Московский государственный институт электронной техники

(технический университет).

Домашняя работа №2 по курсу

 «Производственная и экологическая безопасность»

Вариант 21.

Выполнил: Тихомиров.

Группа: МП-30.

Проверил: Никулина.

Москва, 1999г.

Задание №2.

Вопрос 1. Очистка выбросов от паро- и газообразных примесей методом абсорбции.

Этот метод заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путём поглощения одного или нескольких газовых компонентов этой смеси поглотителем (называемым абсорбентом) с образованием раствора. Физическая сущность процесса абсорбции объясняется так называемой плёночной теорией, согласно которой при соприкосновении жидких и газообразных веществ на поверхности раздела обеих фаз образуются жидкостная и газовая плёнки.

 Растворимый в жидкости компонент газовоздушной смеси проникает путём диффузии сначала через газовую плёнку, а затем сквозь жидкостную и поступает во внутренние слои абсорбента. Для осуществления диффузии необходимо, чтобы концентрация растворяемого компонента в газовоздушной смеси превосходила его равновесную концентрацию над жидкостью. Чем менее насыщен раствор, тем больше он поглощает газа.

Абсорбент выбирают из условия растворимости в нём поглощаемого газа, температуры и парциального давления газа над жидкостью. Если растворимость газов при 0 градусов и парциальном давлении 101,3 кПа составляет сотни граммов на 1 кг растворителя, то такие газы называются хорошо растворимыми.

Для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак, хлористый или фтористый водород, применяют в качестве поглотительной жидкости воду, так как растворимость их в воде составляет сотни граммов на 1 кг . В некоторых специальных случаях применяют водные растворы серной кислоты (для улавливания водяных паров), вязкие масла (для улавливания ароматических углеводородов из коксового газа) и др.

В зависимости от конкретных задач применяются абсорберы различных конструкций: плёночные, насадочные, трубчатые и др.

Орошаемый скруббер-абсорбер с насадкой.

Наибольшее распространение получили скрубберы, представляющие собой насадку 1, размещённую в полости вертикальной колонны. В качестве насадки, обеспечивающей большую поверхность контакта газа с жидкостью, обычно используются кольца Рашига, кольца с перфорированными стенками и др. Материалы для изготовления насадки (керамика, фарфор, уголь, пластмассы, металлы) выбираются исходя из соображений антикоррозийной устойчивости. Орошение колонн абсорбентом осуществляется при помощи одного или нескольких разбрызгивателей 2.

Также в качестве абсорбентов могут использоваться башни с колпачковыми тарелками, мокрые скрубберы Вентури , центробежные скрубберы и др.

Объёмный расход поглотительной жидкости абсорбера  рассчитывают из уравнения материального баланса процесса абсорбции — масса поглощаемого компонента m, которая удалена из очищаемого газа, должна быть равна массе этого компонента, которая перешла в жидкость:

, (5)

где  - объёмный расход очищаемого газа, куб.м/с; , - начальная и конечная концентрации газообразного компонента в поглотительной жидкости, г/куб.м; ,  - начальная и конечная концентрации поглощаемого газообразного компонента в очищаемом газе, г/куб.м.

Необходимая поверхность соприкосновения газа с жидкостью:

, (6)

где - коэффициент абсорбции (коэффициент массопередачи), кг/(м²*ч*Па);  - средняя движущая сила абсорбции, Па.

Коэффициент абсорбции характеризует скорость растворения газового компонента в жидкости и определяется общим сопротивлением диффузии этого компонента через газовую и жидкостную плёнки. Для хорошо растворимых газов он рассчитывается по формуле И. Л. Пейсахова:

, (7)

где М - молекулярная масса поглощаемого компонента, кг; Т — абсолютная температура газа, К;  - эквивалентный диаметр насадки, равный учетверённому значению реального сечения насадки, делённому на её удельную поверхность, м.

 Для подсчёта средней движущей силы надо найти среднеарифметическое значение движущей силы абсорбции на входе и выходе из аппарата. Если они отличаются более , чем в 2 раза, то

, (8)

где  и - соответственно парциальное давление поглощаемого компонента в газовой фазе на входе и выходе из аппарата;  и -соответственно парциальное равновесное давление поглощаемого компонента над жидкостью на входе и выходе из аппарата.

 Следует иметь в виду, что при противотоке (газ и жидкость движутся навстречу друг другу) значение  больше, чем при прямотоке. Следовательно, противоток выгоднее, так как для его осуществления требуется аппаратура меньшего размера. Прямоток следует применять, когда равновесное давление поглощаемого компонента над жидкость очень невелико и почти не увеличивается по мере растворения газового компонента. Прямоток особенно неэффективен для плохо растворимых газов.

Вопрос 2. Определение звуковой мощности от газовых струй.

 Интенсивный шум в окружающей среде может создаваться при стендовых испытаниях турбореактивных двигателей (ТРД), при сбросе сжатого воздуха. Источником шума в этих случаях является высокоскоростная выхлопная струя, общий уровень звуковой мощности (УЗМ) которой можно определить по формуле:

, (9)

где  - скорость истечения газа (воздуха) из сопла, м/с;  - плотность струи в выходном сечении сопла;  - величина, зависящая от температуры струи (для ТРД = 44дБ, для холодных струй = 57дБ).

 Октавные УЗМ шума струи определяют из равенства

, (10)

Схема испытательного блока.

Здесь  - разность между общим УЗМ и рассматриваемой октавной полосой со среднегеометрической частотой f, значение которой находят в зависимости от безразмерного параметра - числа Струхаля где  - диаметр сопла, м.

 При испытаниях ТРД излучение шума происходит несколькими путями: из выхлопной шахты испытательного бокса, из шахт подноса и всасывания, а также через проводящую трубу.

Октавные УЗМ шума, излучаемого в выхлопную шахту, определяют по формуле (10). В шахты подноса и всасывания поступает часть звуковой энергии, излучаемой в помещение бокса выхлопной струёй. Общий УЗМ излучаемого в бокс шума в среднем на 8дБ меньше общего уровня всей струи, определяемого по формуле (9). Октавные УЗМ шума определяют по формуле (10). Зная УЗМ шума, излучаемого в бокс, можно определить соответствующие уровни для шахт всасывания и подсоса.

Необходимо отметить, что при расчёте шума ТРД (особенно двухконтурных с большой степенью двухконтурности), проникающего в шахту всасывания, наряду с выхлопной струёй нужно учитывать и шум компрессора, используя правило сложения уровней.

Вопрос 3. Эффективность виброизоляции.

Методы установки оборудования на фундамент требуют больших затрат времени и приводят к неизбежной порче дорогостоящих покрытий полов. К тому же фундаменты таких машин, как молоты, представляют собой сложные строительные сооружения, высотой с трёх-, четырёхэтажный дом, стоимость которого может на порядок превышать стоимость машины. Поэтому на этапе эксплуатации промышленных комплексов в основном используют установку оборудования без фундамента непосредственно на виброизолирующих опорах. Такой метод позволяет обеспечить любую степень виброизоляции оборудования.

В качестве виброизоляторов используют резиновые или пластмассовые прокладки, одиночные или составные цилиндрические пружины, листовые рессоры, комбинированные виброизоляторы и пневматические виброизоляторы (воздушные подушки).

Эффективность виброизоляции при действии гармонических нагрузок оценивается коэффициентом передачи (КП). При поступательных колебаниях в направлении оси х пространства и вращательных колебаниях вокруг этой оси соответствующие коэффициенты передачи определяют по формулам:

, , (11)

если  и  - соответственно амплитуда гармонической силы и гармонического момента относительно оси х, передающиеся через виброизоляторы на опорную конструкцию; ,  - амплитуды гармонической силы и момента, воздействующих на изолируемую установку; ,  - соответственно отношения угловой частоты вынужденных колебаний  к угловой частоте  и  собственных возвратно-поступательных вращательных колебаний установки относительно той же оси.

Литература.

     1.         В.И. Каракеян, В.М. Писеев. «Методы и средства обеспечения оптимальных параметров производственной среды на предприятиях электронной промышленности.» Москва, 1987.

     2.         В. И. Каракеян, Л.А. Константинова, В. М. Писеев «Лабораторный практикум по курсу Производственная и экологическая безопасность в микроэлектронике».

     3.         «Охрана окружающей среды.» под ред. Белова.