11,3	1,32	14,3
Автомобильный бензин	15,9	—	1,3	14,9
Природный газ . . .	7,5	—	1.2	7
Генераторный газ из каменного угля ....	2,46		1,33	1,33
То же, из торфа . . .	2,5		1,35	1,27

Газовыделения при работе дизелей. Массовый расход газов, выде­ляющихся в воздух машинных залов через неплотности дизелей, мож­но определить по формуле

G_n = N (З/Сц + 30/С_К), (VII. 7)

где С_д — массовый расход выделяющихся газов, мг/ч; N — эффективная мощ­ность дизеля, л. с.; Кц н Кк — концентрации отдельных составляющих в газах, образу­ющихся в цилиндрах и в картере, мг/л, принимаемые по табл. VI 1,6.

Таблица VII.6

Значения концентраций Кц и /Ск, мг/л Газы	*«	*к	Газы	*Ц	*к
Акролеин	0,9	0,04	Углекислый газ	0	160
Окислы азота	0,6	0	Углеводороды	0,7	0,3
Окись углерода	0,8	1.3

Газовыделения при работе карбюраторных двигателей. Массовый расход газов (акролеина и окиси углерода), выделяющихся в помеще­ние при работе карбюраторных двигателей автомобилей, определяют по формуле

G_K — 15Б, (VII.8)

^к 100

где G_K — массовый расход выделяющихся газов, кг/ч; 15 —масса выхлопных газов, образующихся из 1 кг топлива, кг; Б — расход топлива одним автомобилем, кг/ч; Р — содержание в выхлоаиых газах окиси углерода или акролеина, % (табл. VH.7).Таблица VII.7

Содержание окиси углерода и акролеина в выхлопных газах автомобильных двигателей, Режим работы		Окись углерода		Акролеин
Заводка, прогрев двигателя и выезд ля с места стоянки	автомоби-	4	0,15
Въезд и маневрирование автомобиля новке на место	при уста-	2	0,13
Регулирование		4	0,15
Испытания на стенде		3	0,13

Расход топлива одним автомобилем может быть определен по формуле

(VII. 9)

Б = 0,5кУ~М,

где Б — расход топлива одним автомобилем, кг/ч; 0,5 — удельный расход топли­ва, кг/ч на 1 л. с.; К — коэффициент, учитывающий режим работы автомобиля; N — мощность двигателя, л. с.

Коэффициент К при прогреве двигателя и выезде автомобиля из гаража принимается равным 1, при въезде в гараж и установке автомо­биля на место — 0,75.

Продолжительность операций, мин, может быть принята следую­щей:

ВЕНТИЛЯЦИЯ 2

U—rfl' 16

„„..о, 22

'dt±. 45

«iii.-Wnfo. + Kp'U ^.Ж) 65

*й + 0./.-0,/,-«:} (V|II1|) 103

*47 262

Значения К_ц для отечественных автомобилей с карбюраторными двигателями могут быть приняты по данным специальной литературы.

Определение массы газов или паров вредных веществ, поступаю­щих в помещение, на основании химических анализов воздуха. В про­изводственных условиях массу выделяющихся' газов или паров опре­деляют путем одновременного проведения анализов воздуха и расчета воздухообмена, как естественного, так и искусственного.

Массовый расход газов, поступающих в помещение, определяют по формуле

V (х₂ — *#) + L (х_у — х_п) 2

—— ц_в2 —— • о™* и)

G =

где G — массовый расход газов, поступающих в помещение, кг/ч; V — объем по­мещения, м³; Xi, Хг — соответственно начальная и конечная концентрация газов или па­ров в воздухе Помещения, мг/м³; L — воздухообмен в помещении, м³/ч; х_П, х_у — кон­центрация газов или паров соответственно в приточном и удаляемом воздухе, мг/м³; г — продолжительность испытания ч.

Пример VII.3. В формовочно-заливочном отделении чугунолитейного цеха в пе­риод заливки металла выделяется окись углерода СО. Воздухообмен в холодное время года составляет 90 765 м³/ч. Объем отделения 8250 м³. Продолжительность испыта-

6—425 ния б ч. Концентрации окиси углерода: *1 = 10 мг/м³; х₂=40 мг/м³; х„=0; х_у= = 50 мг/м³. Определить массовый расход поступающей в помещение окиси углерода. Решение

8250 (40 — 10) + 90765 (50 — 0) 6 О = — = 4.9 кг/ч.