Расчет теплообменного аппарата

 

k

 

Определение поверхности  теплообмена. Поверхность теплообмена равна:

 

F   м²,                                  (18)

 

где: Ө_ср-средний температурный напор,м²

 

F

м².

 

Рабочая длина  спирали

 

L   м,                                       (19)

где: B-ширина спирали,м.

 

L

 

 

Шаг спирали  при толщине листа δ=15 мм составляет:

 

t =b +δ                                          (20)

t=6+15=21

Начальный диаметр  спирали принимаем d=500 мм и определяем число каждой спирали:

 

N ,                           (21)

 

N

=11,9.

 

 x = ,                                  (22)

 

х=

=11,4.

 

Наружный диаметр  спирали:

 

D=d+2N·t+ δ мм,                        (23)

где: N- число каждой спирали.

 

D=500+2·11,9·21+15=1015 мм.

 

По полученным расчетам выбираем  спиральный  теплообменник  марки СТК-5 

 

 

2.3 Расчет теплового баланса

 

 

Определение количества тепла, расходуемого на нагрев:

 

Qm=Gm·Cм·(tм.к-tм.н) Вт,                 (24)   

 

где: Gm- производительность теплообменника, кг/с

       С_М-удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/кг

       t_м.k-начальная температура теплоносителя, °С

       t_м.н-конечная температура теплоносителя, °С

   

Q_m= 0,0248·1676·(80-20)=2493,88 Вт.

 

Определяем  тепло уносимое в окружающую среду  путем конвекции и лучеиспускания с поверхности теплообменника

 

Q_n= α₂·F_n·(tср – tвозд.)·1,1Вт,                  (25)

где: tвозд.-температура воздуха;

       F_n- поверхностная потеря.

 

Q_n=290·5·(100-20)·1,1=95700 Вт.

 

Определяем  тепло уносимое  водой:

   

Q_В =Q_N- Q_m- Q_n   Вт,                         (26)

     

Q_B=18657-2493,88-95700=79536,88 Вт.  

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 –  Тепловой баланс

 

Приход тепла	Вт	Расход тепла		Вт
1.Тепло,выделяемое  при превращении электрической  энергии в тепловую	18657	1.Расход тепла  на нагрев		2493,88
		2.Тепло уносимое  охлаждающей водой		79536,88
		3.Теплопотери  в окружающую среду		95700
Итого	18657			18657

 

 

3 Техника безопасности и охрана окружающей среды

 

3.1 Вопросы  техники безопасности и охрана окружающей среды

 

 

Классификация вредных веществ, Предельно допустимая концентрация. ПДК. Пути поступления вредных веществ в организм человека.

По  степени воздействия на организм человека ГОСТ 12.1.007-    ССБТ подразделяет вредные вещества на четыре класса опасности; 1-вещества чрезмерно опасные. 2-вещества - высокоопасные. 3-вещества умерено опасные. 4-вещества мало опасные. Класс опасности вредных веществ устанавливается в зависимости от норм и показателей. Каждое конкретное вредное вещество относится к классу опасности по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.[8, 342]

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в воздухе рабочей зоны - концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течении 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течении всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отложений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы, или в отдалённые сроки жизни настоящих и последующих поколений. Средняя смертельная доза при введении в желудок - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных, при однократном введении в желудок DL 50 мл\ кг. Средняя смертельная доза при нанесении на кожу - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при одноразовом нанесении на кожу DL 50 ,мл/кг. Средняя смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества вызывающая гибель 50% животных при 2- 4часавом ингаляционном воздействии CL 50мл/куб м.

 

Рабочая зона — пространство высотой до 2 метров над уровнем пола или площадки, на которых находятся место постоянного или временного пребывания работающих.

Коэффициент возможности  ингаляционного отравления /КВИО/-отношение  максимально допустимой концентрации при воздухе при 20°С и средней смертельной концентрации вещества для мышей при двухчасовом воздействии. КВИО объединяют два важнейших показателя опасности острого отравления: летучесть вещества и дозу, вызывающую наибольший биологический эффект, т.е. гибель организма. Зона острого действия - отношение средней смертельной концентрации вредного вещества и минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменения биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реалий.

Зона  хронического действия -отношение минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящие за пределы приспособительных физиологических реакций к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа,5 раз в неделю на протяжение не менее 4 месяцев. Чем меньше зона острого действия , тем опаснее вещество, так как даже небольшое повышение концентрации, начиная от пороговой ,уже может вызвать крайние формы влияния на организм, т.е.смерть, следовательно такое вещество опасно с точки зрения возможности развития тяжёлых форм отравления. В отношении зоны хронического действия -напротив, чем она ниже, тем опасность больше, т.к. концентрации, оказывающие хроническое действие, значительно меньше для вызывания острых отравлений.

Для химиков – технологов, наибольшее практическое значение для характеристики токсичности вещества представляет их ПДК в воздухе рабочей зоны, значение которых представлено в приложении к ГОСТу 12.1.005-76.(на сегодняшний день установлен ПДК больше, чем для 800

веществ). Это  объясняется тем, что наиболее часто  производственные отравления происходят в результате того, что вредные вещества поступает в организм человека в виде газов, паров, туманов, аэрозолей через органы дыхания.

  Этому способствует большая поверхность  легочной ткани, быстрота проникновения  в кровь и отсутствие дополнительных  барьеров на пути яда из  выдыхаемого воздуха в различные  органы и системы организма. Дополнительную роль играет повышенная лёгочная вентиляция и усиление кровотока в легких при работе , особенно физической. На быстроту поступления токсических веществ из воздуха в кровь влияет их растворимость в воде, близкая с растворимостью в крови.

Изолированные действия вредных веществ в химической промышленности обычно работающие подвергаются одновременному воздействию нескольких веществ, т.е. имеет место комбинированное действие. Различают несколько видов комбинированного (совместного) действия вредных веществ: Однонаправленное действие - компоненты смеси действует на одни и те же системы организма, например, наркотическое действие смеси углеродов. В  этом случае, суммарный эффект смеси, равен сумме эффектов, действующих компонентов и должен отвечать уравнению[9,36]:

 

 ₍₂₇₎

 

Т.е. сумма отношений фактических концентраций каждого из них С, С -, ...С в воздухе рабочей зоны их ПДК не должны превышать единицы.

Независимое действие - компоненты смеси действуют  на разные системы организма их токсический эффект не зависит от другого. В этом случае их ПДК остается таким же, как при изолированном действии каждого, например, смесь паров бензола и раздражающие газы.

Положительный синерезис (потенцирование) и антагонизм (отрицательный синерезис) - комбинированное  действие смеси веществ, которое по своему эффекту в первом случае больше, а во втором - меньше, чем сумма действия отдельных веществ смеси.

Положительный синерезис возникает, например, при совместном действии сернистого ангидрида и хлора, оксида углерода и оксида азота. Алкоголь повышает опасность отравлений анилином,   ртутью, цианидом кальция и другими промышленными вредными веществами.

Для химических веществ на которые ПДК не установлены, временно устанавливают ориентировочные безопасные уровни   воздействия (ОБУВ) и условия применения их в каждом отдельном случае. ОБУВ определяется расчетом по физико-химическим свойствам или интерполяций и экстраполяции    в рядах, близких по строению соединений или по показателям острой опасности. ОБУВ должны пересматриваться через два года после их утверждения, с учетом накопленных данных о состоянии здоровья работающих, или заменяться ПДК.

Вредные вещества могут поступать в организм человека через кожные покровы. Это возможно не только при загрязнении кожи растворами и пылью токсичных веществ, но и в случае наличия токсичных паров и газов в воздухе. Кроме этого токсичные пары и пыль, содержащиеся в воздухе, способны растворятся в коже и жировом покрове кожи, затем они всасываются через кожу и поступают в кровь. К таким веществам относятся легко растворимые в воде и липоиды (вещества, растворимые в жирах: углеводороды, ароматические амины, соединения бензола, анилины, эфиры и т.д.)

Способность вредных  веществ проникать через кожу учитывают при гигиеническом нормировании и проведении оздоровительных мероприятий.

Поступление вредных  веществ через пищеварительный  тракт происходит при вдыхании токсичных  веществ, содержащихся в воздухе особенно в пылевидном состоянии. Задерживаясь на слизистой оболочке носоглотки и верхних дыхательных путей, осевшие вещества со слизью частично удаляются при кашле, чихании, частично заглатываются и поступают в желудочно-кишечный тракт. Попадание вредных веществ в организм пищеварения возможно и при нарушении правил личной гигиены: приёме пищи, курении.

 

 

3.2 Первая (доврачебная) помощь при химических ожогах и отравлении вредными веществами

 

 

Химические  ожоги возникают при местном  воздействии химически активных веществ (твердых, жидких, газообразных) на кожу, слизистую оболочку дыхательных путей и глаз. Степень ожога зависит от химической активности и токсичности вещества, его концентрации, температуры, продолжительности воздействия а также чувствительности пострадавшего.

Различают ожоги  четырех степеней. Ожоги первой степени характеризуются   покраснением, припухлостью кожи и болезненностью. При ожогах второй степени появляются пузыри. При ожогах третьей степени, вследствие глубоких повреждений, возникают участки омертвления тканей. При ожогах четвертой степени поражаются не только вся толща кожи, но и глубоколежащие ткани.

Соляная, азотная, серная, фтористоводородная и другие кислоты, хромовый ангидрид, а также концентрированные растворы щелочей (едкий калий, едкий натр, растворы аммиака), попадая на кожу, вызывают химические ожоги, при чем щелочные ожоги дают большую глубину поражения, что объясняется смыванием щелочью жирового слоя кожи и растворением белковых веществ. Особо опасно попадание кусочков твердой щелочи в глаза и на волосы; ожог глаз аммиаком и пероксидом водорода может привести к слепоте.

При ожогах химическими веществами, способными прилипать к коже (горячие смолы, желтый фосфор и другие), возникает еще и опасность

общего  отравления организма. (При поражении такого характера , не зависимо от его тяжести и состояния пострадавшего, нужно немедленно вызвать врача).

Первая помощь при химических ожогах и отравления сводится к следующему: при ожогах кислотами и щелочами пораженный участок кожи промывают струёй воды в течение 15минут. Даже при ожогах кислотами и кислотоподобными   веществами накладываются примочки из 2% раствора бикарбоната натрия , а при ожогах щелочными — 2% раствора уксусной, лимонной или виннокаменной кислоты.

Если агрессивное  вещество попало на кожу через одежду, ее следует перед снятием разрезать  ножницами, чтобы не увеличить площадь поражения. При этом надо помнить, что синтетическая ткань может растворяться в некоторых агрессивных веществах, например, в серной кислоте. При смывании водой полимер коагулирует и покрывает кожу

липкой  плёнкой. В этом случае промывания не достигает цели и необходимо с начало как можно тщательнее снять кислоту с кожи, осторожно "промокая" её сухой хлопчатобумажной тканью, и лишь затем промыть водой.

Все работающие с агрессивными веществами должны быть обеспечены соответствующей спецодеждой и средствами защиты органов дыхания. Для защиты глаз от попадания кислоты и щелочи необходимо применять защитные очки.

К рабочим  местам должны быть подведены шланги с легко открывающимися кранами  для подачи воды. Для промывки глаз устанавливаются фонтанчики.

При респираторном отравлении (вдыхании газов, паров, аэрозолей) необходимо вывести пострадавшего на свежий воздух или в проветриваемое помещение. Пострадавшего надо уложить, создать ему полный поток, укрыть во избежание переохлаждения. До прибытия врача пострадавшего нельзя оставлять без присмотра, даже если кажется, что состояние его не вызывает опасений.

 

3.3 Метрологические условия производственной среды рабочих помещений

 

 

Производственных цехов, открытых рабочих площадок и др.) зависит от физического состояния воздушной среды и характеризуется основными метрологическими элементами: температурой, влажностью и скоростью движения воздуха, а также тепловым излучением нагретых поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и изделий. Совокупность этих факторов, характерных для данного производственного участка, называется производственным микроклиматом.

Метрологические факторы, как каждый в отдельности, так и в различных сочетания, оказывают огромное влияние на функциональную деятельность человека, его самочувствие и здоровье. Для производственных условий в большинстве случаев характерно суммарное действие метрологических факторов. Такое действие может быть или антагонистическим, когда воздействия одного или нескольких факторов ослабляется или полностью уничтожается другими, или же синергическими ,когда воздействие одного неблагоприятного фактора усиливает другой, также неблагоприятный фактор.[10,486]