II. 2. Випаровування із вільної поверхні рідини

Кількість шкідливих речовин, що випаровуються з вільної поверхні рідини (при збереженні у відкритих резервуарах, змочувані, промиванню, розливі і т.п.) залежить від її властивостей, температури, площі дзеркала випару, тривалості випару і рухливості повітря. Процес переносу речовини, що випаровується, від джерела випару в навколишнє середовище може бути дифузійним, а також обумовленим природною або змушеною конвекцією.

Розглянемо випадок випару шкідливих речовин із вільної поверхні при плівковому режимі. При такому режимі біля поверхні рідини створюється плівка нерухомого повітря порівняно великої товщини. Перенос речовини з поверхні через цю плівку забезпечується дифузією.

Вихідними даними для розрахунку служать: діаметр люка d_л, м; діаметр апарата d_ап, м; висота апарата Н, м; склад рідини в апараті, % (мас.); вологість повітря φ , %. Газове середовище в апараті і зовні – повітря з домішкою аміаку. Концентрація аміаку в повітрі С_NH=10 мг/м³. Ступінь заповнення рідиною k₀=0.7 Порядок виконання розрахунку:

Мольні частки складових рідини:

(42)

де М_і – відносні молекулярні маси складових рідини;

Парціальний тиск насичених парів компонентів над чистими рідкими речовинами:

(43)

Де А,В,С – емпіричні коефіцієнти, значення яких для кожного компоненту суміші рідини представлено в табл. 4.

Речовина	А	В	С
вода	7,9608
бензол	6,912	1214,6	221,2
дихлоретан	7,184	1358,5

Парціальний тиск парів компонентів над сумішшю рідини, Па:

(44)

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при t₀ =0⁰C і P₀=101308 Па, м²/с: D₀_H₂₀=18.8∙10^-6, D_0Б=9,05∙10^-6, D_0Д=8,02∙10^-6.

Коефіцієнт дифузії парів компонентів при заданій температурі t, ⁰C, і Р=101325 Па:

(45)

Площа поверхні випаровування в апараті, м²:

(46)

Площа люка:

(47)

Далі, розраховується відношення F_л /F_апу залежності від який, по табл.5, вибирається коефіцієнт k₂ враховуючий ступінь закриття поверхні випару:

Таблиця 5

	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, ºС: вода 100, бензол 80.1, дихлоретан 83.5.

Коефіцієнт, що враховує зниження температури поверхні випару, для води k₁=1.3, бензолу k₁= 1.3, дихлоретану k₁= 1.3. Глибина, рахуючи від верхнього краю люка до поверхні рідини:

(k₃=0.7) (48)

Концентрації складової газової суміші, мг/м³:

(49)

де t – температура рідини і газової суміші в апараті;

Парціальний тиск компонентів газової суміші в зовнішньому середовищі:

(50)

P_б=0

Р_д=0

Кількість компонентів газової суміші, що виділяються з поверхні випару і надходять у зовнішнє середовище через люк, г/год.:

(51)

Завдання. Визначити кількість шкідливих речовин, що випаровуються через люк.

Варіанти вихідних даних подані в табл.6.

Таблиця 6

№ в.	d_ап, м	d_л, м	H, м	φ, %	t, ⁰С	Склад рідини в апараті, %(мас.)
вода	бензол	дихлоретан
І
	1.4	0.50	2.5			40.0	30.0	30.0
	1.2	0.40	2.2			42.5	31.5	26.0
	1.6	0.48	2.4			38.8	32.2	29.0
	1.8	0.46	2.6			41.5	29.6	28.9
	1.0	0.42	2.1			45.0	27.0	28.0
	2.0	0.52	2.6			36.5	28.5	35.0
	0.8	0.38	2.0			40.5	29.0	30.5
	2.2	0.44	2.3			44.0	30.2	25.8
	2.4	0.56	2.6			41.9	33.2	24.9
	0.6	0.28	1.8			42.2	28.2	29.6
	2.4	0.60	2.8			40.8	30.8	28.4
	1.4	0.38	2.1			42.4	31.2	26.4
	1.6	0.44	2.5			42.0	30.0	28.0
	2.0	0.56	2.0			41.5	28.5	30.0
	1.8	0.52	2.2			38.9	29.0	32.1
	0.8	0.26	1.6			39.1	30.6	30.3
	2.2	0.46	2.6			40.1	29.2	30.7
	2.4	0.54	2.0			40.4	28.6	31.0