化工安全工程

课后习题解答张建军解：（1）同时暴露在这三个单元中，风险将是叠加的，则FAR（总）=FAR(1)+FAR(2)+FAR(3)=0.5+0.3+1.0=1.8（2）由FAR定义知FAR与暴露时间有关，则有FAR（总）=FAR(1)*t1+FAR(2)*t2+FAR(3)*t3=0.5*20%+0.3*40%+1.0*40%=0.62解：查课本表1-4可知，FAR(开车)=57死亡/108小时，FAR(飞机)=240死亡/108小时开车旅行暴露时间=2800/50=56h飞机旅行暴露时间=4.5h则FAR’(开车)=56/108*57=3.19×10-5FAR’(飞机)=4.5/108*240=1.08×10-5可知FAR’(开车)FAR’(飞机)所以坐飞机旅行比较安全。解：由题意做计算可得下表（mg/L)昆虫数量受影响的数量鱼藤酮的剂量的自然对数受影响昆虫百分比（%）概率(表2-4)概率（拟合公式）误差（%）10.250442.3288.006.186.362.917.749422.0485.716.085.85-3.865.146241.6352.175.055.090.823.848161.3433.334.564.55-0.152.65060.9612.003.823.851.010490-----上述表格数据中概率一列的数据可由课本第二章31页中表2-4百分比与概率的转换查得，或者也可以使用课本中公式（2-4）推导：（1）受影响的百分比-鱼藤酮剂量的自然对数的关系图如下1.21.82.40306090受影响昆虫百分比(%)对数鱼酮藤的剂量(mg/L)（2）受概率-鱼藤酮剂量的自然对数的关系图如下得拟合曲线方程Y=1.84*X+2.09，Y-概率，X-鱼藤酮剂量的自然对数，代入数据可得上表中概率(拟合公式计算)列的数据和误差(图2-9或式2-6)列的数据。解：由2-2结果可知Y=1.84*X+2.09，Y-概率，X-鱼藤酮剂量的自然对数，可知概率常数为k1=1.84，k2=2.09当死亡人数为50%时，由表2-4得到概率Y=5.0，代入公式可解得鱼藤酮剂量为4.86mg/L所以LC50=4.86mg/L解：查课本表2-8（各种化学物质的TLVs和PEL值）可知：四氯化碳的TLV-TWA为10×10-6，1,1-二氯乙烷的TLV-TWA为100×10-6由混合物的计算公式有空中混合物的整体浓度为（4+25）×10-6=29×10-644.62×10-6所以没有超过。10解：甲苯的相对分子质量为92，以水作为参考物质，由式（3-18）估算传质系数可得有甲苯饱和蒸气压计算公式得85℉=302.59K=544.670R下，甲苯的饱和蒸气压Psat=35.65mmHg=0.047atm液池面积（P66给出）蒸发速率式3-12甲苯相对密度为0.866（由习题3-16给出），42gal=0.159m3，（1）桶内甲苯蒸发完的时间为:（2）以k作为参考常数，由式3-14有k的值在0.5～1.0之间，根据k的值，桶附近甲苯的浓度在(630～3150)×10-6之间变化，具体数值去采样分析.866kg/m3*0.159m3解：模型可以简化为补充入氮气的同时，贮罐内的空气被排出于贮罐外1000ft3（1）VO2%=19.5%，代入公式，可解得VN2进=71.432ft3（2）VO2=16%，代入公式，可解得VN2进=238.1ft3液体通过孔洞流出模型，参考例题4-1对于圆滑的孔洞，取C0=0.61，代入式4-7解：液体通过孔洞流出模型，解法同上题，参考例题4-1假设压降随管道均匀下降，则孔洞处的表压为则有50psig40psig100ft43ft33mm222t222=0.962.4lb/ft=56.16lb/ftd3.14100A==7850ft44d3.146inA==0.196ft44原油密度贮罐的横截面积贮罐上管道的横截面积解：液体通液体通过贮罐上的孔洞流出模型，参考例题4-2贮罐与大气相通，表压取以使所计算的流量最大，则所有原油泄漏完的时间（式4-20）所以有足够的时间进行补救措施。g=32.17ft/s21.当t=30min，则泄漏的原油的体积为2.原油刚泄露时的初始流率最大，即当t=0时，有最大流率假如以初始速率泄漏，则最大泄漏量3/12006.09ftVQmt式4-18式4-19有两种方法可以估算原油的最大泄漏量：解：1.贮罐破损等造成释放2.贮罐阀门失效导致泄漏3.阀门调节不当导致泄漏4.调节器失效导致泄漏5.软管老化导致泄漏等。解：1.污染甲苯、干净甲苯和污染水的溢出2.供给管线的泄漏3.干净甲苯或污染水管线的泄漏4.离心提取器的泄漏5.泵的泄漏6.阀门的泄漏解：由表5-1可知大气等级为B，XY风向X‘703002030183mY’15μm的颗粒可假设使用中性浮力扩散模型，而气体自烟窗连续排放为为典型的烟羽模型，故本题采用Pasquill-Gifford扩散模型，以水泥厂的烟囱为原点风向为Ｘ轴建立坐标系后取样站的坐标为：x=1500cos7°=1489my=500sin7°=183mz=0稳定点源Qm=750lb/h=340.194kg/h=94.498g/s水泥厂一般会建在远离城市的地方，所以假设该环境为农村环境大气稳定度等级为B，由表5-2有，扩散系数δy=0.16x(1+0.0001x)-1/2=222.24mδz=0.12x=178.66m根据情况13：由公式5-50可得取样站的浓度为C(1488.82,182.80,0)=1.78×10-4g/m3解：由题意可知，Qm=100lb/s=45.359kg/sv风=6mile/h=9.656km/h=2.68m/s采用Pasquill-Gifford扩散模型，假设环境为农村环境，以泄漏点为原点、风向为X轴建立坐标系，假设氨气连续泄漏制定紧急计划，必须考虑到最坏的情形，由图5-10～12可知大气稳定度等级为A时，扩散系数最大，此时最有利于氨气扩散，根据情况12和表5-2有：扩散系数δy=0.22x(1+0.0001x)-1/2，δz=0.20xC(x,y,z)=500×10-6由上述公式，假设大气压为1atm，温度为25℃，由式2-7得3/CmmgCXppm单位10-6转化为mg/m336-1/2-mkg/m10*347.462.68m/s*0.20*)0.0001(10.22*59kg/s3.45Qxxxu(x,y,z)Cyx求下风向人员撤离（下风向烟羽中心的浓度），所以令y=z=0，由式5-48解上述方程得x=602.53m甲醇闪点：12.20C=285.6K从蒸汽压表（附录E）可知，甲醇闪点的压强为29.3455.36265875.18l甲醇TnPmmHgP62甲醇根据Raoult定律satxPP混合甲醇mmHgxPPsat1245.062/甲醇混合29.3455.36265875.18l混合TnPsat所以混合溶液的闪点，74.134.36263.34混合TCKTo2.25298LFLUFL正己烷：1.27.5甲烷：5.315.0乙烯：3.132丙酮：3.013.0二乙醚：1.948.0对于a组：%Vyi（为组分占可燃物质部分的摩尔分数）正己烷：0.50.5/2.0=0.25甲烷：1.01.0/2.0=0.50乙烯：0.50.5/2.0=0.25丙酮：二乙醚：由公式6-2和6-3，算得LFL和UFL分别为：%6.21.325.03.55.02.125.011iiLFLyLFL%4.133225.0155.05.725.011iiUFLyUFLb,c,d组计算方法相同（6-4）)25(Hc0.75-25TLFLLFLTEM（6-5））（25-THc75.025UFLUFLTEM根据公式6-4和6-5：从附录B可查得燃烧热数据：正己烷：4194.5Kj/mol=1002kcal/mol甲烷:890.3Kj/mol=212.8kcal/mol乙烯:411.2Kj/mol=337.3kcal/mol代入式6-4和式6-5得到LFL50=2.56%，UFL50=13.44%LFL75=2.51%，UFL75=13.48%LFL100=2.47%，UFL100=13.5%Hc作图150ft3空气温度T=800F=5400R（1）由式7-151020lnVCCQtvCC345701021ln150ft（2）使用公式7-6和7-7分别计算惰化次数和所需氮气量第一次N2加压后氧气的浓度02.0)7.14140(7.1421.0)(21.000psiapsiaPPyH29.07.154/7.14ln)02.0/01.0ln(/ln/ln0psiapsiaPPyyjHLj代入公式7-6L3Lj00HPVnRTyyynHPVRT33L0HPyPjjj所以一共需要1.29次，即2次N2加压过程由公式7-7NzHLVnjPPRTV总IbmoleIbRRmoleIbftpsiaftpsia8.20224.7540/73.101507.147.15420033）（（1）由公式7-6：L3Lj00HPVnRTyyynHPVRT33L0HPyPjjj837.0760/20ln)21.0/01.0ln(/ln/ln0jmmHgmmHgPPyyjHLj所以只需要一次（2）由公式7-12：jLjOXYjOXYHPyyyyP0)009.021.0()76020(009.001.0jmmHgmmHg）（46.176020ln)201.0001.0ln(j需要两次真空惰化min/100min/5.020022galftgalft所需要的全部水量：喷头数量：2min/50min/100galgal功率=hpsIbftgalftsgalftininIb37.4550/2406240648.760minmin/100144753222a.PD泵；b.交换器的冷凝水管线；c.蒸馏塔和再沸器；d.水蒸气管线，（1）系统失效导致的过热模型有：a.阀门失效不可关闭，热电偶互锁不能阻止气体流动。b.互锁在阀门开启时失效。c.恒温器失效在阀门开启状态，互锁失效在TTHigh状态。d.恒温器失效在阀门开启状态，热电偶在监测高温时失效。（2）推荐使用正常关闭措施。（3）（1）a和（1）b是最可能的失效模式。（4）a.在指示灯旁安装一个带有互锁装置的热电偶，当指示灯亮了后，阀门关闭。b.在烟囱内安装一个可燃气体检测器可以用来关闭烟囱，如果监测到可燃气体达到一定浓度就将烟囱关闭。a)与门并联（1）顶事件概率（2）最小割集12（3）失效概率b)或门串联（1）顶事件概率（2）最小割集12（3）失效概率)2()1()(PPTP02.02.01.0)2()1()(PPTP)2()1(-)2()1()(PPPPTP28.002.02.01.0)2()1(-)2()1()(PPPPTPc)先与门并联后或门串联（1）顶事件概率（2）最小割集123（3）失效概率)3()2()1()3()2()1()4()1(-)4()1()(PPPPPPPPPPTP)3()2()4(PPP154.03.02.01.03.02.01.0)3()2()1()3()2()1()4()1(-)4()1()(PPPPPPPPPPTP4d)先或门串联后与门并联（1）顶事件概率（2）最小割集1213（3）失效概率4)3()2()1()3()1()2()1())3()2()3()2(()1()4()1()(PPPPPPPPPPPPPPTP