Дослідження запиленості повітря
Виробничих приміщень
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи
з дисципліни «Безпека життєдіяльності»
для студентів усіх спеціальностей
Новокузнецьк
УДК 658.382.3(07)
Рецензент:
Доктор технічних наук, професор
кафедри технології та автоматизації ковальсько-штампувального виробництва СібДІУ
Перетятько В.М.
Р24 Дослідження запиленості повітря виробничих приміщень: Метод. указ./Упоряд.: І.Г. Шилінгівський: СибДІУ, Новокузнецьк 2007. - 19 с.
Розглядаються методи визначення запиленості повітря, наведено схеми влаштування аспіраторів, пробовідбірника, радіаційних приладів та правила користування ними.
Призначені для студентів усіх спеціальностей.
Лабораторна робота
Дослідження запиленості повітря виробничих приміщень
Мета роботи:ознайомити студентів з основними методами та приладами для вимірювання концентрації пилу у виробничому приміщенні, а також навчити їх вимірювати та оцінювати величину концентрації пилу.
У процесі виконання лабораторної роботи студенти повинні:
– ознайомитися з основними відомостями про виробничий пил, його джерела і методи вимірювання концентрації;
- Вивчити прилад вимірювання концентрації пилу;
- провести експеримент .
Основні відомості про виробничий пил
Виробничим пиломназиваються перебувають у зваженому стані у повітрі робочої зонитверді частинки розміром від кількох десятків до часток мікрона. Пил прийнято називати аерозолем, маючи на увазі, що повітря є дисперсним середовищем, а тверді частинки - дисперсною фазою. Виробничу пил класифікують за способом утворення, походження та розмірами частинок.
Відповідно до способу утворення розрізняють пилу (аерозолі) дезінтеграції та конденсації. Перші є наслідком виробничих операцій, пов'язаних із руйнуванням чи подрібненням твердих матеріалівта транспортуванням сипких речовин. Другий шлях утворення пилу – виникнення твердих частинок у повітрі внаслідок охолодження чи конденсації парів металів чи неметалів, що виділяються при високотемпературних процесах.
За походженням розрізняють пил органічний, неорганічний і змішаний. Характер і виразність шкідливої дії залежить, передусім, від хімічного складу пилу, який переважно визначається її походженням. Вдихання пилу може спричинити ураження органів дихання – бронхіт, пневмоконіоз чи розвиток загальних реакцій (інтоксикація, алергія). Деякі пилу мають канцерогенні властивості. Дія пилу проявляється у захворюваннях верхніх дихальних шляхів, слизової оболонки очей, шкірних покривів. Вдихання пилу може сприяти виникненню пневмоній, туберкульозу, раку легень. Пневмоконіози належать до найпоширеніших професійних захворювань. Винятково високе значення має класифікація пилу за розміром пилових частинок (дисперсності): видимий пил (розмір понад 10 мкм) швидко осідає з повітря, при вдиханні він затримується у верхніх дихальних шляхах і видаляється при кашлі, чханні з мокротою; мікроскопічний пил (0,25 - 10 мкм) більш стійкий у повітрі, при вдиханні потрапляє в альвеоли легень і діє на легеневу тканину; ультрамікроскопічний пил (менше 0,25 мкм), у легенях його затримується до 60 – 70 %, але роль у розвитку пилових поразок перестав бути вирішальною, оскільки невелика її загальна маса.
Шкідлива дія пилу визначається також і іншими її властивостями: розчинністю, формою частинок, їх твердістю, структурою, адсорбційними властивостями, електрозаряджені. Наприклад, електрозарядженість пилу впливає на стійкість аерозолю; частинки, що несуть електричний заряд, у 2 – 3 рази більше затримуються у дихальному тракті.
Основним способом боротьби з пилом є попередження її утворення та виділення у повітря, де найбільш ефективними є заходи технологічного та організаційного характеру: впровадження безперервної технології, механізації робіт; герметизація обладнання, пневнотранспортування, дистанційне керування; заміна пилу матеріалів вологими, пастоподібними, гранулювання; аспірація та ін.
Велике значення має застосування систем штучної вентиляції, що доповнює основні технологічні заходи боротьби з пилом. Для боротьби із вторинним пилеобразованием, тобто. надходженням у повітря вже осілого пилу, використовують вологі методи збирання, іонізації повітря та ін.
У випадках, коли не вдається знизити запиленість повітря у робочій зоні більш радикальними заходами технологічного та іншого характеру, застосовуються індивідуальні захисні засоби різного типу: респіратори, спеціальні шоломи та скафандри з подачею в них чистого повітря.
До автоматичних приладів визначення концентрації пилу відносяться серійно випускаються промисловістю ІЗВ-1, ІЗВ-3 (вимірник запиленості повітря), ПРИЗ-1 (переносний радіоізотопний вимірювач запиленості), ІКП-1 (вимірювач концентрації пилу) та ін.
Необхідність суворого дотримання ГДК вимагає систематичного контролю за фактичним вмістом пилу повітря робочої зони виробничого приміщення.
Гранично-допустимі концентрації пилу
Таблиця 1 – гранично допустимі концентрації пилу
Гранично - допустима концентрація (ГДК) шкідливої речовини – концентрація, яка при щоденній роботіпротягом 8 годин або іншої тривалості, але не більше 40 годин на тиждень, протягом усього робочого стажу не може викликати захворювань або відхилень у стані здоров'я. Визначити запиленість повітря – це означає виміряти вміст пилу в одиниці об'єму повітря, тобто виміряти концентрацію пилу. Для визначення вмісту пилу в повітрі відбір проб повинен проводитися в зоні дихання та робочій зоні при характерних виробничих умовз урахуванням всіх факторів, що впливають.
Прилад для вимірювання концентрації пилу
Прилад, що використовується, – радіоізотопний переносний концен-тратомір пилу «Приз-01», призначений для експрес-аналізу концентрації пилу безпосередньо на робочих місцях і промислових майданчиках.
Концентратомер працює в напівавтоматичному режимі: після взводу механізму датчика операції відбору проби пилу та виміру навішування, повернення в початкове положення здійснюється автоматично.
Виміряне значення концентрації пилу виводиться у цифровому полі на табло приладу.
Методика вимірювання концентрації пилу
Методи вимірювання концентрації пилу поділяються на дві групи: методи, засновані на попередньому осадженні (ваговий, радіоізотопний, оптичний, п'єзоелектричний та ін.) та методи без попереднього осадження пилу (оптичний, електричний, акустичний).
Основною перевагою методів першої групи є можливість вимірювання масової концентрації нилі.
У лабораторної роботизастосовуються ваговий та радіоізотопний методи вимірювання концентрації пилу.
Ваговий методзаснований на протягуванні запиленого повітря через фільтр, що затримує пилові частки. Знаючи масу фільтра до та після відбору проби, а також кількість протягнутого повітря, можна визначити вміст пилу в одиниці об'єму повітря. Концентрацію пилу розраховують за такою формулою:
де Δm -маса пилу на фільтрі, мг;
V – об'ємна швидкість просмоктування повітря через фільтр, л/хв.;
t – час відбору проби, хв.
Місце відбору проб запиленого повітря – макет виробничого приміщення з розміщеними у ньому джерелами пилу (аерозолю) різного складу.
Використовувані фільтри – фільтри АФА із тканини ФПП (на основі перхлорвінілової тканини). Вони стійкі до хімічно агресивних середовищ, мають високим відсоткомзатримування частинок.
Побудник руху повітря – електричний аспіратор моделі 882, що має пристрій для вимірювання об'ємної швидкості руху повітря (реометри). Оптимальною є швидкість відбору проби, що дорівнює швидкості людського дихання (легенева вентиляція) – 10 – 15 л/хв.
Радіоізотопний методзаснований на використанні властивості радіоактивного випромінювання поглинатися частинками пилу. Запилене повітря попередньо фільтрують, потім визначають масу пилу, що осів, по ослабленню радіоактивного випромінювання при проходженні його через пиловий осад.
експериментальна частина
Завдання. Виміряти концентрацію пилу в макеті виробничого приміщення та підібрати засоби захисту органів дихання.
1. Ознайомитись із пристроєм установки.
2. Включити установку та необхідні прилади.
3. Виконати три відбори проби пилу (склад задається викладачем).
4. Вимкнути установку та прилади.
Назвіть типи штучних заземлювачів.
Виносне та контурне + горизонтальне та вертикальне (умовне)
20. Як можна знизити величину опору заземлювача?
Загальний опір заземлення залежить, як зазначалося вище, від опору прилеглих до заземлювача шарів ґрунту. Тому можна досягти зниження опору заземлення зниженням питомого опоругрунту лише у невеликій області навколо заземлювача.
Штучне зниження питомого опору ґрунту досягається або хімічним шляхом за допомогою електролітів, або шляхом укладання заземлювачів у котловани з насипним вугіллям, коксом, глиною.
Запиленість
1, Що називається пилом?
Пилом називаються подрібнені частки твердої речовини, здатні протягом деякого часу перебувати у повітрі у зваженому стані.
2. У чому полягає гігієнічна шкідливість пилу?
Пил є гігієнічною шкідливістю, оскільки вона негативно впливає на організм людини. Під впливом пилу можуть виникати такі захворювання, як пневмоконіози, екземи, дерматити, кон'юнктивіти та ін. Чим дрібніший пил, тим він небезпечніший для людини. Найбільш небезпечними для людини вважаються частинки розміром від 0,2 до 7 мкм, які, потрапляючи в легені при диханні, затримуються в них і, накопичуючись, можуть спричинити захворювання.
Існує три шляхи проникнення пилу в організм людини: через органи дихання, шлунково-кишковий тракт та шкіру.
3, що таке ГДК шкідливої речовини?
Гранично допустима концентрація (ГДК) - затверджений у законодавчому порядку санітарно-гігієнічний норматив. Під ГДК розуміється така концентрація хімічних елементів та їх сполук у навколишньому середовищі, яка при повсякденному впливі протягом тривалого часу на організм людини не викликає патологічних змінабо захворювань, що встановлюються сучасними методамидосліджень у будь-які терміни життя сьогодення та наступного поколінь.
Сутність вагового методу визначення концентрації пилу.
Сутність методу полягає в тому, що певний обсяг запиленого повітря пропускають через високоефективний фільтр і збільшення маси і обсягу профільтрованого повітря розраховують масову концентрацію пилу:
5. Яким чином вимірюється лічильна концентрація пилу?
Сутність його полягає у попередньому виділенні пилу з повітря та осадженні його на предметних стеклах з наступним підрахунком числа частинок за допомогою мікроскопа. Розділивши певне розрахунком кількість частинок на об'єм повітря, з якого вони обложені, одержують лічильну концентрацію пилу (часток/л):
6. Як вимірюється обсяг повітря, що просмоктується через фільтр при ваговому методі вимірювання концентрації пилу?
V0 – обсяг профільтрованого повітря, наведеного до нормальних умов (температурі 0 оС та барометричного тиску B0 = 760 мм рт. ст.), м3.
де P0, P – барометричний тиск, Па, відповідно за нормальних та робочих умов (P0 = 101325 Па, P = B×133,322 Па); Т – температура повітря на місці відбору пилу, оС; V - обсяг повітря, пропущеного через фільтр при температурі Т і тиску, м3,
де w– об'ємна швидкість просмоктування повітря через фільтр, л/хв;
t- Тривалість відбору проби, хв.
7. Які санітарно-технічні заходи дозволяють знижувати концентрацію пилу на робочих місцях рівня ГДК?
7.4. Для зниження запиленості та створення допустимих параметрів мікроклімату в кабінах машин необхідно ущільнення дверей та вікон та використання установок для очищення, підігріву або охолодження повітря.
7.5. Застосування у розрізах машин із двигунами внутрішнього згоряння без ефективних засобів нейтралізації та очищення вихлопних газів не допускається. Нейтралізатори та засоби очищення повинні забезпечити вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони на рівнях, що не перевищують ГДК. Застосування етилованого бензину забороняється.
7.6. Графік руху автомашин не повинен допускати їх скупчення з двигунами, що працюють, на робочих майданчиках, уступах, ділянках дороги. Мінімальна дистанція між великовантажними самоскидами (10 т і вище) повинна бути не менше 30 м. При організації вантажних робіт слід віддавати перевагу петльовій схемі під'їзду автотранспорту до місця навантаження.
7.7. Гірська маса, навантажена в кузов самоскида, вагон або транспортерну стрічку в теплий періодроку має піддаватися зрошенню. Смолоскип зрошення повинен перекривати площу навантаження.
7.8. Для покращення повітрообміну в розрізах повинні передбачатися напрямні та захисні аеродинамічні пристрої, що регулюють природні потоки повітря.
7.9. При тривалих інверсіях та штилях у разі накопичення шкідливих газів на робочих місцях у застійних зонах розрізів глибиною понад 100 м має передбачатися штучна вентиляціяіз використанням спеціальних пристроїв.
7.10. При проектуванні, виготовленні чи імпорті гірських, транспортних та інших машин слід враховувати можливе їх використання у різних клімато-географічних регіонах та гірничо-геологічних зонах країни (наявність: полярного дня та ночі, багаторічної мерзлоти, специфіки гірських порід, сильних вітрів, штилів, температурних інверсій, широкого температурного діапазону зовнішнього повітря від + 40 ° С до - 60 ° С, тривалих туманів), а також вміст токсичних речовин у вихлопних газах, що має відповідати вітчизняним нормативам.
Виробничих приміщень
Мета роботи:визначення концентрації пилу у повітрі ваговим методом та санітарна оцінка запиленості виробничого середовища.
Основні поняття та визначення
Пиломназивають дисперсну систему, що складається з дрібних твердих частинок, що знаходяться в газовому середовищі у зваженому стані (аерозоль) або осіли (аерогель).
Пил поділяється на атмосферну та промислову. Джерелами утворення промислового пилу є технологічні процесита виробниче обладнання, пов'язане з подрібненням (подрібнення, помел, різання) та поверхневою обробкою матеріалів (шліфування, полірування, ворсування тощо), транспортуванням, переміщенням та упаковкою подрібнених матеріалів тощо. Атмосферний пил включає промислову (забруднення атмосферного повітря викидами промислових підприємств) та природну, що виникає при вивітрюванні гірських порід, вулканічних виверженнях, пожежах, вітровій ерозії орних земель, пилу космічного та біологічного походження (пилок рослин, суперечки, мікроорганізми). До промисловим підприємствам, що викидають в атмосферу частинки пилу, відносяться підприємства чорної металургії, теплоенергетики, хімічної, нафтопереробної промисловості, промисловості. будівельних матеріалівта ін.
Гігієнічними нормативами ГН 2.2.5.686–98 «Гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони» та ГОСТ 12.1.005–88 «ССБТ. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони» встановлені гранично допустимі концентрації для більш ніж 800 різних речовин(В мг/м 3). ГДКшкідливих речовин у повітрі робочої зони вважається така концентрація, яка при щоденній роботі протягом 8 годин або іншої тривалості, але не більше 41 години на тиждень, протягом усього робочого стажу не може викликати захворювань або відхилень у стані здоров'я, що виявляються сучасними методами досліджень у процесі роботи або у віддалені терміни життя сьогодення та наступного поколінь. У дод. 1 наведено ГДК речовин у повітрі робочої зони.
Пил класифікують за такими ознаками: за родом речовини, з якої складаються частинки, ступеня дисперсності (подрібнення), ступеня шкідливого впливуна організм людини, вибухо- та пожежонебезпеки.
За походженням пил поділяють на три основні підгрупи:
1. Органічна:
Природна (рослинного походження – деревна, бавовняна, та тваринного – кістяна, вовняна);
Штучна (пил пластмас, гуми, смол, барвників та інших синтетичних речовин).
2. Неорганічна:
Металева (сталева, мідна, свинцева);
Мінеральна (піщана, вапняна, цементна).
3. Змішана.
За дисперсністю пил поділяють на три групи:
1) видима (розміри частинок понад 10 мкм);
2) мікроскопічна (0,25-10 мкм);
3) ультрамікроскопічна (менше 0,25 мкм).
Небезпека пилу збільшується зі зменшенням розміру порошинок, так як такий пил довше залишається у вигляді аерозолю в повітрі і глибше проникає в легеневі канали.
Шкідливість впливу пилу на організм людини залежить від ступеня запиленості повітря, що характеризується концентрацією (мг/м 3 ), та різних властивостей пилу: хімічного складу, розчинності, дисперсності, форми частинок та адсорбційної здатності. По впливу організм пил підрозділяється на отруйну і неотруйну.
В організм людини пил проникає трьома шляхами: через органи дихання, шлунково-кишковий тракт та шкіру.
Залежно від складу пил може чинити на організм:
1. Фіброгенна дія – у легенях відбувається розростання сполучної тканини, що порушує нормальну будову та функції органу (кварцова, породна).
2. Дратівна дія на верхні дихальні шляхи, слизову оболонку очей, шкіру (вапняна, скловолокна).
3. Токсична дія – отруйні пилу, розчиняючись у біологічних середовищах організму, викликають отруєння (свинцева, миш'яковиста).
4. Алергічна дія (вовняна, синтетична).
5. Біологічна дія (мікроорганізми, суперечки).
6. Канцерогенна дія (сажа, азбест).
7. Іонізуюча дія (пил урану, радію).
У легені глибоко проникають порошинки розміром від 0,1 до 10 мкм. Дрібніші видихаються назад, а великі осідають на слизових оболонках порожнини носа, глотки, трахеї і виводяться назовні зі слизом при кашлі та чханні. Частина пилу затримується в носі та носоглотці, разом зі слиною та слизом потрапляє до органів травлення. Дрібніші, що не осіли, пилоподібні частинки при вдиху проникають у глибокі дихальні шляхи, аж до тканини легень. У легенях затримуються частинки, що не перевищують 7 мкм. При проникненні в дихальні шляхи пил може викликати професійні захворювання – пневмоконіози (обмеження дихальної поверхні легень та зміни у всьому організмі людини), хронічні бронхіти, захворювання верхніх дихальних шляхів. Хімічний склад пилу визначає характер тих чи інших професійних захворювань. Наприклад, при вдиханні вугільного пилу виникає різновид пневмоконіозу - антракоз, алюмінієвий алтинноз, вільного діоксиду кремнію SiO 2 - силікоз і т.д.
Потрапляючи на шкіру, пил проникає в сальні та потові залози та порушує систему терморегуляції організму. Неотруйний пил має дратівливий вплив на шкіру, очі, вуха, ясна (шорсткості, лущення, вугрі, азбестові бородавки, екземи, дерматити, кон'юктивіти та ін.).
Розчинність пилу залежить від його складу та питомої поверхні (м 2 /кг), оскільки хімічна активність пилу щодо організму залежить від загальної площіповерхні. Цукрова, борошняна та інші види пилу, швидко розчиняючись в організмі, виводяться, не завдаючи особливої шкоди. Нерозчинний в організмі пил (рослинний, органічний і т.п.) надовго затримується в повітроносних шляхах, приводячи в окремих випадкахдо розвитку патологічних відхилень
Форма порошинок впливає на стійкість аерозолю в повітрі та поведінку в організмі. Частинки сферичної форми швидше випадають із повітря і легше проникають у легеневу тканину. Найбільш небезпечні порошинки із зазубреною колючою поверхнею, оскільки вони можуть викликати травми очей, тканини легень та шкіри.
Адсорбційні властивості пилу залежать від дисперсності та сумарної поверхні. Пил може бути носієм мікробів, грибів, кліщів.
Пили можуть також набувати електричного заряду за рахунок адсорбції іонів з повітря і в результаті тертя частинок у пиловому потоці, що збільшує їх шкідливий вплив. Неметалічний пил заряджається позитивно, а металевий – негативно. Різноіменно заряджені частинки притягуються одна до одної і осідають із повітря. При однаковому заряді порошинки, відштовхуючись одна від одної, можуть довго витати в повітрі. Заряджені частинки довше затримуються у легень, ніж нейтральні, тим самим збільшується небезпека для організму.
Негативною властивістю багатьох видів пилу є їх здатність до займання та вибуху. Залежно від величини нижньої межі займання пилу поділяються на вибухонебезпечні та пожежонебезпечні. До вибухонебезпечних відносяться пилу з нижньою межею займання до 65 г/м 3 (сірка, цукор, борошно), до пожежонебезпечних – пилу з нижньою межею займистості вище 65 г/м 3 (тютюновий, деревний та ін.).
Для захисту від пилу на виробництві застосовується комплекс санітарно-гігієнічних, технічних, організаційних та медико-біологічних заходів. Ефективними засобамизахисту є: впровадження комплексної механізації та автоматизації виробничих операцій з автоматичним або дистанційним керуваннямта контролем, герметизація обладнання, приладів та комунікацій, розміщення небезпечних вузлів та апаратів поза робочими зонами, заміна сухих способів переробки пилу матеріалів мокрими, застосування місцевих відсмоктувачів від обладнання та апаратури, автоблокування пускових пристроїв технологічного та санітарно-гігієнічного обладнання, гідрообпилювання. Ці засоби відносяться до загальних методів захисту працюючих та обладнання від пилу. Як індивідуальні засоби захисту від пилу використовуються респіратори, протигази, пневмошоломи, пневмомаски, непроникний протипиловий спецодяг, захисні окуляри і т.п. Важливу роль відіграють захист часом, ультрафіолетове опромінення у фоторіях, лужні інгаляції, проведення медоглядів, дотримання особистої гігієни, застосування спеціального харчування.
Повітря робочої зони (простір висотою до 2 м над рівнем підлоги або майданчика, на яких знаходяться місця постійного та тимчасового перебування працюючих) очищається наступними способами: при сухому розломі матеріалів встановлюють уловлювачі зваженого в повітрі пилу, застосовують пневматичну транспортування отриманого продукту, забезпечують відсмоктування ( аспірацію) пилу з-під укриттів у місцях її утворення. Розрідження, що створюється при аспірації в укритті, з'єднаному з повітроводом витяжної вентиляції, не дозволяє забрудненому повітрі надходити у повітря робочої зони. Відсмоктувачі від обладнання та апаратури виконують зблокованими з пусковим пристроєм основного обладнання. Перед викидом в атмосферу або робоче приміщення запилене повітря піддають попередньому очищенню.
Важливим показником роботи знепилюючого обладнання є ступінь очищення повітря:
де m 1і m 2– вміст пилу у повітрі відповідно до та після очищення, мг/м 3 ; V 1і V 2- Обсяг повітря відповідно до і після очищення, м 3 .
Очищення повітря від пилу може бути грубим (затримується великий пил – розміри частинок більше 100 мкм), середнього (затримується пил з розміром частинок менше 100 мкм, а його кінцевий вміст не повинен бути більше 100 мг/м 3 ) і тонким (затримується дрібний пил) (до 10 мкм) з кінцевим вмістом у повітрі припливних та рециркуляційних систем до 1 мг/м 3 ). Знепилююче обладнання поділяється на пиловловлювачіі фільтри. До пиловловлювачів відносяться пилоосадові камери, одиночні та батарейні циклони, інерційні та ротаційні пиловловлювачі. Фільтри, залежно від принципу дії, класифікують на електричні, ультразвукові, масляні, матер'яні, рукавні та ін. (див. рис. 2.1–2.3).
| А | Б |
 |
Мал. 2.1. Пилоуловлювальні камери:
а- Проста; б– лабіринтна
Мал. 2.2. Схема циклону:
1 – вхідний патрубок; 2 – дно конічної частини; 3 – відцентрова труба
Мал. 2.3. Електричний ( а) та ультразвуковий ( б) фільтри:
1 – ізолятор; 2 – стінка фільтра; 3 – коронуючий електрод; 4 – заземлення;
5 – генератор ультразвуку; 6 – циклон
Для визначення якості повітря на робочому місці існують методи контролю, які поділяються на дві групи: перша – з виділенням дисперсної фази з аерозолю (ваговий та лічильний методи), друга – без виділення дисперсної фази з аерозолю (фотоелектричні, електрометричні, радіаційні та оптичні методи) . Найчастіше застосовуються ваговий та лічильний методи. Зазвичай у практиці інспекторського контролю перевагу віддають ваговому методу.
Ваговий метод
Ваговий метод є найбільш гігієнічно обґрунтованим методом оцінки запиленості повітря робочої зони. Він покладено основою чинної системи стандартів безпеки праці (ССБТ) як стандартний. Сутність методу полягає в тому, що певний обсяг запиленого повітря пропускають через високоефективний фільтр і збільшення маси і обсягу профільтрованого повітря розраховують масову концентрацію пилу:
де з– масова концентрація пилу, мг/м 3 ; G n- Маса пилу, що осіла на фільтрі, мг; V 0– обсяг профільтрованого повітря, наведеного до нормальних умов (температурі 0 про С та барометричного тиску B 0= 760 мм рт. ст.), м3.
, (2.2)
де P 0, P– барометричний тиск, Па, відповідно за нормальних та робочих умов ( P 0= 101325 Па, P= B×133,322 Па); Т- Температура повітря в місці відбору пилу, про С; V– обсяг повітря, пропущеного через фільтр за температури Тта тиск Ум 3 ,
де w– об'ємна швидкість просмоктування повітря через фільтр, л/хв;
t- Тривалість відбору проби, хв.
Рахунковий метод
У ряді галузей промисловості висуваються підвищені вимогидо чистоти повітряного середовища, наприклад, для виготовлення радіоелектронної апаратури, кінофотоматеріалів, медичних препаратів тощо Тут діють відомчі норми якості повітря, які встановлюють гранично допустимі концентрації пилу в рахункових показниках, що виражаються в числі частинок на літр або на см 3 . Контроль запиленості повітря у разі здійснюється рахунковим методом. Сутність його полягає у попередньому виділенні пилу з повітря та осадженні його на предметних стеклах з наступним підрахунком числа частинок за допомогою мікроскопа. Розділивши певне розрахунком кількість частинок на об'єм повітря, з якого вони обложені, одержують лічильну концентрацію пилу (часток/л):
,
де До п– кількість полів зору (клітин сітки) 1 см 2 окуляра мікроскопа; n ср– середня кількість порошин в одному полі зору, визначена на основі підрахунку в п'яти різних клітинах; F– площа основи ємності, з якої обложені порошинки, см 2 ; V, h- Обсяг і висота цієї ємності відповідно, см 3 і см.
Для визначення лічильної концентрації пилу застосовуються коніметри, що складаються з зволожувальної трубки, поршневого насоса, приймальної камери і предметного скла, потокові ультрамікроскопи ВДК, фотоімпульсні прилади та ін. пилу.
Подібна інформація.
провадиться аспіраційним ваговим (гравіметричним) методом за допомогою електроаспіратора (рис. 2).
Мал. 2. Електроаспіратор для відбору разових проб пилу
Пил - це дисперсна система, де роздроблена речовина (дисперсна фаза) знаходиться в безперервному дисперсному середовищі, тобто. це зважені в повітрі, що повільно осідають тверді частинки розміром від 0,001 до 100 мкм або аерозоль.
Принцип дії електроаспіратора полягає в протягуванні певного об'єму повітря через аспіра-
тор із осадженням пилових частинок на паперовому фільтрі. Метод заснований на вловлюванні пилу з фільтр повітря, що просасається через фільтр, при стандартній швидкості аспірації 10-20 л/хв. з наступним перерахуванням на 1 м3 повітря (1 м3 = 1000 л). Аналіз повітря може проводитися як у пробах, відібраних одноразово (тривалість відбору проб 15-20 хв.), так і багаторазово не менше 10 разів на добу через рівні інтервали часу з усередненням отриманих даних (кратність відбору проб протягом доби визначає ви- бір для оцінки виду ГДК - середньодобової або максимальної разової). Відбір проб повітря виробляють у зоні дихання. Для відбору проби фільтр зміцнюють в аллонжі (патроні) електроаспіратора, пропускають через нього повітря зі швидкістю 20 л/хв. ( V ) протягом 10 хв. ( Т ). Обсяг відібраної проби повітря розраховують за формулою:
υ=Т V,
де T - Час відбору проби, хв., V - Швидкість відбору про-би, л / хв. Негігроскопічний аерозольний фільтр, що являє собою ультратонкі волокна полімеру, зафіксований у паперовому кільці, зважують на аналітичних вагах з точністю до 0,1 мг до ( А 1 ) і після ( А 2 ) відбору проби повітря. Зміст пилу Х в 1 м 3 повітря розраховують за формулою:
Х = [(А 2 − А 1) 1000]/υ,
де Х – вміст пилу у повітрі, мг/м 3 ; А 1 і А 2 − вага фільтра до та після відбору проби, мг; υ − об'єм повітря, л.
Для гігієнічної оцінки забруднення повітря пилом встановлений вміст пилу порівнюють з максимальною або середньодобовою ГДК нетоксичного пилу в атмосферному повітрі; характеризують дисперсний та хімічний склад, Морфологічна будова, електричний стан, природу (органічна, неорганічна, змішана) та механізм утворення (аерозоль дезінтеграції або конденсації).
Гігієнічні нормативи пилу для атмосферного воз-
− максимальна разова ГДК мр 2 = 0,5 мг/м 3 ,
− середньодобова ГДК с/с 3 = 0,15 мг/м 3 .
У приміщеннях ЛПЗ вимоги до утримання пилу повітря визначаються класифікацією приміщень по чистоті і обмежуються розміром частинок 0,5 мкм і 5,0 мкм.
У виробничих приміщеннях: ГДК нетоксичного пилу = 10 мг/м 3 , ГДК пилу, що містить вільний діоксид кремнію = 1-2 мг/м 3 .
3. Визначення мікробного забруднення повітряосу-
існує аспіраційним методом в модифікації Кротова. Апарат Кротова є аспіратором зі знімною кришкою. Досліджуване повітря всмоктується зі швидкістю 20-25 л/хв. через клиноподібну щілину в кришці приладу. При перенесенні апарату Кротова з одного приміщення до іншого його поверхню обробляють дезінфікуючим розчином. Пробу повітря відбирають 10 хв. ( Т ) зі швидкістю 20 л/хв ( V ). Обсяг відібраної проби повітря розраховують за формулою.
Вихідними даними для розрахунку є:
Мінералогічний склад пилу;
Основні властивості пилу - щільність (насипна та справжня), коагуляція, змочуваність, слипання, абразивність, питома електричний опір;
Властивості газового потоку - температура, густина, кінематична або динамічна в'язкість;
Початкова концентрація пилу у місці її утворення;
Дисперсний склад пилу, тобто вміст фракцій за "приватними залишками" або "повними проходами".
Послідовність розрахунку:
1. За ГОСТ 12.2.043-80 виділяється п'ять основних класифікаційних груп аерозолів:
I - дуже великодисперсний пил;
II - великодисперсний пил (наприклад, пісок для будівельних розчинівза ГОСТ 8736-77); ,
III – середньодисперсний пил (наприклад, цемент);
IV - дрібнодисперсний пил (наприклад, кварц мелений за ГОСТ 9077-82);
V - дуже дрібнодисперсний пил.
Класифікаційна група пилу визначається за номограмою (рис. 4.1). Для користування номограмою слід мати результати аналізу ситового пилу. Визначається дисперсний склад по "повним проходам". На номограму наносяться точки, які відповідають змісту перших п'яти фракцій, і, з'єднуючи їх, отримаємо лінію, що вказує на класифікаційну групу.
Таблиця 4.1
| Класифікаційна група пилу по сліпучості | Характеристика класифікаційної групи | Характерні пилу |
| I | Не злипається ≤ 60 Па | Шлаковий пил; пісок кварцовий |
| II | Слабосліпуча 60-300 Па | Коксовий пил; апатитовий сухий пил; летюча зола при шаровому спалюванні вугілля всіх видів та при спалюванні сланців; магнезитовий пил; доменний пил (після первинних осадників); шлаковий пил |
| III | Середньозлипається 300-600 Па | Летюча зола при пилоподібному спалюванні кам'яного вугіллябез недопалу; торф'яна зола; вологий магнезитовий пил; металевий пил; колчедани; оксиди свинцю, цинку та олова; сухий цемент; сажа; сухе молоко; борошняний пил; тирса |
| IV | Сильнозлипається > 600 Па | Гіпсовий та алебастровий пил; нітрофоска; подвійний суперфосфат; цементний пил, виділений з вологого повітря; волокнистий пил (азбест, бавовна, шерсть та ін); всі пилу з розміром частинок< 10 мкм |
Таблиця 4.2
приклад.Визначити класифікаційну групу пилу, якщо за досвідченими даними вона має наступний дисперсний склад:
Розмір частинок, мкм.< 5 5-10 10-20 20-40 40-60 60
Рішення: Розраховуємо дисперсний склад пилу "повними проходами":
Розмір частинок, мкм.............<5 <10 <20 <40 <60
Наносимо крапки, що відповідають змісту перших п'яти фракцій по "повних проходах" на номограму (рис. 4.1) і, з'єднавши їх, отримаємо лінію, розташовану в зоні III. Отже, цей пил відноситься до III класифікаційної групи. Розподіл дисперсності частинок за межею інтервалу 5
У тих випадках, коли графік фракційного складу аерозолю, нанесений на класифікаційну номограму, перетинає межі зон, пил відносять до класифікаційної групи вищої із зон.
2. Всі пилу IV і V груп дисперсності практично відносяться до пилів, що сильно злипаються, а пилу III групи - до середньозлипаються. У табл. 4.1 дана характеристика пилу по сліпучості.
3. Частинки дрібніші за 10 мкм, особливо дрібніші за 5 мкм, як правило стають незмочуваними (гідрофобними) незалежно від їх складу.
4. У вентиляційній практиці вибухонебезпечним пилом вважаються аерозолі, нижня концентраційна межа поширення полум'я яких менше 65 г/м 3 . Пили, у яких нижня межа понад 65 г/м 3 вважаються пальним.
5. Використовуючи технологічну карту виробництва, цеху, ділянки, складається схема системи аспірації (рис. 4.2), стор. Порядок розрахунку повітроводів систем аспірації наведено у роботі.
6. Вибирається тип пилового вентилятора. Характеристики вентиляторів наведено на рис. 4.3 та у Довіднику та . Для цього визначається необхідна витрата повітря Q та втрати тиску в мережі Р.
6.1. Об'єм повітря слід визначати за формулами у табл. 11, 10 і таблицям, наведеним у роботі , як суму, яка складається з об'єму повітря, що вноситься в укриття матеріалом (Q е), і об'єму (Q н), просасываемого через нещільності укриття для запобігання надходження пилу в приміщення:
Q = Q е + Q н, м 3 /год
Концентрація аерозолів у викидах повітря, що йде, при витраті повітря більше 15000 м 3 /год:
З ух = 100 R, мг/м 3 (4.1)
R - коефіцієнт, що приймається залежно від гранично допустимої концентрації (ГДК) аерозолів у повітрі робочої зони виробничих приміщень згідно з ГОСТ 12.1.005 - 88 мг/м 3 :
ГДК........................ До 2 2-4 4-6 6-10
R ............................. 0,3 0,6 0,8 1,0
Концентрацію аерозолів у викидах об'ємом менше 15 тис. м 3 з урахуванням меншого впливу на забруднення атмосфери допускається приймати дещо більшу за формулою
З ух =(160 - 4·Q)·R, мг/м 3 , (4.2)
Q - обсяг викиду, тис. м3.
Концентрація, розрахована за даними формулами, перевіряється на умову, що в результаті розсіювання викиду в атмосфері концентрація аерозолів з урахуванням фонової забрудненості атмосфери не перевищує:
а) у приземному шарі атмосфери населених пунктів - концентрацій, зазначених у СН 245-71, але не більше ГДК для населених місць;
б) у повітрі, що надходить у виробничі та допоміжні будівлі та споруди через приймальні отвори систем припливної вентиляції і через отвори, що відкриваються - 30 % ГДК тих же аерозолів, у робочій зоні приміщень - за ГОСТ 12.1.005-88. Валовий викид кожного джерела не повинен перевищувати встановлений для нього ПДВ.
Якщо відомо кількість пилу, що утворює (М, мг/год), то необхідну продуктивність вентилятора можна визначити, як:
Q = М / (З пр - З ух) ,
З пр - концентрація пилу в припливному повітрі, мг/м3;
З ух - концентрація пилу у повітрі, що минає.
6.2. Втрати тиску в мережі визначаються за такою формулою:
Р = Р тр · L + Р м, Па,
Р тр - Питома втрата тиску на тертя на 1 п. м. повітроводу, Па;
L - Довжина ділянки повітроводу, м;
Р м – втрата тиску на місцеві опори, Па.
Розрахункова таблиця мережі повітроводів систем аспірації наведена у роботі.
Питому втрату тиску на тертя для круглих повітроводів визначають за формулою:
Р тр = (λ/d) · (V 2 · ρ/2)
λ - коефіцієнт опору тертя;
d - діаметр повітроводу, м;
V - швидкість повітря у повітроводі, м/сек;
ρ - щільність повітря, кг/м 3;
V 2 ·ρ/2 - швидкісний (динамічний) тиск повітря, Па.
Значення λ/d слід набувати за табл. 22.56.
Для повітроводів прямокутного перерізу за величину d приймають еквівалентний діаметр d. таких круглих повітроводів, які при однаковій швидкості мають ті ж втрати тиску на тертя, що і прямокутні повітроводи:
d е = 2ab/(a + b), м,
а та b - розміри стінок прямокутного повітроводу, м.м.
Втрати тиску на місцеві опори визначаються за такою формулою:
P м = eζ · (V 2 · ρ/2), Па,
ζ – сума коефіцієнтів місцевого опору.
Коефіцієнти місцевих опорів наведені у таблицях гл. 22 .
Приклад розрахунку втрат тиску в мережі повітроводів наведено у табл. 22.58.
6.3.Для визначення площі перерізу повітроводів слід скористатися рекомендованими швидкостями руху повітря, які наведені в табл. 22.57.
Переріз повітроводів повинен забезпечувати швидкість руху повітря не нижче допустимої для пилу даного виду:
V = 1,3 · (ρ м) 1/3,
м - об'ємна маса матеріалу, кг/м 3
При підйомі механічних домішок на висоту слід враховувати формули (22.16), (22.17).
7. За витратою повітря та величиною втрат тиску підбираємо тип та номер необхідного вентилятора (рис. 4.3), користуючись характеристикою пилових вентиляторів, які також наведені у додатках Довідника.
8. Вибір та розрахунок пиловловлювачів.
Пилоуловлювачі, що застосовуються для очищення повітря від аерозольних частинок, поділяються на 5 класів (табл. 4.2).
Пилоуловлювачі 1 класу відрізняються великою витратою енергії (високонапірні пиловловлювачі Вентурі), складністю та дорожнечею експлуатації (многопольні електрофільтри, рукавні фільтри та ін.)
У табл. 4.2 вказані межі ефективності пиловловлювачів кожного з класів на основі класифікації аерозолів за рис. 4.1. Перше із значень ефективності відноситься до нижньої межі відповідної зони, другі - до верхньої. Ефективність розрахована з умов відокремлення від повітря тільки практично повністю (ефективно) частинок, що вловлюються, розмір яких зазначений в табл. 4.2. Дійсна ефективність пиловловлювачів більше за рахунок часткового уловлювання частинок за розміром менших, ніж зазначено в табл. 4.2.
9. Розраховуються втрати тиску в пиловловлювачі. Вони знаходяться як складова частина швидкісного тиску, тобто:
Р н = ζ н · (ρ г · V 2 /2),
ζ н - коефіцієнт місцевого опору пиловловлювача;
Для грубої оцінки величини опору (втрат тиску) різних пиловловлювачів можна скористатися даними, наведеними в табл. 4.3.
Детальний вибір типу пиловловлювача наводиться в гол. 4 .
При визначенні втрат тиску в циклоні ζн = ζц, величина ζц визначається за формулою:
ζ ц = k 1 k 2 ζ o + Δζ o
k 1 - коефіцієнт, що залежить від діаметра циклону (табл. 4.4);
k 2 – коефіцієнт на запиленість повітря (табл. 4.5);
ζ o - коефіцієнт місцевого опору циклону D=500 мм (табл. 4.6);
Δζ o - коефіцієнт, що залежить від прийнятого компонування групи циклонів (табл. 4.7); для одиночних циклонів O o = 0.
10. Розраховуються основні розміри обраного пиловловлювача. Вони визначаються в залежності від продуктивності обраного вентилятора - (Q, м 3 /год) і оптимальних швидкостей для даного виду пиловловлювача:
Так, для циклонів оптимальний діаметр визначається за формулою:
D = 0,94 · (Q 2 - ρ г · ζ ц / P ц) 1/2 ,
ζ - коефіцієнт місцевого опору циклону;
Р ц – втрати тиску в циклоні;
ρ г – щільність газового потоку.
Можна діаметр циклону також знайти із площі перерізу циклону (F), яка визначається як:
F = Q/V o , м 3
V o – швидкість руху повітря (табл. 4.6), м/с.
Знаючи діаметр циклону D, визначаються основні розміри пиловловлювача:
D вих = D · 0,59,
D вих – діаметр вихлопної труби.
Розміри вхідного патрубка:
а х в = D · 0,26 x D · 1,11
Загальна висота Н = D · 4,26
11. Визначається коефіцієнт очищення повітря від пилу:
h = ΔМ/М 1 = М 1 - М 2 /М 1 = 1 - М 2 /М 1
М 1 і М 2 - відповідно, кількість пилу, що надходить і виходить з пилеотделителя;
ΔМ - кількість пилу, що уловлюється.
Таблиця 4.3
| Тип | Вид | Клас пиловловлювача | Область доцільного застосування | ||||||||
| Класифікаційна група аерозолів з дисперсності | Опір, Па | ||||||||||
| I | II | III | IV | V | |||||||
| Гравітаційні | Пилоосадові камери (довільної конструкції) | + | + | - | - | - | 100-200 | ||||
| Інерційні, циклони | Циклони великої пропускної спроможності: | ||||||||||
| поодинокі циклони ЦН-15, ЦН-24 | + | + | - | - | - | 600-750 | |||||
| групові циклони ЦН-15 | + | + | - | - | - | 600-750 | |||||
| Циклони високої ефективності: | |||||||||||
| поодинокі циклони СКЦН-34 | - | + | + | - | - | 1000-1200 | |||||
| мокроплівкові циклони ЦВП | - | + | + | - | - | 600-800 | |||||
| Скрубери | ВТІ-ПСП швидкісні промивачі СІВТ | - | + | + | - | - | 900-1100 | ||||
| Струменеві, мокрі: ПВМ | - | - | + | + | - | 1200-1950 | |||||
| ПВМК, ПВМС, ПВМБ | - | - | + | + | - | 2000-3000 | |||||
| крапельні, типу Вентурі КМП | - | - | + | + | - | 3000-4000 | |||||
| Тканинні | Рукавні пиловловлювачі СМЦ-101, СМЦ-166Б, ФВК (ГЧ-1БФМ), ФРКІ | - | - | + | + | - | 1200-1250 | ||||
| Сітчасті капронові, металеві сітки для уловлювання волокнистого пилу, Вентурі, електрофільтри | + | - | - | - | - | 150-300 | |||||
| Волокнисті | Уловлювачі туманів кислот та лугів ФВГ-Т | - | - | - | + | - | 800-1000 | ||||
| Уловлювачі аерозолів олій (ротаційні) | - | - | - | + | - | 800-1000 | |||||
| Електричні | Уловлювачі туманів олій та маслянистих рідин УУП | - | - | - | + | + | 50-100 | ||||
Таблиця 4.4
Коефіцієнт поправок k 1
Таблиця 4.5
Поправочний коефіцієнт k 2
Таблиця 4.6
Коефіцієнти місцевих опорів ζциклонів діаметром 500 мм та оптимальні швидкості руху повітря
| Марка циклону | повітря, м/сек | Значення t,циклонів | |||||
| з викидом у повітря | з равликом на вихлопній трубі | при груповій установці 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 | - | |
| СІВТ | - | 12-15 | - | - | 4,2 | - | |
| ЛІОТ | - | 12-15 | - | 4,2 | - | 3,7 | - |
| ВЦНДІВТ | - | 12-15 | - | 10,5 | 10,4 | - |
Таблиця 4.7
Коефіцієнт Δζ o
ЛІТЕРАТУРА
1. Довідник проектувальника. Частина 3. Вентиляція та кондиціювання повітря. Книга 1. М.: Будвидав, 1992.
2. Довідник проектувальника. Частина 3. Вентиляція та кондиціювання повітря. Книга 2. М.: Будвидав, 1992.
3. Довідник проектувальника. Вентиляція та кондиціювання повітря. За загальною редакцією І. Г. Староверова. М.: Будвидав, 1969.
4. ГОСТ 12.2.43-80.
5. ГОСТ 12.01.005-88. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітряної робочої зони.
6. Санітарні норми проектування промислових підприємств. (СН 245-71), М.: Будвидав, 1971.
7. Тітов В.П. та ін. Курсове та дипломне проектування з вентиляції цивільних та промислових будівель. М.: Будвидав, 1985.