Исследование запыленности воздуха
Производственных помещений
Методические указания к выполнению лабораторной работы
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
для студентов всех специальностей
Новокузнецк
УДК 658.382.3(07)
Рецензент:
Доктор технических наук, профессор
кафедры технологии и автоматизации кузнечно-штамповочного производства СибГИУ
Перетятько В.Н.
Р24 Исследование запыленности воздуха производственных помещений: Метод. указ./Сост.: И.Г. Шилинговский: СибГИУ, Новокузнецк 2007. – 19 с.
Рассматриваются методы определения запыленности воздуха, приведены схемы устройства аспираторов, пробоотборника, радиационных приборов и правила пользования ими.
Предназначены для студентов всех специальностей.
Лабораторная работа
Исследование запыленности воздуха производственных помещений
Цель работы: ознакомить студентов с основными методами и приборами для измерения концентрации пыли в производственном помещении, а также научить их измерять и оценивать величину концентрации пыли.
Впроцессе выполнения лабораторной работы студенты должны:
– ознакомиться с основными сведениями о производственной пыли, ее источниках иметодах измерения концентрации;
– изучить прибор измерения концентрации пыли;
– провести эксперимент.
Основные сведения о производственной пыли
Производственной пылью называются находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе рабочей зоны твердые частицы размером от нескольких десятков до долей микрона. Пыль принято также называть аэрозолем, имея в виду, что воздух является дисперсной средой, а твердые частицы – дисперсной фазой. Производственную пыль классифицируют по способу образования, происхождения и размерам частиц.
В соответствии со способом образования различают пыли (аэрозоли) дезинтеграции и конденсации. Первые являются следствием производственных операций, связанных с разрушением или измельчением твердых материалов и транспортировкой сыпучих веществ. Второй путь образования пыли – возникновение твердых частиц в воздухе вследствие охлаждения или конденсации паров металлов или неметаллов, выделяющихся при высокотемпературных процессах.
По происхождению различают пыль органическую, неорганическую и смешанную. Характер и выраженность вредного действия зависят, прежде всего, от химического состава пыли, который главным образом определяется ее происхождением. Вдыхание пыли может вызвать поражение органов дыхания – бронхит, пневмокониоз или развитие общих реакций (интоксикация, аллергия). Некоторые пыли обладают канцерогенными свойствами. Действие пыли проявляется в заболеваниях верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз, кожных покровов. Вдыхание пыли может способствовать возникновению пневмоний, туберкулеза, рака легких. Пневмокониозы относятся к числу наиболее распространенных профессиональных заболеваний. Исключительно высокое значение имеет классификация пыли по размеру пылевых частиц (дисперсности): видимая пыль (размер свыше 10 мкм) быстро оседает из воздуха, при вдыхании она задерживается в верхних дыхательных путях и удаляется при кашле, чихании, с мокротой; микроскопическая пыль (0,25 – 10 мкм) более устойчива в воздухе, при вдыхании попадает в альвеолы легких и действует на легочную ткань; ультрамикроскопическая пыль (менее 0,25 мкм), в легких ее задерживается до 60 – 70 %, но роль ее в развитии пылевых поражений не является решающей, так как невелика ее общая масса.
Вредное действие пыли определяется также и другими ее свойствами: растворимостью, формой частиц, их твердостью, структурой, адсорбционными свойствами, электрозаряженнстыо. Например, электрозаряженность пыли влияет на устойчивость аэрозоля; частицы, несущие электрический заряд, в 2 – 3 раза больше задерживаются в дыхательном тракте.
Основным способом борьбы с пылью является предупреждение ее образования и выделения в воздух, где наиболее эффективными являются мероприятия технологического и организационного характера: внедрение непрерывной технологии, механизации работ; герметизация оборудования, пневнотранспортирование, дистанционное управление; замена пылящих материалов влажными, пастообразными, гранулирование; аспирация и др.
Большое значение имеет применение систем искусственной вентиляции, дополняющее основные технологические мероприятия по борьбе с пылью. Для борьбы с вторичным пылеобразованием, т.е. поступлением в воздух уже осевшей пыли, используют влажные методы уборки, ионизации воздуха и др.
В случаях, когда не удается снизить запыленность воздуха в рабочей зоне более радикальными мероприятиями технологического и другого характера, применяются индивидуальные защитные средства различного типа: респираторы, специальные шлемы и скафандры с подачей в них чистого воздуха.
К автоматическим приборам определения концентрации пыли относятся серийно выпускаемые промышленностью ИЗВ-1, ИЗВ-3 (измеритель запыленности воздуха), ПРИЗ-1 (переносной радио-изотопный измеритель запыленности), ИКП-1 (измеритель концентрации пыли) и др.
Необходимость строгого соблюдения ПДК требует систематического контроля за фактическим содержанием пыли в воздухе рабочей зоны производственного помещения.
Предельно-допустимые концентрации пыли
Таблица 1 – Предельно допустимые концентрации пыли
Предельно - допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества – концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 ч или другой продолжительности, но не более 40 ч в неделю, за время всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Определить запылённость воздуха – это значит измерить содержание пыли в единице объема воздуха, то есть измерить концентрацию пыли. Для определения содержания пыли в воздухе отбор проб должен производиться в зоне дыхания и рабочей зоне при характерных производственных условиях с учётом всех влияющих факторов.
Прибор для измерения концентрации пыли
Используемый прибор – радиоизотопный переносной концен-тратомер пыли «Приз-01», предназначенный для экспресс-анализа концентрации пыли непосредственно на рабочих местах и промышленных площадках.
Концентратомер работает в полуавтоматическом режиме: после взвода механизма датчика операции отбора пробы пыли и замера навески, возврат в первоначальное положение производится автоматически.
Измеренное значение концентрации пыли выводится в цифровом поле на табло прибора.
Методика измерения концентрации пыли
Методы измерения концентрации пыли делятся на две группы: методы, основанные на предварительном осаждении (весовой, радиоизотопный, оптический, пьезоэлектрический и др.) и методы без предварительного осаждения пыли (оптический, электрический, акустический).
Основным преимуществом методов первой группы является возможность измерения массовой концентрации ныли.
В лабораторной работе применяются весовой и радиоизотопный методы измерения концентрации пыли.
Весовой метод основан на протягивании запыленного воздуха через фильтр, задерживающий пылевые частицы. Зная массу фильтра до и после отбора пробы, а также количество протянутого воздуха, можно определить содержание пыли в единице объема воздуха. Концентрацию пыли рассчитывают по формуле:
где Δm –масса пыли на фильтре, мг;
V – объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин.;
t – время отбора пробы, мин.
Место отбора проб запыленного воздуха – макет производственного помещения с размещенными в нем источниками пыли (аэрозоля) различного состава.
Используемые фильтры – фильтры АФА из ткани ФПП (на основе перхлорвиниловой ткани). Они стойки к химически агрессивным средам, обладают высоким процентом задерживания частиц.
Побудитель движения воздуха – электрический аспиратор модели 882, имеющий устройство для измерения объемной скорости движения воздуха (реометры). Оптимальной является скорость отбора пробы, равная скорости человеческого дыхания (легочная вентиляция) – 10 – 15 л/мин.
Радиоизотопный метод основан на использовании свойства радиоактивного излучения поглощаться частицами пыли. Запыленный воздух предварительно фильтруют, затем определяют массу осевшей пыли по ослаблению радиоактивного излучения при прохождении его через пылевой осадок.
Экспериментальная часть
Задание . Измерить концентрацию пыли в макете производственного помещения и подобрать средства защиты органов дыхания.
1. Ознакомиться с устройством установки.
2. Включить установку и необходимые приборы.
3. Произвести три отбора пробы пыли (состав задается преподавателем).
4. Выключить установку и приборы.
Назовите типы искусственных заземлителей.
Выносное и контурное + горизонтальное и вертикальное (условное)
20. Как можно снизить величину сопротивления заземлителя?
Общее сопротивление заземления зависит, как указывалось выше, от сопротивления прилегающих к заземлителю слоев грунта. Поэтому можно добиться снижения сопротивления заземления понижением удельного сопротивления грунта лишь в небольшой области вокруг заземлителя.
Искусственное снижение удельного сопротивления грунта достигается либо химическим путем при помощи электролитов, либо путем укладки заземлителей в котлованы с насыпным углем, коксом, глиной.
Запыленность
1, Что называется пылью?
Пылью называются измельченные частицы твердого вещества, способные в течение некоторого времени находиться в воздухе во взвешенном состоянии.
2. В чем заключается гигиеническая вредность пыли?
Пыль представляет собой гигиеническую вредность, так как она отрицательно влияет на организм человека. Под воздействием пыли могут возникать такие заболевания, как пневмокониозы, экземы, дерматиты, конъюнктивиты и др. Чем мельче пыль, тем она опаснее для человека. Наиболее опасными для человека считаются частицы размером от 0,2 до 7 мкм, которые, попадая в легкие при дыхании, задерживаются в них и, накапливаясь, могут стать причиной заболевания.
Существует три пути проникновения пыли в организм человека: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожу.
3, что такое ПДК вредного вещества?
Преде́льно допусти́мая концентра́ция (ПДК) - утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается такая концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.
Сущность весового метода определения концентрации пыли.
Сущность метода заключается в том, что определенный объем запыленного воздуха пропускают через высокоэффективный фильтр и по увеличению массы и объему профильтрованного воздуха рассчитывают массовую концентрацию пыли:
5. Каким образом измеряется счетная концентрация пыли?
Сущность его заключается в предварительном выделении пыли из воздуха и осаждении ее на предметных стеклах с последующим подсчетом числа частиц с помощью микроскопа. Разделив определенное расчетом число частиц на объем воздуха, из которого они осаждены, получают счетную концентрацию пыли (частиц/л):
6. Как измеряется объем воздуха, просасываемого через фильтр при весовом методе измерения концентрации пыли?
V0 – объем профильтрованного воздуха, приведенного к нормальным условиям (температуре 0 оС и барометрическому давлению B0 = 760 мм рт. ст.), м3.
где P0, P – барометрическое давление, Па, соответственно при нормальных и рабочих условиях (P0 = 101325 Па, P = B×133,322 Па); Т – температура воздуха в месте отбора пыли, оС; V – объем воздуха, пропущенного через фильтр при температуре Т и давлении В, м3,
где w
– объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин;
t
– продолжительность отбора пробы, мин.
7. Какие санитарно-технические мероприятия позволяют снижать концентрацию пыли на рабочих местах до уровня ПДК?
7.4. Для снижения запыленности и создания допустимых параметров микроклимата в кабинах машин необходимо уплотнение дверей и окон и использование установок, для очистки, подогрева или охлаждения воздуха.
7.5. Применение в разрезах машин с двигателями внутреннего сгорания без эффективных средств нейтрализации и очистки выхлопных газов не допускается. Нейтрализаторы и средства очистки должны обеспечить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны на уровнях, не превышающих ПДК. Применение этилированного бензина запрещается.
7.6. График движения автомашин не должен допускать их скопление с работающими двигателями на рабочих площадках, уступах, участках дороги. Минимальная дистанция между большегрузными самосвалами (10 т и выше) должна быть не менее 30 м. При организации погрузочных работ следует отдавать предпочтение петлевой схеме подъезда автотранспорта к месту погрузки.
7.7. Горная масса, нагруженная в кузов самосвала, вагон или на транспортерную ленту в теплый период года должна подвергаться орошению. Факел орошения должен перекрывать площадь погрузки.
7.8. Для улучшения воздухообмена в разрезах должны предусматриваться направляющие и защитные аэродинамические устройства, регулирующие естественные потоки воздуха.
7.9. При длительных инверсиях и штилях в случае накопления вредных газов на рабочих местах в застойных зонах разрезов глубиной более 100 м должна предусматриваться искусственная вентиляция с использованием специальных устройств.
7.10. При проектировании, изготовлении или импорте горных, транспортных и других машин следует учитывать возможное их использование в различных климато-географических регионах и горно-геологических зонах страны (наличие: полярного дня и ночи, многолетней мерзлоты, специфики горных пород, сильных ветров, штилей, температурных инверсий, широкого температурного диапазона наружного воздуха от + 40 °С до - 60 °С, длительных туманов), а также содержание токсичных веществ в выхлопных газах, которое должно соответствовать отечественным нормативам.
Производственных помещений
Цель работы: определение концентрации пыли в воздухе весовым методом и санитарная оценка запыленности производственной среды.
Основные понятия и определения
Пылью называют дисперсную систему, состоящую из мельчайших твердых частиц, находящихся в газовой среде во взвешенном состоянии (аэрозоль) или осевших (аэрогель).
Пыль подразделяется на атмосферную и промышленную. Источниками образования промышленной пыли являются технологические процессы и производственное оборудование, связанное с измельчением (дробление, помол, резание) и поверхностной обработкой материалов (шлифование, полирование, ворсование и т.п.), транспортировкой, перемещением и упаковкой измельченных материалов и т.д. Атмосферная пыль включает промышленную (загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий) и естественную, возникающую при выветривании горных пород, вулканических извержениях, пожарах, ветровой эрозии пахотных земель, пыли космического и биологического происхождения (пыльца растений, споры, микроорганизмы). К промышленным предприятиям, выбрасывающим в атмосферу частицы пыли, относятся предприятия черной металлургии, теплоэнергетики, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, промышленности строительных материалов и др.
Гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.686–98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» и ГОСТ 12.1.005–88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» установлены предельно допустимые концентрации для более чем 800 различных веществ (в мг/м 3). ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны считается такая концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. В прил. 1 приведены ПДК веществ в воздухе рабочей зоны.
Пыль классифицируют по следующим признакам: по роду вещества, из которого состоят частицы, степени дисперсности (измельчения), степени вредного влияния на организм человека, взрыво- и пожароопасности.
По происхождению пыль подразделяют на три основных подгруппы:
1. Органическая:
Естественная (растительного происхождения – древесная, хлопковая, и животного – костяная, шерстяная);
Искусственная (пыль пластмасс, резины, смол, красителей и других синтетических веществ).
2. Неорганическая:
Металлическая (стальная, медная, свинцовая);
Минеральная (песчаная, известковая, цементная).
3. Смешанная.
По дисперсности пыль подразделяют на три группы:
1) видимая (размеры частиц более 10 мкм);
2) микроскопическая (0,25-10 мкм);
3) ультрамикроскопическая (менее 0,25 мкм).
Опасность пыли увеличивается с уменьшением размера пылинок, так как такая пыль дольше остается в виде аэрозоля в воздухе и глубже проникает в легочные каналы.
Вредность воздействия пыли на организм человека зависит от степени запыленности воздуха, характеризующейся концентрацией (мг/м 3), и различных свойств пыли: химического состава, растворимости, дисперсности, формы частиц и адсорбционной способности. По воздействию на организм пыль подразделяется на ядовитую и неядовитую.
В организм человека пыль проникает тремя путями: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожу.
В зависимости от состава пыль может оказывать на организм:
1. Фиброгенное действие – в легких происходит разрастание соединительной ткани, нарушающее нормальное строение и функции органа (кварцевая, породная).
2. Раздражающее действие на верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз, кожу (известковая, стекловолокна).
3. Токсическое действие – ядовитые пыли, растворяясь в биологических средах организма, вызывают отравления (свинцовая, мышьяковистая).
4. Аллергическое действие (шерстяная, синтетическая).
5. Биологическое действие (микроорганизмы, споры).
6. Канцерогенное действие (сажа, асбест).
7. Ионизирующее действие (пыль урана, радия).
В легкие глубоко проникают пылинки размером от 0,1 до 10 мкм. Более мелкие выдыхаются обратно, а крупные оседают на слизистых оболочках полости носа, глотки, трахеи и выводятся наружу со слизью при кашле и чихании. Часть пыли задерживается в носу и носоглотке, вместе со слюной и слизью попадает в органы пищеварения. Более мелкие, не осевшие, пылевидные частицы при вдохе проникают в глубокие дыхательные пути, вплоть до ткани легких. В легких задерживаются частицы, не превышающие 7 мкм. При проникновении в дыхательные пути пыль может вызывать профессиональные заболевания – пневмокониозы (ограничение дыхательной поверхности легких и изменения во всем организме человека), хронические бронхиты, заболевания верхних дыхательных путей. Химический состав пыли определяет характер тех или иных профессиональных заболеваний. Например, при вдыхании угольной пыли возникает разновидность пневмокониоза – антракоз, алюминиевый алтинноз, свободного диоксида кремния SiO 2 – силикоз и т.д.
Попадая на кожу, пыль проникает в сальные и потовые железы и нарушает систему терморегуляции организма. Неядовитая пыль оказывает раздражающее воздействие на кожу, глаза, уши, дёсны (шероховатости, шелушение, угри, асбестовые бородавки, экземы, дерматиты, конъюктивиты и др.).
Растворимость пыли зависит от ее состава и удельной поверхности (м 2 /кг), поскольку химическая активность пыли в отношении организма зависит от общей площади поверхности. Сахарная, мучная и другие виды пыли, быстро растворяясь в организме, выводятся, не причиняя особого вреда. Нерастворимая в организме пыль (растительная, органическая и т.п.) надолго задерживается в воздухоносных путях, приводя в отдельных случаях к развитию патологических отклонений.
Форма пылинок влияет на устойчивость аэрозоля в воздухе и поведение в организме. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха и легче проникают в легочную ткань. Наиболее опасны пылинки с зазубренной колючей поверхностью, так как они могут вызывать травмы глаз, ткани легких и кожи.
Адсорбционные свойства пыли находятся в зависимости от дисперсности и суммарной поверхности. Пыль может быть носителем микробов, грибов, клещей.
Пыли могут также приобретать электрический заряд за счет адсорбции ионов из воздуха и в результате трения частиц в пылевом потоке, что увеличивает их вредное воздействие. Неметаллическая пыль заряжается положительно, а металлическая – отрицательно. Разноименно заряженные частицы притягиваются друг к другу и оседают из воздуха. При одинаковом заряде пылинки, отталкиваясь одна от другой, могут долго витать в воздухе. Заряженные частицы дольше задерживаются в легких, чем нейтральные, тем самым увеличивается опасность для организма.
Негативным свойством многих видов пыли является их способность к воспламенению и взрыву. В зависимости от величины нижнего предела воспламенения пыли подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные. К взрывоопасным относятся пыли с нижним пределом воспламенения до 65 г/м 3 (сера, сахар, мука), к пожароопасным – пыли с нижним пределом воспламеняемости выше 65 г/м 3 (табачная, древесная и др.).
Для защиты от пыли на производстве применяется комплекс санитарно-гигиенических, технических, организационных и медико-биологических мероприятий. Эффективными средствами защиты являются: внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных операций с автоматическим или дистанционным управлением и контролем, герметизация оборудования, приборов и коммуникаций, размещение опасных узлов и аппаратов вне рабочих зон, замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми, применение местных отсосов от оборудования и аппаратуры, автоблокировка пусковых устройств технологического и санитарно-гигиенического оборудования, гидрообеспыливание. Эти средства относятся к общим методам защиты работающих и оборудования от пыли. В качестве индивидуальных средств защиты от пыли используются респираторы, противогазы, пневмошлемы, пневмомаски, непроницаемая противопыльная спецодежда, защитные очки и т.п. Важную роль играют также защита временем, ультрафиолетовое облучение в фотариях, щелочные ингаляции, проведение медосмотров, соблюдение личной гигиены, применение специального питания.
Воздух рабочей зоны (пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного и временного пребывания работающих) очищается следующими способами: при сухом разломе материалов устанавливают улавливатели взвешенной в воздухе пыли, применяют пневматическое транспортирование полученного продукта, обеспечивают отсасывание (аспирацию ) пыли из-под укрытий в местах ее образования. Создаваемое при аспирации разрежение в укрытии, соединенном с воздуховодом вытяжной вентиляции, не позволяет загрязненному воздуху поступать в воздух рабочей зоны. Отсосы от оборудования и аппаратуры выполняют сблокированными с пусковым устройством основного оборудования. Перед выбросом в атмосферу или рабочее помещение запыленный воздух подвергают предварительной очистке.
Важным показателем работы обеспыливающего оборудования является степень очистки воздуха:
где m 1 и m 2 – содержание пыли в воздухе соответственно до и после очистки, мг/м 3 ; V 1 и V 2 – объем воздуха соответственно до и после очистки, м 3 .
Очистка воздуха от пыли может быть грубой (задерживается крупная пыль – размеры частиц более 100 мкм), средней (задерживается пыль с размером частиц менее 100 мкм, а ее конечное содержание не должно быть более 100 мг/м 3) и тонкой (задерживается мелкая пыль (до 10 мкм) с конечным содержанием в воздухе приточных и рециркуляционных систем до 1 мг/м 3). Обеспыливающее оборудование подразделяется на пылеуловители и фильтры . К пылеуловителям относятся пылеосадочные камеры, одиночные и батарейные циклоны, инерционные и ротационные пылеуловители. Фильтры в зависимости от принципа действия классифицируют на электрические, ультразвуковые, масляные, матерчатые, рукавные и др. (см. рис. 2.1–2.3).
| А | Б |
 |
Рис. 2.1. Пылеуловительные камеры:
а – простая; б – лабиринтная
Рис. 2.2. Схема циклона:
1 – входной патрубок; 2 – дно конической части; 3 – центробежная труба
Рис. 2.3. Электрический (а ) и ультразвуковой (б ) фильтры:
1 – изолятор; 2 – стенка фильтра; 3 – коронирующий электрод; 4 – заземление;
5 – генератор ультразвука; 6 – циклон
Для определения качества воздуха на рабочем месте существуют методы контроля, которые подразделяются на две группы: первая – с выделением дисперсной фазы из аэрозоля (весовой и счетный методы), вторая – без выделения дисперсной фазы из аэрозоля (фотоэлектрические, электрометрические, радиационные и оптические методы). Наиболее часто применяются весовой и счетный методы. Обычно в практике инспекторского контроля предпочтение отдают весовому методу.
Весовой метод
Весовой метод является наиболее гигиенически обоснованным методом оценки запыленности воздуха рабочей зоны. Он положен в основу действующей системы стандартов безопасности труда (ССБТ) как стандартный. Сущность метода заключается в том, что определенный объем запыленного воздуха пропускают через высокоэффективный фильтр и по увеличению массы и объему профильтрованного воздуха рассчитывают массовую концентрацию пыли:
где с – массовая концентрация пыли, мг/м 3 ; G n – масса пыли, осевшей на фильтре, мг; V 0 – объем профильтрованного воздуха, приведенного к нормальным условиям (температуре 0 о С и барометрическому давлению B 0 = 760 мм рт. ст.), м 3 .
, (2.2)
где P 0 , P – барометрическое давление, Па, соответственно при нормальных и рабочих условиях (P 0 = 101325 Па, P = B×133,322 Па); Т – температура воздуха в месте отбора пыли, о С; V – объем воздуха, пропущенного через фильтр при температуре Т и давлении В , м 3 ,
где w
– объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин;
t
– продолжительность отбора пробы, мин.
Счетный метод
В ряде отраслей промышленности предъявляются повышенные требования к чистоте воздушной среды, например для изготовления радиоэлектронной аппаратуры, кинофотоматериалов, медицинских препаратов и т.п. Здесь действуют ведомственные нормы к качеству воздуха, которые устанавливают предельно допустимые концентрации пыли в счетных показателях, выражающихся в числе частиц на литр или на см 3 . Контроль запыленности воздуха в этом случае осуществляется счетным методом. Сущность его заключается в предварительном выделении пыли из воздуха и осаждении ее на предметных стеклах с последующим подсчетом числа частиц с помощью микроскопа. Разделив определенное расчетом число частиц на объем воздуха, из которого они осаждены, получают счетную концентрацию пыли (частиц/л):
,
где К п – количество полей зрения (клеток сетки) в 1 см 2 окуляра микроскопа; n ср – среднее количество пылинок в одном поле зрения, определенное на основе подсчета в пяти различных клетках; F – площадь основания емкости, из которой осаждены пылинки, см 2 ; V, h – объем и высота этой емкости соответственно, см 3 и см.
Для определения счетной концентрации пыли применяются кониметры, состоящие из увлажнительной трубки, поршневого насоса, приемной камеры и предметного стекла, поточные ультрамикроскопы ВДК, фотоимпульсные приборы и др. Наиболее распространен автоматический счетчик частиц типа АЗ-2М, позволяющий одновременно с замером счетной концентрации определять дисперсный состав пыли.
Похожая информация.
производится аспирационным весовым (гравиметрическим) методом с помощью электроаспиратора (рис. 2).
Рис. 2. Электроаспиратор для отбора разовых проб пыли
Пыль − это дисперсная система, где раздробленное ве-щество (дисперсная фаза) находится в непрерывной дис-персной среде, т.е. это взвешенные в воздухе, медленно осе-дающие твердые частицы размером от 0,001 до 100 мкм или аэрозоль.
Принцип действия электроаспиратора заключается в протягивании определенного объема воздуха через аспира-
тор с осаждением пылевых частиц на бумажном фильтре. Метод основан на улавливании пыли из просасываемого че-рез фильтр воздуха при стандартной скорости аспирации 10-20 л/мин. с последующим пересчетом на 1 м 3 воздуха (1 м 3 = 1000 л). Анализ воздуха может производиться как в пробах, отобранных однократно (продолжительность отбора проб 15-20 мин.), так и многократно не менее 10 раз в сутки через равные интервалы времени с усреднением полученных дан-ных (кратность отбора проб в течение суток определяет вы-бор для оценки вида ПДК – среднесуточной или максималь-ной разовой). Отбор проб воздуха производят в зоне дыха-ния. Для отбора пробы фильтр укрепляют в аллонже (патро-не) электроаспиратора, пропускают через него воздух со ско-ростью 20 л/мин. (V ) в течение 10 мин. (Т ). Объем отобран-ной пробы воздуха рассчитывают по формуле:
υ=Т V,
где T – время отбора пробы, мин., V – скорость отбора про-бы, л/мин. Негигроскопичный аэрозольной фильтр, пред-ставляющий собой ультратонкие волокна полимера, зафик-сированный в бумажном кольце, взвешивают на аналитиче-ских весах с точностью до 0,1 мг до (А 1 ) и после (А 2 ) отбора пробы воздуха. Содержание пыли Х в 1 м 3 воздуха рассчиты-вают по формуле:
Х = [(А 2 − А 1) 1000]/ υ,
где Х – содержание пыли в воздухе, мг /м 3 ; А 1 и А 2 − вес фильтра до и после отбора пробы, мг; υ − объем воздуха, л.
Для гигиенической оценки загрязнения воздуха пылью установленное содержание пыли сравнивают с максимальной или среднесуточной ПДК нетоксичной пыли в атмосферном воздухе; характеризуют дисперсный и химический состав, морфологическое строение, электрическое состояние, приро-ду (органическая, неорганическая, смешанная) и механизм образования (аэрозоль дезинтеграции или конденсации).
Гигиенические нормативы пыли для атмосферного воз-
− максимальная разовая ПДК мр 2 = 0,5 мг/м 3 ,
− среднесуточная ПДК с/с 3 = 0,15 мг/м 3 .
В помещениях ЛПУ требования к содержанию пыли в воздухе определяются классификацией помещений по чисто-те и ограничиваются размером частиц 0,5 мкм и 5,0 мкм.
В производственных помещениях: ПДК нетоксичной пыли = 10 мг/м 3 , ПДК пыли, содержащей свободный диоксид кремния, = 1-2 мг/м 3 .
3. Определение микробного загрязнения воздуха осу-
ществляется аспирационным методом в модификации Кро-това. Аппарат Кротова представляет собой аспиратор со съемной крышкой. Исследуемый воздух всасывается со ско-ростью 20-25 л/мин. через клиновидную щель в крышке при-бора. При переносе аппарата Кротова из одного помещения в другое его поверхность обрабатывают дезинфицирующим раствором. Пробу воздуха отбирают 10 мин. (Т ) со скоро-стью 20 л/мин (V ). Объем отобранной пробы воздуха рассчи-тывают по формуле.
Исходными данными для расчета являются:
Минералогический состав пыли;
Основные свойства пыли - плотность (насыпная и истинная), коагуляция, смачиваемость, слипаемость, абразивность, удельное электрическое сопротивление;
Свойства газового потока - температура, плотность, кинематическая или динамическая вязкость;
Начальная концентрация пыли в месте ее образования;
Дисперсный состав пыли, т. е. содержание фракций по "частным остаткам" или по "полным проходам".
Последовательность расчета:
1. По ГОСТ 12.2.043-80 выделяется пять основных классификационных групп аэрозолей:
I - очень крупнодисперсная пыль;
II - крупнодисперсная пыль (например, песок для строительных растворов по ГОСТ 8736-77); ,
III - среднедисперсная пыль (например, цемент);
IV - мелкодисперсная пыль (например, кварц молотый по ГОСТ 9077-82);
V - очень мелкодисперсная пыль.
Классификационная группа пыли определяется по номограмме (рис. 4.1). Для пользования номограммой следует иметь результаты ситового анализа пыли. Определяется дисперсный состав по "полным проходам". На номограмму наносятся точки, соответствующие содержанию первых пяти фракций, и, соединяя их, получим линию, указывающую на классификационную группу.
Таблица 4.1
| Классификационная группа пыли по слипаемости | Характеристика классификационной группы | Характерные пыли |
| I | Не слипающаяся ≤ 60 Па | Шлаковая пыль; песок кварцевый |
| II | Слабослипающаяся 60-300 Па | Коксовая пыль; апатитовая сухая пыль; летучая зола при слоевом сжигании углей всех видов и при сжигании сланцев; магнезитовая пыль; доменная пыль (после первичных осадителей); шлаковая пыль |
| III | Среднеслипающаяся 300-600 Па | Летучая зола при пылевидном сжигании каменных углей без недожога; торфяная зола; влажная магнезитовая пыль; металлическая пыль; колчеданы; оксиды свинца, цинка и олова; сухой цемент; сажа; сухое молоко; мучная пыль; опилки |
| IV | Сильнослипающаяся > 600 Па | Гипсовая и алебастровая пыль; нитрофоска; двойной суперфосфат; цементная пыль, выделенная из влажного воздуха; волокнистая пыль (асбест, хлопок, шерсть и др.); все пыли с размером частиц < 10 мкм |
Таблица 4.2
Пример. Определить классификационную группу пыли, если по опытным данным она имеет следующий дисперсный состав:
Размер частиц, мкм..... < 5 5-10 10-20 20-40 40-60 60
Решение: Рассчитываем дисперсный состав пыли по "полным проходам":
Размер частиц, мкм............. <5 <10 <20 <40 <60
Наносим точки, соответствующие содержанию первых пяти фракций по "полным проходам" на номограмму (рис. 4.1) и, соединив их, получим линию, расположенную в зоне III. Следовательно, данная пыль относится к III классификационной группе. Распределение дисперсности частиц за пределом интервала 5
В тех случаях, когда график фракционного состава аэрозоля, нанесенный на классификационную номограмму, пересекает границы зон, пыль относят к классификационной группе высшей из зон.
2. Все пыли IV и V групп дисперсности практически относятся к сильнослипающимся пылям, а пыли III группы - к среднеслипающимся. В табл. 4.1 дана характеристика пыли по слипаемости.
3. Частицы мельче 10 мкм, в особенности мельче 5 мкм, как правило становятся несмачиваемыми (гидрофобными) независимо от их состава.
4. В вентиляционной практике взрывоопасной пылью считаются аэрозоли, нижний концентрационный предел распространения пламени которых менее 65 г/м 3 . Пыли, у которых нижний предел более 65 г/м 3 , считаются горючими.
5. Используя технологическую карту производства, цеха, участка, составляется схема системы аспирации (рис. 4.2), стр. 243 . Порядок расчета воздуховодов систем аспирации приведен в работе .
6. Подбирается тип пылевого вентилятора. Характеристики вентиляторов приведены на рис. 4.3 и в Справочнике и . Для этого определяется требуемый расход воздуха Q и потери давления в сети Р.
6.1. Объем воздуха следует определять по формулам в табл. 11, 10 и таблицам, приведенным в работе , как сумму, которая складывается из объема воздуха, вносимого в укрытие поступающим материалом (Q э), и объема (Q н), просасываемого через неплотности укрытия для предотвращения поступления пыли в помещение:
Q = Q э + Q н, м 3 /ч
Концентрация аэрозолей в выбросах уходящего воздуха при расходе воздуха более 15000 м 3 /ч:
С ух = 100·R,мг/м 3 , (4.1)
R - коэффициент, принимаемый в зависимости от предельно допустимой концентрации (ПДК) аэрозолей в воздухе рабочей зоны производственных помещений, согласно ГОСТ 12.1.005 - 88, мг/м 3:
ПДК........................ До 2 2-4 4-6 6-10
R ............................. 0,3 0,6 0,8 1,0
Концентрацию аэрозолей в выбросах объемом менее 15 тыс. м 3 с учетом меньшего влияния на загрязнение атмосферы допускается принимать несколько большей по формуле
С ух =(160 - 4·Q)·R, мг/м 3 , (4.2)
Q - объем выброса, тыс. м 3 .
Концентрация, рассчитанная по данным формулам, проверяется на условие, что в результате рассеивания выброса в атмосфере концентрация аэрозолей с учетом фоновой загрязненности атмосферы не превышает:
а) в приземном слое атмосферы населенных пунктов - концентраций, указанных в СН 245-71 , но не более ПДК для населенных мест ;
б) в воздухе, поступающем в производственные и вспомогательные здания и сооружения через приемные отверстия систем приточной вентиляции и через открывающиеся проемы - 30 % ПДК тех же аэрозолей, в рабочей зоне помещений - по ГОСТ 12.1.005-88. Валовой выброс каждого источника не должен превышать установленного для него ПДВ.
Если известно количество образующей пыли (М, мг/ч), то требуемую производительность вентилятора можно определить, как:
Q = М /(С пр - С ух) ,
С пр - концентрация пыли в приточном воздухе, мг/м 3 ;
С ух - концентрация пыли в уходящем воздухе.
6.2. Потери давления в сети определяются по формуле:
Р = Р тр ·L + Р м, Па,
Р тр - удельная потеря давления на трение на 1 п. м. воздуховода, Па;
L - длина участка воздуховода, м;
Р м - потеря давления на местные сопротивления, Па.
Расчетная таблица сети воздуховодов систем аспирации приведена в работе .
Удельную потерю давления на трение для круглых воздуховодов определяют по формуле:
Р тр = (λ/d)·(V 2 ·ρ/2)
λ - коэффициент сопротивления трения;
d - диаметр воздуховода, м;
V - скорость воздуха в воздуховоде, м/сек;
ρ - плотность воздуха, кг/м 3 ;
V 2 ·ρ/2 - скоростное (динамическое) давление воздуха, Па.
Значения λ/d следует принимать по табл. 22.56 .
Для воздуховодов прямоугольного сечения за величину d принимают эквивалентный диаметр d., таких круглых воздуховодов, которые при одинаковой скорости имеют те же потери давления на трение, что и прямоугольные воздуховоды:
d э = 2ab/(a + b), м,
а и b - размеры стенок прямоугольного воздуховода, м.
Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:
P м = eζ·(V 2 ·ρ/2), Па,
ζ - сумма коэффициентов местного сопротивления.
Коэффициенты местных сопротивлений приведены в таблицах гл. 22 .
Пример расчета потерь давления в сети воздуховодов приведен в табл. 22.58 .
6.3.Для определения площади сечения воздуховодов следует воспользоваться рекомендуемыми скоростями движения воздуха, которые приведены в табл. 22.57 .
Сечение воздуховодов должно обеспечивать скорость движения воздуха не ниже допустимой для пыли данного вида:
V = 1,3·(ρ м) 1/3 ,
ρ м - объемная масса материала, кг/м 3
При подъеме механических примесей на высоту следует учитывать формулы (22.16), (22.17) .
7. По расходу воздуха и величине потерь давления подбираем тип и номер требуемого вентилятора (рис. 4.3), пользуясь характеристикой пылевых вентиляторов, которые также приведены в приложениях Справочника .
8. Выбор и расчет пылеуловителей.
Пылеуловители, применяемые для очистки воздуха от аэрозольных частиц, делятся на 5 классов (табл. 4.2).
Пылеуловители 1 класса отличаются большим расходом энергии (высоконапорные пылеуловители Вентури), сложностью и дороговизной эксплуатации (многопольные электрофильтры, рукавные фильтры и пр.)
В табл. 4.2 указаны границы эффективности пылеуловителей каждого из классов на основе классификации аэрозолей по рис. 4.1. Первое из значений эффективности относится к нижней границе соответствующей зоны, вторые - к верхней. Эффективность рассчитана из условий отделения от воздуха только практически полностью (эффективно) улавливаемых частиц, размер которых указан в табл. 4.2. Действительная эффективность пылеуловителей больше за счет частичного улавливания частиц по размеру меньших, чем указано в табл. 4.2.
9. Рассчитываются потери давления в пылеуловителе. Они находятся, как составная часть скоростного давления, т. е.:
Р н = ζ н ·(ρ г ·V 2 /2),
ζ н - коэффициент местного сопротивления пылеуловителя;
Для грубой оценки величины сопротивления (потерь давления) различных пылеуловителей можно воспользоваться данными, приведенными в табл. 4.3.
Детальный выбор типа пылеуловителя приводится в гл. 4 .
При определении потерь давления в циклоне ζ н = ζ ц, величина ζ ц определяется по формуле:
ζ ц = k 1 k 2 ζ o + Δζ o
k 1 - коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 4.4);
k 2 - коэффициент на запыленность воздуха (табл. 4.5);
ζ o - коэффициент местного сопротивления циклона D=500 мм (табл. 4.6);
Δζ o - коэффициент, зависящий от принятой компоновки группы циклонов (табл. 4.7); для одиночных циклонов Δζ o = 0.
10. Рассчитываются основные размеры выбранного пылеуловителя. Они определяются в зависимости от производительности выбранного вентилятора - (Q, м 3 /ч) и оптимальных скоростей для данного вида пылеуловителя:
Так, для циклонов оптимальный диаметр определяется по формуле:
D = 0,94·(Q 2 - ρ г ·ζ ц /P ц) 1/2 ,
ζ - коэффициент местного сопротивления циклона;
Р ц - потери давления в циклоне;
ρ г - плотность газового потока.
Можно диаметр циклона также найти из площади сечения циклона (F), которая определяется как:
F = Q/V o , м 3
V o - скорость движения воздуха (табл. 4.6), м/с.
Зная диаметр циклона D, определяются основные размеры пылеуловителя:
D вых = D·0,59,
D вых - диаметр выхлопной трубы.
Размеры входного патрубка:
а х в = D·0,26 x D·1,11
Общая высота Н = D·4,26
11. Определяется коэффициент очистки воздуха от пыли:
h = ΔМ/М 1 = М 1 - М 2 /М 1 = 1 - М 2 /М 1 ,
М 1 и М 2 - соответственно, количество пыли, поступающей и выходящей из пылеотделителя;
ΔМ - количество улавливаемой пыли.
Таблица 4.3
| Тип | Вид | Класс пылеуловителя | Область целесообразного применения | ||||||||
| Классификационная группа аэрозолей по дисперсности | Сопротивление, Па | ||||||||||
| I | II | III | IV | V | |||||||
| Гравитационные | Пылеосадочные камеры (произвольной конструкции) | + | + | - | - | - | 100-200 | ||||
| Инерционные, циклоны | Циклоны большой пропускной способности: | ||||||||||
| одиночные циклоны ЦН-15, ЦН-24 | + | + | - | - | - | 600-750 | |||||
| групповые -циклоны ЦН-15 | + | + | - | - | - | 600-750 | |||||
| Циклоны высокой эффективности: | |||||||||||
| одиночные циклоны СКЦН-34 | - | + | + | - | - | 1000-1200 | |||||
| мокропленочные циклоны ЦВП | - | + | + | - | - | 600-800 | |||||
| Скрубберы | ВТИ-ПСП скоростные промыватели СИОТ | - | + | + | - | - | 900-1100 | ||||
| Струйные, мокрые: ПВМ | - | - | + | + | - | 1200-1950 | |||||
| ПВМК, ПВМС, ПВМБ | - | - | + | + | - | 2000-3000 | |||||
| капельные, типа Вентури КМП | - | - | + | + | - | 3000-4000 | |||||
| Тканевые | Рукавные пылеуловители СМЦ-101, СМЦ-166Б, ФВК (ГЧ-1БФМ), ФРКИ | - | - | + | + | - | 1200-1250 | ||||
| Сетчатые капроновые, металлические сетки для улавливания волокнистой пыли, Вентури, электрофильтры | + | - | - | - | - | 150-300 | |||||
| Волокнистые | Уловители туманов кислот и щелочей ФВГ-Т | - | - | - | + | - | 800-1000 | ||||
| Уловители аэрозолей масел (ротационные) | - | - | - | + | - | 800-1000 | |||||
| Электрические | Уловители туманов масел и маслянистых жидкостей УУП | - | - | - | + | + | 50-100 | ||||
Таблица 4.4
Поправочный коэффициент k 1
Таблица 4.5
Поправочный коэффициент k 2
Таблица 4.6
Коэффициенты местных сопротивлений ζциклонов диаметром 500 мм и оптимальные скорости движения воздуха
| Марка циклона | воздуха, м/сек | Значения t, циклонов | |||||
| с выбросом в атмосферу | с улиткой на выхлопной трубе | при групповой установке ζ o | |||||
| v o | v вх | ζ o | ζ вх | ζ o | ζ вх | ||
| ЦН-11 | 3,5 | - | 6,1 | 5,2 | |||
| ЦН-15 | 3,5 | - | 7,8 | 6,7 | |||
| ЦН-Г5у | 3,5 | - | 8,2 | 7,5 | |||
| ЦН-24 | 4,5 | - | 10,9 | 12,5 | - | ||
| СДК-ЦН-33 | - | 20,3 | 31,3 | - | |||
| СК-ЦН-34м | - | - | - | 30,3 | - | ||
| СК-ЦН-34 | 1,7 | - | 24,9 | - | 30,3 | - | |
| СИОТ | - | 12-15 | - | - | 4,2 | - | |
| ЛИОТ | - | 12-15 | - | 4,2 | - | 3,7 | - |
| ВЦНИИОТ | - | 12-15 | - | 10,5 | 10,4 | - |
Таблица 4.7
Коэффициент Δζ o
ЛИТЕРАТУРА
1. Справочник проектировщика. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 1. М.: Стройиздат, 1992.
2. Справочник проектировщика. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 2. М.: Стройиздат, 1992.
3. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под общей редакцией И. Г. Староверова. М.: Стройиздат, 1969.
4. ГОСТ 12.2.43-80.
5. ГОСТ 12.01.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
6. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. (СН 245-71), М.: Стройиздат, 1971.
7. Титов В.П. и др. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий. М.: Стройиздат, 1985.