5. Задача № 2

Бригада мулярів в квартирі (об'ємом V) проводить ремонт, зокрема фарбувальні роботи фарбою НЦ-1125. У зв'язку з тим, що на відстані X від будинку розташована будівля дитячого садка, з розкритими вікнами чи кватирками, в ремонтованій квартирі, вікна відкривати не стали.

Визначити в момент, коли пофарбувались всі поверхні, що підлягали фарбуванню загальною площею S_ф (момент максимальних випаровувань) концентрацію в квартирі і-тої шкідливої речовини (ШР), що входить до складу фарби та вияснити, чи не шкідливо мулярам та мешканцям знаходитись в квартирі в цей час без індивідуальних засобів захисту органів дихання, а також, чи допустима концентрація ШР, що викидається в атмосферу через вентиляційну шахту будинку висотою H та площею устя S_у, біля вікон дитсадка.

Відомо, що в зазначений період через вентиляційну шахту з квартири витягується 35 % максимальних випаровувань (σ_ш = 0,35) а ще 10 % через щілини в дверній коробці надходять до сходинкової клітки. Газоповітряна суміш виходить з устя шахти зі швидкістю ω_о.

Таблиця 2

Дані для розра- хунків	Друга цифра номера варіанта
	1	2	3		4	5	6	7	8	9	0
і	Ацетон	Бутила- цетат		Бута- нол	То- луол	Етил- целло- зольв	Аце- тон	Бута- нол	Етил- целло-зольв	Бутила- цетат	Бута- нол
V,м3	300	200		150	100	70	250	160	75	220	110
Sф,м2	30	25		20	17	15	28	21	16	26	18
Н,м	30	25		20	10	16	28	21	18	26	12
Sy,м2	0,45	0,35		0,25	0,1	0,2	0,4	0,3	0,25	0,35	0,1
ωо,м/c	10	8		6	4	5	9	7	6	8	4
X,м	42	35		30	20	25	40	32	28	37	22
∆Т,°С	12	14		16	20	18	13	15	17	14	19

Методичні вказівки до розв'язку задачі

 

Необхідно знати, що максимальне надходження в повітря квартири розчинників із фарби відбувається в процесі фарбування та в перші хвилини після його закінчення, коли випаровується біля 25% від їх загальної кількості (σ_в = 0,25), а витрати фарби становлять: Q_s = 0,11 кг/м², Q_τ = 19·10^-3 кг/с.

Для визначення концентрації ШР в квартирі (С_i, мг/м³) масу випаровувань можна знайти за даними табл. 2 по формулі:

М_і = S_ф · Q_s · σ_і· σ_в, кг.

Таблиця 2.1 

Речовина	Склад розчинників (60%) фарби НЦ-1125, σф, %	ГДК на робочих місцях, q’ГДКі, мг/м3	ГДК для населення (максимальна разова), q” ГДКі,мг/м3
Ацетон	4	200	0,35
Бутилацетат	6	10	0,1
Етилцеллозольв	5	50	0,7
Спирт бутиловий (бутанол)	6	10	0,1
Спирт етиловий (етанол)	9	50	5.0
Толуол	30	50	0,6

 Необхідно врахувати, що С_і для мулярів треба порівнювати з гранично-допустимою концентрацією (ГДК) для робочих місць – q’_ГДКі, а для мешканців квартири – з ГДК для населення - q^” _ГДКі, взятих з табл.2.

Розрахунок максимальної приземної концентрації газоповітряної суміші з одиночного джерела з круглим устям за несприятливих метеорологічних умов на відстані Х_м від джерела викидів виконується за формулою

, мг/м³,

де А – коефіцієнт прийнятий для несприятливих метеоумов, коли концентрація ШР від джерела викидів досягає максимального значення (для України А = 160); М – максимальна кількість ШР, що викидається в атмосферу, г/с; F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання ШР в атмосфері (для газів та пару F = 1); m, n - безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з устя джерела викидів (m = 0,6, n = 2,0); H – висота джерела викидів, (м); V₁ - об'єм газоповітряної суміші, (м³/с); ∆t – різниця температур газоповітряної суміші на виході з устя Т_г та атмосферного повітря Т_в.

Максимальну кількість ШР, що викидається в атмосферу з устя вентиляційної шахти, можна розрахувати за формулою М = Q_т · σ_і · σ_в · σ_ш , мг/с,

а V₁ можна визначити за формулою V₁ = ω_о · S_у, м³/с.

Відстань Х_м визначається за формулою Х_м = d · H, м,

Де d=4,0

Приземна концентрація С_х на будь-якій відстані Х від джерела викидів розраховується за формулою С_х = S₁ · C_max, мг/м³,

де S₁ – безрозмірний коефіцієнт, про який відомо, що

S1 = 0,4 якщо S₁ = 0,05, якщо

Порівняйте С_хі з q^” _ГДКі та зробіть висновок про шкідливість чи нешкідливість розрахованих С_і та С_хі

Розв’язання:

1.Визначаемо масу випарувань по формулі та за даними табл. 2.1:

М_і = S_ф · Q_s · σ_і· σ_в, кг.

де S_ф - загальна площа фарбування (S_ф = 30 м2)

Q_s = 0,11 кг/м2 = 1100 мг/м2

σ_і = 4% =0.04

σ_в = 0,25

М_і = 30 · 0,11· 0,04 · 0,25 = 0,033 кг

2. Розрахуємо максимальну приземну концентрацію газоповітряної суміші з одиночного джерела з круглим устям за несприятливих метеорологічних умов на відстані Х_м від джерела викидів виконується за формулою

, мг/м³,

де А – коефіцієнт прийнятий для несприятливих метеоумов, коли концентрація ШР від джерела викидів досягає максимального значення (для України А = 160);

М – максимальна кількість ШР, що викидається в атмосферу, г/с;

F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання ШР в атмосфері (для газів та пару F= 1);

m, n - безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з устя джерела викидів (m = 0,6, n = 2,0);

H – висота джерела викидів, Н= 30 м;

V₁ - об'єм газоповітряної суміші, V₁ = 300 м³/с;

∆t – різниця температур газоповітряної суміші на виході з устя Т_г та атмосферного повітря Т_в. ∆t = 12 ºC

3. Максимальну кількість ШР, що викидається в атмосферу з устя вентиляційної шахти, розраховуємо за формулою:

М = Q_т · σ_і · σ_в · σ_ш , мг/с,

де Q_т - витрати фарби, Q_т = 19·10^-3 кг/с. = 19 кг/с.

σ_і = 4% =0.04

σ _в = 0,25

σ_ш = 0,35

М = 19 · 0,04 · 0,25 · 0,35 = 0,0665 мг/с,

4. Об’єм газоповітряної суміші

V₁ = ω_о · S_у, м³/с,

де ω_о = 10 м/с

S_у = 0,45 м2

V₁ = 10 · 0,45 = 4,5 м³/с,

5. Відстань Х_м визначається за формулою

Х_м = d · H, м,

d = 4,0

Х_м = 4,0 · 30 = 120 м

6. Приземна концентрація С_х на будь-якій відстані Х від джерела викидів розраховується за формулою

С_хi = S₁ · C_max, мг/м³,

де S₁ – безрозмірний коефіцієнт, про який відомо, що

S₁ = 0,4 за умови що

У даному випадку Х= 42 м ; Хм =120 м,

42 : 120 = 0,35, що > 0,2 тоді,

C_max =мг/м³

С_хi = 0,4 · 0,092 = 0,0368 мг/м³,

Отриманий результат С_хi = 0,0368 мг/м³, менш за q^” _ГДКі = 0,35мг/м³, та

C_max = 0,092 мг/м³ менш за q^’_ГДКі = 200 мг/м³, що дозволяє зробити висновок нешкідливості.