Пыль в воздухе. Измерение запыленности. Определение запыленности воздуха производственных помещений и рабочих зон Подсчет среднесуточной концентрации пыли в воздухе
Производственной пыльюназываются 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 пьщй (аэрозоли) дезинтеграции и кяиденсации. Первые; являются следст
вием 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 дакания - 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, туберкулёза, 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)6ыстро 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, электрозаряженнстью. 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 пылеобразовд- нием, т.е. поступлением в воздух уже осевшей пыли, используют влажные методы уборки, ионизацшг воздуха и др.
В случаях, когда не удается снизить запыленность воздуха в рабочей зоне более радикальными мероприятиями технологического и другого характера, применяются индивидуальныезащит- ные средства различного типа: респираторы, специальные шлемы и скафандры с подачей в них чистого воздуха. ,
Необходимость строгого собшодения ПДК требует систематического контроля за фактическим содержанием пыли в воздухе рабочей зоны производственного помещения.
К автоматическим приборам определения концентрации пыли относятся серийно выпускаемые промышленностью ИЗВ-1, ИЗВ-3 (измеритель запыленности воздуха), ПРИЗ-1 (переносной радиоизотопный измеритель запыленности), ИКП-1 (измеритель концентрации пыли) и др.
Вентиляция производственных помещений
Вентиляция- это комплекс взаимосвязанных процессов, предназначенных для создания организованного воздухообмена, т.е. удаления из производственного помещения загрязненного или перегретого (охлажденного) воздуха и подачи вместо; него чистого и охлажденного (нагретого) воздуха, что позволяет создать в рабочей зоне благоприятные условия воздушной среды.
Системы промышленной вентиляции делятся на механическую(см. рис.6.5) иестественную.Возможно сочетание этих двух видов вентиляции (смешанная вентиляция) в различных вариантах. " " " V
В первом случае воздухообмен осуществляется с помощью специальных побудителей движения - вентиляторов, во втором -
за счет разности удельных весов воздуха снаружи и внутри производственного помещения, а также за счет ветрового подпора (давления от ветровых нагрузок). По месту действия различают обшеобменнуюсистему вентиляции, осуществляющую воздухообмен в масштабах всего производственного помещения, и местную, при которой воздухообмен организуется в масштабах лишь рабочей зоны. Специфической характеристикой общеобменных систем вентиляции является кратность воздухообмена:
к=у/у пом,
где V - объем вентиляционного воздуха, м 3 /час;V n 0 M - объем помещения, м 3 .
Общеобменные системы могут быть приточными (организуется только приток, а вытяжка происходит естественным путем из-за повышения давления в помещении), вытяжными (организуется только вытяжка, а приток происходит путем подсоса воздуха извне из-за его разряженности в помещении) и приточновытяжными (организуется как приток, так и вытяжка). Приточновытяжная естественная вентиляция называется аэрацией. Местные системы могут быть вытяжными и приточными.
Основные требования к системам вентиляции:
соответствие количества приточнбго воздуха количеству удаляемого. Следует иметь в виду, что в случае расположе- ййя рядом двух участков, на одном из которых есть вредные выделения, на этом участке создают небольшое разрежение, для чего удаляют воздуха больше, чем подают, а на участке, где нет вредных выделений, - наоборот. Повышение давления на «чистом» участке по отношению к смежному исключает проникновение в него вредных паров, газов и пылей;
приточные и вытяжные системы вентиляции должны быть правильно размещены. Удаление воздуха производится из зоны с наибольшим загрязнением, подача - в зоны с наименьшим загрязнением. Высота расположения воздухоприемных и воздухораспределительных устройств определяется соотношением плотности воздуха в помещении и плотности вещества, его загрязняющего. При тяжелых загрязнениях воздух удаляется из нижней части помещения, при легких - из верхней.
Системы вентиляции должны обеспечить требуемую чистоту воздуха и микроклимат в рабочей зоне, быть электро-, пожаро- и взрывобезопасны, просты по устройству, надежны в эксплуатации и эффективны, а также не должны являться источником шу- май вибрации. .
Рис. 6.5. Механическая вентиляция: а - приточная; б - вытяжная; в - приточно-вытяжная с рециркуляцией
Установки приточной систем!# вентиляции (рис. 6.5а) состоят из воздухозаборного устройства (1), воздуховодов (2), фильтров
для очистки забираемого воздуха от примесей, калорифера
Центробежного вентилятора (5) и приточных устройств (6) (отверстия в воздуховодах, приточные насадки и т.п.).
Установки вытяжной системы вентиляции (рис. 6.56) состоят из вытяжцых устройств (7) (отверстия в воздуховодах, вытяжные насадки), вентилятора (5Х воздуховодов (2), устройства для очистки воздуха от пыли и газов (8) и устройств для выброса воздуха (9).
Установки приточно-вытяжной системы вентиляции (рис. 6.5в) представляют собой замкнутые системы воздухообмена. Воздух, отсасываемый из помещения (10) вытяжной вентиляцией, частично или полностью вторично подается в это помещение через приточную систему, соединенную с вытяжной системой воздуховодом (11). При изменении качественного состава воздух в замкнутой системе подается или выбрасывается с помощью
клапанов (12).
В производственных цехах промышленных предприятий наиболее распространены общеобменные системы приточновытяжной вентиляции, предназначенные для удаления из поме-
щений вредных паров, газов, пыли, избыточной влажности или доведена концентраций указанных вредных веществ до пре-; дельно допустимых норм. . ,
В производственные помещения могут поступать одновременно несколько вредных веществ. В этом случае воздухообмен; рассчитывают по каждому из них. Если выделяющиеся вещества действуют на организм человека однонаправлено, то рассчитанные объемы воздуха суммируют. .
" г Рассчитанный объем воздуха следует подавать подогретым в рабочую зону помещения, а загрязненный воздух - удалять от мест выделения вредностей из верхней зоны помещения.
Объем воздуха (м 3 /ч), который требуется для удаления из помещения углекислоты, определяют по формуле:
L=G/(x 2 -х,)у
где G - количество углекислоты, выделяющейся в помещении, г/ч или л/ч;х i - концентрация углекислоты в наружном воздухе;х 2 - концентрация углекислоты в воздухе рабочей зоны, г/ м 3 или л/ м 3 . Объем воздуха (м^ч), который требуется для удаления из помещения вредных паров, газов и пыли, определяют по формуле; :
■ ^1=с/(с^-с^; : ■- 1 " ■" ■ ;
где G - количество газов, паров и пыли, выделяющихся в помещении, м 3 /ч;с 2 - предельно допустимая концентрация газа, паров или ныли в воздухе рабочей зоны, мг/м 3 ;c t - концентрация указанных вредностей в наружном {приточном) воздухе, мг/м 3 . ;
< Объем воздуха (м 3 /ч), который требуется для удаления из? но- Мещения вдагодабытков^ определяют по формуле: : ;
* 1 = С/р.(
где G - количество влаги, испаряющейся в помещении, г/ч; р - плотность воздуха в помещении, кг/м 3 ;d 2 - влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения, г/кг сухого воздуха;d t - влагосодержание приточного воздуха г/кг сухого воздуха.
Объем воздуха (м 3 /ч), который требуется для удаления из помещения избыточной теплоты, определяют по формуле:
L ~ Оизб IСp(t ebt m~t n pum) > "
где Qms - количество избыточной теплоты, поступающей в помещение, Вт;С - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кгК);р - плотность воздуха в помещении, кг/ м 3 ;t eam - температура воздуха в вытяжной системе,°С; t npum - температура приточного воздуха, *С. ■■■■ -■ . - ■ ■ ■
Практическое применение приведенных в соответствии со СНиП 2-04.05-86 расчетов проиллюстрируем на ксТнкретных примерах.
Пример!.В помещении для кратковременного пребывания людей Собралось Н - 50 человек. Объем помещения V = 1000 м. Определить, через какое время после начала собрания необходимо включить приточно-вытяжную вентиляцию, если выделяемое одним человеком количество С0 2 q=23 л/ч в наружном воздухех = 0,6 л/м 3 .
, У(х 2 -х,)
■■■■- ■■G’ ■ ^
. . .% ....
где G количество С0 2 , выделяемое людьми,
G=JVд = 50-23 = 1150л/ч,1000(2- 0, 6)
“ Т=-- --- = 1,21ч=73л<ин
1150 ... . ...... ... . ;.
Пример 2. Определить необходимый воздухообмен по из*
быткам тепла в сборочном цехе для теплого периода года. Общая мощность оборудования в цехе Н 0 б 0р = 120 кВт. Количество работающих - 40 человек. Объем помещения 2000 м 3 . Температура приточного воздухаt npHT = +22,3 °С, влажностьj= 84%. Тепло солнечной раДиацйи составляет 9 кВт. (Q cp). Удельная теплоёмкость сухого воздуха" С = 0,237 Вт/кгК; плотность приточного воздуха р = 1,13 Кг/м 3 ; температура вытяжного воздухаt BKT = 25,3”С. Принять количество тёпла, выделяемого одним человеком, 0,11<Г кВТ; от оборудования 0,2 на 1 кВт мощности
^ QuafiJ^Р^выт- ^прит)
, ,. р „ «<&л^ +&**":+fi^v^(u.-w
Количество тепла от людей, кВт,
^^“=0,116x40 = 4,64
Количество тепла от оборудования, кВт,
Qu 36 ° 6 ° P = 120х 0,2= 24
Необходимый воздухообмен, м 3 /ч,
£= (4,63+ 24+9)-100 _ 44280
0,237-1,13(25,3-22,3)
Кондиционирование воздуха
С помощью кондиционирования воздуха в закрытых помещениях и сооружениях можно поддерживать необходимую температуру, влажность, газовый и ионный состав, наличие запахов воздушной среды, а также скорость движения воздуха. Обычно в общественных и производственных зданиях требуется поддерживать лишь часть указанных параметров воздушной среды. Система кондиционирования воздуха включает в себя комплекс технических средств, осуществляющих требуемую обработку воздуха (фильтрацию, подогрев, охлаждение, осушку и увлажнение), транспортирование ёго и распределение в обслуживаемых помещениях, устройства для глушения шума, вызываемого работой оборудова- нйя, источники тепло- и хладоснабжения, средства автоматического регулирования, контроля и управления, а также вспомогательное оборудование. Устройство, в котором осуществляется требуемая тепловлажностная обработка воздуха й его очистка, называется установкой кондиционирования воздуха, или кондиционером.
Кондиционирование воздуха обеспечивает в помещении необходимый микроклимат для нормального протекания технологического процесса или создания условий комфорта. ■
Отопление
Отопление предусматривает поддержание во всех производственных зданиях и сооружениях (включая кабины крановщиков, помещения пультов управления и другие изолированные помещения, постоянные рабочие места и рабочую зону во время проведения основных и ремонтно-вспомогательных работ) температуры, соответствующей установленным нормам.
Система отопления должна компенсировать потери тепла через строительные ограждения, а также обеспечивать нагрев проникающего -в помещение холодного воздуха при ввозе и вывозе, сырья, материалов и заготовок, а также самих этих материалов.
Отопление устраивается в тех случаях, когда потери тёпла превышают тепловыделения в помещении. В зависимости от теплоносителя системы отопления разделяются на водяные, паровые, воздушные и комбинированные.
Системы водяного отоплениянаиболее приемлемы в санитарно-гигиеническом отношении и подразделяются на системы с нагревом воды до 100°С и вышеiOO°C(перегретая вода).
Вода в систему отопления подается либо от собственной котельной предприятия, либо от районной или городской котельной или ТЭЦ.
Система парового отопленияцелесообразна на предприятиях, где пар используется для технологического процесса. Нагревательные приборы парового отопления имеют высокую температуру, которая вызывает подгорание пьщи. В качестве нагревательных приборов применяют радиаторы, ребристые трубы и регистры из гладких труб,
В производственных помещениях со значительным выделением тепла устанавливаются приборы с гдадкимц поверхностями, допускающими их легкую очистку. Ребристые батареи в, таких помещениях не применяют, так как осевшая пыль вследствие нагрева будет пригорать* издавая запах гари. Пыль при высоком нагреве может быть опасна из-за возможности воспламенения. Температура теплоносителя при отоплении местньщи иагрева- тельными приборами не должна превышать: для горячей воды - 150°С, водяного пара - 130 0 С. *: » ; . :
Воздушная система отопления,характерна тем, что подаваемый в помещение воздух предварительно нагревается в калориферах (водяных, паровых или электрокалориферах).
В зависимости от расположения и устройства системы воздушного отопления бывают центральными и местными. В центральныхсистемах, которые часто совмещаются с приточными вентиляционными системами, нагретый воздух подается по системе воздуховодов.
Местная системавоздушного отопления представляет собой устройство, в котором воздухонагреватель и вентилятор совмещены в одном агрегате, устанавливаемом в отапливаемом помещении.
Теплоноситель может быть получен от системы центрального водяного или парового отопления. Возможно применение электрического автономного нагрева. .
В административно-бытовых помещениях часто применяется панельное отопление, которое работает в результате отдачи тепла от строительных конструкций, в которых проложены трубы с циркулирующим в них теплоносителем.
Существует множество отраслевых документов описывающее пылевую обстановку в помещении. Это СНИПы, ГОСТЫ и рассматривают они ее со своих, профессиональных точек зрения. Но нигде в них нет цифр ограничивающих содержание пыли в бытовых и офисных помещениях. Это вызвано в первую очередь тем, что в отделке помещениях этих категорий используются самые разные материалы. А именно от применяемых отделочных материалов, материалов применяемых в оборудовании помещений и конструкции помещений (вентиляции и кондиционирования). А установив нормативы по пыли для бытовых и офисных помещений проектировщики рискуют не уложиться в них.
В 2004 году введен в действие наиболее широкий документ определяющий нормативы по содержанию в воздухе пыли. Это "Межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 14644 -1-2002, Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды, Часть 1, Классификация чистоты воздуха".
Вот такое длинное и незамысловатое название. Для нас, в данном случае интересна табл. 1. из раздела 3.
Ранее существовал ГОСТ Р 50776-95, который отличается нормированием содержание микроорганизмов (см. табл.1 выделенный розовым цветом столбец), а значения количества пыли не округлены.
Учитывая, что нам нужны ориентиры по концентрации пыли, данные этих двух ГОСТ" ов сведены в одну таблицу.
Таблица 1, классы чистоты по взвешенным в воздухе частицам для чистых помещений и чистых зон
| Класс
N
ИСО (N - классификационное число) |
Максимально допустимая концентрация частиц, частиц/м 3 , с размерами равными или большими следующих значений, мкм | МК | |||||
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 1,0 | 5,0 | ||
| Класс 1 ИСО | 10 | 2 | нд | нд | нд | нд | нд |
| Класс 2 ИСО | 100 | 24 | 10 | 4 | нд | нд | нд |
| Класс 3 ИСО | 1000 | 237 | 102 | 35 | 8 | нд | нд |
| Класс 4 ИСО | 10000 | 2370 | 1020 | 352 | 83 | нд | нд |
| Класс 5 ИСО | 100000 | 23700 | 10200 | 3520 | 832 | 29 | 5 |
| Класс 6 ИСО | 1000000 | 237000 | 102000 | 35200 | 8320 | 293 | 50 |
| Класс 7 ИСО | нк | нк | нк | 352000 | 83200 | 2930 | 100 |
| Класс 8 ИСО | нк | нк | нк | 3520000 | 832000 | 29300 | 500 |
| Класс 9 ИСО | нк | нк | нк | 35200000 | 8320000 | 293000 | нк |
| Из-за неопределенностей, возникающих при счете частиц, при классификации следует использовать значения концентрации, имеющие не более трех значащих цифр | |||||||
нк - счетная концентрация частиц данного размера для данного класса не контролируется,
нд - частиц данного и большего размера в воздухе не должно быть,
МК - предельно допустимое число микроорганизмов, шт/м 3
Я пока не нашел данных относящихся к категории по чистоте воздуха в бытовых и офисных помещении. Хотя мне попадались нормативы для чистых помещений лечебных учреждений.
И зная о жестком нормировании содержания пыли в воздухе чистых производственных помещений имеющих категорию, можно сделать вывод, что классы (категории) 7, 8, 9 наиболее близки к офисным (7, 8) и бытовым (9) помещениям.
Заключение
Хотя ГОСТ определяет категорию "для чистых помещений и чистых зон" нас интересует класс ИСО 9, как (на мой взгляд) наиболее близкий к бытовым помещениям и Класс ИСО 7 и 8 для офисных помещений оборудованных кондиционированием и фильтрацией воздуха соответственно.
Приведенные цифры могут использоваться только как ориентиры при проведении оценочных расчетов по воздушным фильтрам электронной и вычислительной техники и ее эксплуатационных регламентов.
Для точных расчетов следует применять значения уровней запыленности указанные в паспортах помещений, где расположена аппаратура.
К сведениюКоличество пыли в атмосферном воздухе может быть весьма различным. В местности со сплошным зеленым массивом, над озерами и реками количество пыли в воздухе составляет менее 1 мг/м 3 , в промышленных городах - 3-10 мг/м 3 , в городах с неблагоустроенными улицами - до 20 мг/м 3 . Размеры частиц колеблются от 0,02 до 100 мкм. Санитарные нормы СССР-(СН 245-71) ограничивают среднесуточную предельно допустимую концентрацию нетоксичной пыли ей атмосферном воздухе населенных мест 0,15 мг/м 3 , однако в действительности концентрация пыли часто бывает больше, поэтому лучше исходить из опытных данных о степени загрязнения воздуха в конкретном районе. Концентрация взвешенных веществ в атмосферном воздухе Новосибирска превышает Предельно Допустимые Концентрации. Если ПДК – 0,15 мг/м³, то в 2004 году было 0,26 мг/м³, в 2005 г. – 0,21 мг/м³, а в 2006г. – 0,24 мг/м³. В центре столицы Эстонии Таллине, зарегистрирована концентрация тонкой пыли
до 0,07 мг/м 3 . В Англии воздуху городов, в которых жилые кварталы с каминным отоплением сочетаются с крупными промышленными предприятиями, свойственно пылесодержание до 0,5 мг/м 3 , В США концентрация пыли в воздухе достигла 1,044 мг/м 3 , В ФРГ наибольшая концентрация пыли отмечалась в городах Рура - до
0,7 мг/м 3 . Основную опасность для человеческого организма представляют именно частицы размером от десятых долей микрометра до 10 и в особенности до 5 мкм. Структура пыли бытовых помещений и офисов отличается от атмосферной пыли и пыли производственных помещений и существенно зависит от их отделки и оборудования и мебели размещенных в помещении. |
Подготовил А.Сорокин,
Методы определения запыленности воздуха разделяют на две группы:
С выделением дисперсной фазы из аэрозоля - весовой или массовый (гравиметрический), счетный (кониметрический), радиоизотопный, фотометрический;
Без выделения дисперсной фазы из аэрозоля - фотоэлектрические, оптические, акустические, электрические.
В основу гигиенического нормирования содержания пыли в воздухе рабочей зоны положен весовой метод. Метод основан на протягивании запыленного воздуха через специальный фильтр, задерживающий пылевые частицы. Зная массу фильтра до и после отбора пробы, а также количество отфильтрованного воздуха, рассчитывают содержание пыли в единице объема воздуха.
Суть счетного способа состоит в следующем: проводится отбор определенного объема запыленного воздуха, из которого частички пыли осаждаются на специальный мембранный фильтр. Послечего проводится подсчет числа пылинок, исследуется их форма и дисперсность под микроскопом. Концентрация пыли при счетном методе выражается числом пылинок в 1 см 3 воздуха.
Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли основан на свойстве радиоактивного излучения (обычно α-излучения) поглощаться частицами пыли. Концентрацию пыли определяют по степени ослабления радиоактивного излучения при прохождении через слой накопленной пыли.
Министерством здравоохранения и социального развития утверждены нормативные документы по определению содержания пыли:
МУ № 4436-87 «Измерение концентраций аэрозолей преимущественно фиброгенного действия»;
МУ № 4945-88 «Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы)».
Измерение запыленности весовым (гравиметрическим) методом
При измерениях концентрации пыли предварительно взвешенный «чистый» фильтр АФА-ВП-20 (АФА-ВП-10) закрепляют в патроне (аллонже), который соединяют шлангом с аспиратором ПУ-3Э и протягивают через фильтр такое количество воздуха, чтобы навеска уловленной пыли составляла от 1,0 до 50,0 мг (для АФА-ВП-10 от 0,5 до 25,0 мг).
Аспирационный фильтр аналитический (АФА) изготавливают из фильтровальной ткани ФПП-15, имеющей заряд статического электричества. Применение аналитических фильтров типа АФА позволяет анализировать воздушную среду с высокой степенью точности. Они обладают высокой задерживающей способностью, малым аэродинамическим сопротивлением потоку воздуха, большой пропускной способностью (до 100 л/мин), небольшой массой, малой гигроскопичностью, возможностью определять концентрацию пыли независимо от ее физических и химических свойств. Для удобства обращения края фильтров опрессовывают и помещают в защитные обоймы (рис. 2).
Рис. 2. Фильтр типа АФА
1 – фильтрационный материал; 2 – защитная обойма
Для отбора проб используются аспираторы. Методы и аппаратура, используемые для определения концентрации пыли, должны обеспечивать определение величины концентрации пыли на уровне 0,3 ПДК с относительной стандартной погрешностью, не превышающей ±40% при 95% вероятности. При этом для всех видов пробоотборников относительная стандартная ошибка определения пыли науровне ПДК не должна превышать ±25%. Для отбора проб рекомендуется использовать фильтры АФА-ВП-10, 20, АФА-ДП-3.
После просасывания запыленного воздуха фильтр извлекают из аллонжа, повторно взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг и определяют массу навески пыли ΔР на фильтре по разности масс «чистого» и «грязного» фильтров.
Концентрация пыли при рабочих условиях:
,
мг/м 3 (1)
где ΔР = Р к – Р н – масса уловленной фильтром пыли, мг; Р н и Р к – масса фильтра АФА соответственно до и после аспирации, мг;V зам – объем воздуха, из которого выделили пыль на фильтре, м 3 .
Одновременно с отбором проб воздуха на запыленность измеряют температуру (T, 0 С) и давление воздуха (В, мм рт. ст.) для приведения объема воздуха при рабочих условияхV зам, из которого выделили пыль на фильтре, к стандартным условиям (760 мм рт. ст. и 20 0 С):
,
м 3 (2)
Тогда концентрация пыли в воздухе при стандартных условиях:
,
мг/м 3 (3)
Результаты измерений и расчетов используют для санитарно-гигиенической оценки воздуха рабочей зоны по пылевому фактору, соотнося с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), а также для определения эффективности способов и средств борьбы с пылью.
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.
Воздух протягивается 1 минуту по 20 л/мин. Вес фильтра до взятия пробы 707,40 мг. , после отбора пробы - 708,3 мг. Температура воздуха в помещении 22°С, атмосферное давление 680 мм.рт.ст.
1. Объем воздуха, протянутого через фильтр, приведем к нормальным условиям:
2. Концентрация пыли в воздухе:
После расчета концентрации пыли в воздухе произвести гигиеническую оценку запыленности воздушной среды путем сопоставления с требованиями СН-245-71 о предельно допустимых концентрациях пыли в воздухе.
Цель работы.
Применяемые приборы и оборудование.
- 3. Протокол измерений (см табл. 4), расчет концентрации пыли по приведенным формулам, определение дисперсности пыли (см. табл. 4).
- 4. Выводы: гигиеническая оценка запыленности воздуха и рекомендации по улучшению состояния воздушной среды.
Контрольные вопросы
запыленность воздух концентрация проба
Классификация пыли по различным признакам.
Гигиеническая оценка запыленности воздуха.
Воздействие пыли, на организм человека.
Профессиональные заболевания, вызываемые воздействием пыли.
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Классификация вредных веществ по степени воздействия.
Предельно допустимые концентрации вредных выбросов.
Методы определения запыленности.
9. Устройство приборов для определения концентрации пыли.
Приборы, применяемые при счетном методе анализа запыленности.
Правила отбора проб для определения запыленности.
