Beräknad Luftkoncentration från en vätskeyta
Hej!
1./ Jag försöker att beräkna ett luftkoncentrationsvärde av en kemikalie, vilket jag grovt kan jämföra ett hygieniskt gränsvärde med. Hur beräknar jag det – om jag inte kan mäta luftkoncentrationen? Jag har inte hittat någon bra formel. Jag tänker att jag genom att beräkna en avdunstad mängd delat med rumsvolymen kan få ett hyggligt värde. Hur går jag till väga för att beräkna detta? Jag utgår från ett några minuter öppnat kärl i form av en hink som några minuter avdunstar en vätska (här t.ex. aceton, men det kunde lika gärna varit t.ex. fosforsyra i andra änden av ångtrycket). Jag är medveten om att man kanske inte förvarar aceton i en öppen hink, som exemplet antyder, men jag är ute efter att hitta för en tillämplig formel och tog i exemplet en godtycklig kemikalie, så jag ska kunna beräkna värden för andra kemikalier och kunna göra jämförelser mot ett hygieniskt gränsvärde. Skulle det ligga nära så får man ju mäta, men att mäta alla kemikalier är heller inte någon lösning, därav sökandet efter en matematisk sortering först.
Data
Vrum (Rumsvolym) = 1300 m3
varav takhöjd (från golv) h = 4,3 m
Ventilation (antag 1 luftomsättning/timme). (Lo) alternativt bortse från den
Ahink (Hink med ytarean) = 7,065 dm2 = 0,07065 m2.
Hinken antas befinna sig mitt i rummet.
Vätskehöjden i hinken kan antas vara ointressant om den är mer än 2 mm?
Kemikalie = Aceton
Åtm (Ångtryck för aceton vid temperaturen 20 °C) = 24 kPa
Åtp (Partialtryck ångtryck) = 0 ?
Temp (Temperaturen får lov att antas vara samma (väggar, tak, ev. fönster, luft, hink, vätska m.m.)).
Texp (Exponeringstid (tiden hinken är utan lock)) = 7 minuter.
Lko (luftkoncentrationen)
Lko = Ahink•(Åtm-Åtp)•Texp/Vrum
Lko= (0,07065 • (24000Pa – 0 Pa) • 7•60 sek)/1300 m3 (m2• N/m2 • sek)/m3
Lko = 712152/1300 Nsek / m3
Lko = 547,81 Nsek / m3 (1 N = 1 kgm/sek2) dvs 448 kg/(sek•m2)
Enheten tyder på felräkning: Det borde blivit kg/m3! Fattar dock inte felet. Var tappar jag sek/m-faktorn?
har jag rätt formel?
2./ Vad gäller gasers utbredningshastighet? Är 1 m/s rimligt eller varierar det kraftigt mellan olika kemikalier som t.ex. fosforsyra och Toluen?
3./ Vilka är de största invändningarna i mina resonemang? Och vad får de för konsekvenser på det beräknade värdet?
(för att veta exakt måste man mäta – det förstår jag – men har inte den möjligheten då antal kemikalier är 100-tals. Därför önskar jag göra en grovbedömning så att man kan mäta de som verkar mest kritiska.
Vore ytterst tacksam för ett svar – vilket jag inbillar mig att fler skulle vara intresserade av.
Med vänliga hälsningar
Alf Björklund
Ett svar beror på vad du vill göra med dina beräkningar.
Med dina värden kan du räknar ut, vilken partialtryck aceton skulle kunna får om rummet vore ett slutet system och det fanns ett lång tid för att fördela luften och att nå jämvikt.
I praktik finns det dock ofta en viss luftcirkulation och ett ojämn fördelning av lösningsmedlet. För praktiska användningar mäter man därför koncentrationerna på plats för att vara säkert i sin bedömning.
Sorry!
Tack för svaret, men jag fattar inte ditt svar.
Jag vet att mäta ger ett absolut svar (någorlunda) men har ändå ett behov av att kunna göra en grov uppskattning matematiskt. Alternativet är att låta godtycket gissa ett värde, vilket inte är lyckat för att fånga upp problem.
Kunde jag räkna matematiskt och utesluta några 100 mätningar på sådant som inte är relevant att mäta, kan jag sätta in resurser där de gör störst nytta på ett förhoppningsvis mindre antal verkligt ohälsosamma arbetsplatser och därmed skapa bättre hälsa för omgivningen.
Jag antar (kanske felaktigt) att luftrörelser skulle vara "på min sida". Jo, jag förstår att luftrörelser ovan hinken påverkar avdunstningen så den blir större (men de sugs ju i så fall ut också). Ventilationsrörelser i ett maskinmöblerat rum blir för komplicerat för mig att beräkna med mina nuvarande kunskaper, så jag får anta att de ej finns för att förenkla sambandet. Jag är i grunden mättekniker och är van att bedöma mätvärden, men kan inte göra alla mätningar jag skulle vilja. Mitt problem är att finna en lämplig formel. Det ovanstående sambandet skulle behöva multipliceras med farten i vänsterledet, men jag förstår inte varför. Är jag överhuvudtaget på rätt spår (rent matematiskt)? Hur ska formeln ställas upp?
Det gäller att definiera koncentrationen av en gasmolekyler (mg/m3) i luften i ett slutet rum genom avdunstning under en kortare tid (<30 min). Samt att få en känsla för normal utbredningshastighet för en gas i ett slutet rum (antaget att rummets detaljer och väggar har samma temperatur).
Med vänliga hälsningar
Alf
Förtydligande:
Lko = 547,81 kg/m3 • m/sek (därav antagandet om farten i vänsterledet eller formelfel)
Ber om ursäkt för tryckfelsnisse (dvs 448 kg/(sek•m2) som glömts bort att raderas.
Mvh Alf
