Пил у повітрі. Вимірювання запиленості. Визначення запиленості повітря виробничих приміщень та робочих зон Підрахунок середньодобової концентрації пилу у повітрі
Виробничим пилом називаються перебувають у зваженому стані повітря робочої зони тверді 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 освіти розрізняють п'щй (аерозолі) дезінтеграції та кяїденсації. Перші; є слідст
ним виробничих операцій, пов'язаних з руйнуванням або подрібненням твердих матеріалів та транспортуванням сипучих речовин. Другий шлях утворення пилу - виникнення твердих частинок у повітрі внаслідок охолодження або конденсації парів металів або неметалів, що виділяються за високотемпературних процесів.
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 дакання – бронхіт, пневмоконіоз або розвиток загальних реакцій (інтоксикація, алергія). Деякі пилу мають канцерогенні властивості. Дія Пили 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)6 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 її затримується до 60-70%, але роль її у розвитку пилових уражень не є вирішальною, оскільки невелика її загальна маса.
Шкідлива дія пилу визначається також іншими її властивостями: розчинністю, формою частинок, їх твердістю, структурою, адсорбційними властивостями, електрозарядженням. 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 запобігання 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 з вторинним пилоутворенням, тобто. надходженням у повітря вже осілого пилу, використовують вологі методи прибирання, іонізацію повітря та ін.
У випадках, коли не вдається знизити запиленість повітря в 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. ,
Необхідність суворого здійснення ГДК вимагає систематичного контролю за фактичним вмістом пилу в повітрі робочої зони виробничого приміщення.
До автоматичних приладів визначення концентрації пилу відносяться серійно випускаються промисловістю ІЗВ-1, ІЗВ-3 (вимірювач запиленості повітря), ПРИЗ-1 (переносний радіоізотопний вимірник запиленості), ІКП-1 (вимірювач концентрації пилу) та ін.
Вентиляція виробничих приміщень
Вентиляція- це комплекс взаємозалежних процесів, створених до створення організованого повітрообміну, тобто. видалення з виробничого приміщення забрудненого або перегрітого (охолодженого) повітря та подачі замість; його чистого та охолодженого (нагрітого) повітря, що дозволяє створити в робочій зоні сприятливі умови повітряного середовища.
Системи промислової вентиляції поділяються на механічну (див. рис.6.5) і природну. Можливе поєднання цих двох видів вентиляції (змішана вентиляція) у різних варіантах. " " " V
У першому випадку повітрообмін здійснюється за допомогою спеціальних спонукачів руху - вентиляторів, у другому -
за рахунок різниці питомої ваги повітря зовні і всередині виробничого приміщення, а також за рахунок вітрового підпору (тиску від вітрових навантажень). За місцем дії розрізняють обшеобменнуюсистему вентиляції, що здійснює повітрообмін в масштабах всього виробничого приміщення, і місцеву, при якій повітрообмін організується в масштабах лише робочої зони. Специфічною характеристикою загальнообмінних систем вентиляції є кратність повітрообміну:
к=у/в пом,
де V - обсяг вентиляційного повітря, м 3 /год; V n 0 M - обсяг приміщення, м 3 .
Загальнообмінні системи можуть бути припливними (організується тільки приплив, а витяжка відбувається природним шляхом через підвищення тиску в приміщенні), витяжними (організується тільки витяжка, а приплив відбувається шляхом підсмоктування повітря ззовні через його розрядженість у приміщенні) і припливновитяжними (організується як приплив, і витяжка). Приточновитяжна природна вентиляція називається аерацією. Місцеві системи можуть бути витяжними та припливними.
Основні вимоги до систем вентиляції:
відповідність кількості приточного повітря кількості видаляється. Слід мати на увазі, що у випадку розміщення поруч двох ділянок, на одній з яких є шкідливі виділення, на цій ділянці створюють невелике розрідження, для чого видаляють повітря більше, ніж подають, а на ділянці, де немає шкідливих виділень, - навпаки . Підвищення тиску на «чистій» ділянці по відношенню до суміжного виключає проникнення в нього шкідливих парів, газів та пилів;
припливні та витяжні системи вентиляції повинні бути правильно розміщені. Видалення повітря проводиться із зони із найбільшим забрудненням, подача - до зон з найменшим забрудненням.
Висота розташування повітроприймальних та повітророзподільних пристроїв визначається співвідношенням щільності повітря в приміщенні та щільності речовини, що його забруднює. При важких забрудненнях повітря видаляється з нижньої частини приміщення, при легенях – з верхньої.
Системи вентиляції повинні забезпечити необхідну чистоту повітря та мікроклімат у робочій зоні, бути електро-, пожежо- та вибухобезпечними, прості за пристроєм, надійні в експлуатації та ефективні, а також не повинні бути джерелом шуму вібрації. .Мал. 6.5.
Механічна вентиляція: а – припливна;
для очищення повітря, що забирається від домішок, калорифера
Відцентрового вентилятора (5) та припливних пристроїв (6) (отвори у повітроводах, припливні насадки тощо).
Установки витяжної системи вентиляції (рис. 6.56) складаються з витяжних пристроїв (7) (отвори у повітроводах, витяжні насадки), вентилятора (5Х повітроводів (2), пристрої для очищення повітря від пилу та газів (8) та пристроїв для викиду повітря ( 9).
Установки припливно-витяжної системи вентиляції (рис. 6.5в) є замкнутими системами повітрообміну. Повітря, що відсмоктується з приміщення (10) витяжною вентиляцією, частково або повністю вдруге подається до цього приміщення через припливну систему, з'єднану з витяжною системою повітроводом (11). При зміні якісного складу повітря в замкнутій системі подається або викидається за допомогою
клапанів (12).
У виробничих цехах промислових підприємств найбільш поширені загальнообмінні системи припливно-витяжної вентиляції, призначені для видалення з перемі-
щень шкідливих парів, газів, пилу, надмірної вологості або доведена концентрацій зазначених шкідливих речовин до пре-; дельно допустимих норм. . ,
До виробничих приміщень можуть надходити одночасно кілька шкідливих речовин. І тут повітрообмін; розраховують по кожному з них. Якщо речовини, що виділяються, діють на організм людини односпрямовано, то розраховані обсяги повітря підсумовують. .
" гРозрахований обсяг повітря слід подавати підігрітим до робочої зони приміщення, а забруднене повітря - видаляти від місць виділення шкідливостей із верхньої зони приміщення.
Об'єм повітря (м 3 /год), який потрібний для видалення з приміщення вуглекислоти, визначають за формулою:
L=G/(x 2 -х,)у
де G- кількість вуглекислоти, що виділяється у приміщенні, г/год або л/год; хi- Концентрація вуглекислоти в зовнішньому повітрі; х 2 - Концентрація вуглекислоти в повітрі робочої зони, г/м 3 або л/м 3 . Об'єм повітря (м^ч), який потрібний для видалення з приміщення шкідливих пар, газів та пилу, визначають за формулою; :
■ ^1=с/(с^-с^; : ■- 1 " ■" ■ ;
де G- кількість газів, пари та пилу, що виділяються в приміщенні, м 3 /год; з 2 - гранично допустима концентрація газу, пари або нилі у повітрі робочої зони, мг/м 3 ; c t - Концентрація зазначених шкідливостей у зовнішньому (припливному) повітрі, мг/м 3 . ;
< Объем воздуха (м 3 /ч), который требуется для удаления из? но- Мещения вдагодабытков^ определяют по формуле: : ;
* 1 = З/р.(
де G- кількість вологи, що випаровується у приміщенні, г/год; р - щільність повітря в приміщенні, кг/м3; d 2 - вміст вмісту повітря, що видаляється з приміщення, г/кг сухого повітря; d t - вологість вмісту припливного повітря г/кг сухого повітря.
Об'єм повітря (м 3 /год), який потрібний для видалення з приміщення надлишкової теплоти, визначають за формулою:
L ~ Озб IСp(t ebt m~t n pum) > "
де Qms - кількість надлишкової теплоти, що надходить у приміщення, Вт; З -питома теплоємність повітря, Дж/(кгК); р- щільність повітря в приміщенні, кг/м3; team - температура повітря у витяжній системі, °З;tnpum- Температура припливного повітря, *С. ■■■■ -■ .
- ■ ■ ■
Практичне застосування наведених відповідно до СНиП 2-04.05-86 розрахунків проілюструємо на конкретних прикладах. х Приклад! У приміщенні для короткочасного перебування людей Зібралося Н - 50 осіб. Об'єм приміщення V = 1000 м. Визначити, через який час після початку зборів необхідно включити припливно-витяжну вентиляцію, якщо кількість С0 2 q=23 л/год, що виділяється однією людиною, в зовнішньому повітрі
, = 0,6 л/м3. 2 У(х
-х,)
. . .% ....
де G■■■■- ■■G’ ■ ^
кількість С0 2 , що виділяється людьми, ( 2- 0, 6)
G = JVд = 50-23 = 1150л / год, 1000<ин
1150 ... . ...... ... . ;.
Т=-- --- = 1,21ч=73л
Приклад 2. Визначити необхідний повітрообмін з*<Г кВТ; от оборудования 0,2 на 1 кВт мощности
побутів тепла у складальному цеху для теплого періоду року. Загальна потужність устаткування цеху Н 0 б 0р = 120 кВт. Кількість працюючих – 40 осіб. Об'єм приміщення 2000 м 3 . Температура припливного повітря t npHT = +22,3 ° С, вологість j = 84%. Тепло сонячної радиації становить 9 кВт. (Q cp). Питома теплоємність сухого повітря" С = 0,237 Вт / кг; щільність припливного повітря р = 1,13 Кг / м 3; температура витяжного повітря t BKT = 25,3 "С. Прийняти кількість тепла, що виділяється однією людиною, 0,11
, ,. ^ QuafiJ^Р^вит- ^прит)„ «<&л^ р
+&**":+fi^v^(u.-w
Кількість тепла від людей, кВт,
^^“=0,116x40 = 4,64
Кількість тепла від обладнання, кВт,36 ° 6 ° Qu P
= 120х 0,2 = 24
Необхідний повітрообмін, м 3 /год,
0,237-1,13(25,3-22,3)
£= (4,63+ 24+9)-100 _ 44280
За допомогою кондиціонування повітря у закритих приміщеннях та спорудах можна підтримувати необхідну температуру, вологість, газовий та іонний склад, наявність запахів повітряного середовища, а також швидкість руху повітря. Зазвичай у громадських та виробничих будинках потрібно підтримувати лише частину зазначених параметрів повітряного середовища. Система кондиціювання повітря включає комплекс технічних засобів, що здійснюють необхідну обробку повітря (фільтрацію, підігрів, охолодження, осушення і зволоження), транспортування його і розподіл в обслуговуваних приміщеннях, пристрої для глушіння шуму, що викликається роботою обладнання, джерела тепло- і холодопостачання , засоби автоматичного регулювання, контролю та управління, а також допоміжне обладнання. Пристрій, в якому здійснюється необхідна тепловологісна обробка повітря та його очищення, називається установкою кондиціонування повітря, або кондиціонером.
Кондиціювання повітря забезпечує в приміщенні необхідний мікроклімат для нормального перебігу технологічного процесу або створення умов комфорту. ■
Опалення
Опалення передбачає підтримку у всіх виробничих будівлях та спорудах (включаючи кабіни кранівників, приміщення пультів управління та інші ізольовані приміщення, постійні робочі місця та робочу зону під час проведення основних та ремонтно-допоміжних робіт) температури, що відповідає встановленим нормам.
Система опалення повинна компенсувати втрати тепла через будівельні огорожі, а також забезпечувати нагрівання проникаючого приміщення холодного повітря при ввезенні та вивезенні, сировини, матеріалів і заготовок, а також самих цих матеріалів.
Опалення влаштовується у випадках, коли втрати тепла перевищують тепловиділення у приміщенні. Залежно від теплоносія системи опалення поділяються на водяні, парові, повітряні та комбіновані.
Системи водяного опалення найбільш прийнятні у санітарно-гігієнічному відношенні та поділяються на системи з нагріванням води до 100°С та вище iOO°C(перегріта вода).
Вода до системи опалення подається або від власної котельні підприємства, або від районної або міської котельні або ТЕЦ.
Система парового опалення є доцільною на підприємствах, де пара використовується для технологічного процесу. Нагрівальні прилади парового опалення мають високу температуру, що спричиняє підгоряння п'яти. Як нагрівальні прилади застосовують радіатори, ребристі труби і регістри з гладких труб,
У виробничих приміщеннях зі значним виділенням тепла встановлюються прилади з гдадким поверхнями, що допускають їх легке очищення. Ребристі батареї в таких приміщеннях не застосовують, так як осілий пил внаслідок нагрівання буде пригорати* видаючи запах гару. Пил при високому нагріванні може бути небезпечним через можливість займання. Температура теплоносія при опаленні місцевими та нагрівальними приладами не повинна перевищувати: для гарячої води - 150°С, водяної пари - 130 0 С. *: » ; . :
Повітряна система опалення,характерна тим, що повітря, що подається в приміщення, попередньо нагрівається в калориферах (водяних, парових або електрокалориферах).
Залежно від розташування та влаштування системи повітряного опалення бувають центральними та місцевими. У центральних системах, які часто поєднуються з припливними вентиляційними системами, нагріте повітря подається за системою повітроводів.
Місцева система повітряного опалення являє собою пристрій, в якому повітронагрівач і вентилятор поєднані в одному агрегаті, що встановлюється в приміщенні, що опалюється.
Теплоносій може бути отриманий від центрального водяного або парового опалення. Можливе застосування електричного автономного нагріву. .
В адміністративно-побутових приміщеннях часто застосовується панельне опалення, яке працює в результаті віддачі тепла від будівельних конструкцій, в яких прокладені труби з теплоносієм, що циркулює в них.
Існує безліч галузевих документів, що описує пилову обстановку в приміщенні. Це СНІПи, ГОСТИ і розглядають вони її зі своїх професійних точок зору. Але ніде в них немає цифр, що обмежують вміст пилу в побутових та офісних приміщеннях. Це викликано в першу чергу тим, що в обробці приміщеннях цих категорій використовуються різні матеріали. А саме від застосовуваних оздоблювальних матеріалів, матеріалів застосовуваних в обладнанні приміщень та конструкції приміщень (вентиляції та кондиціювання). А встановивши нормативи щодо пилу для побутових та офісних приміщень проектувальники ризикують не вкластися в них.
У 2004 році введено в дію найбільш широкий документ, який визначає нормативи щодо вмісту в повітрі пилу. Це "Міждержавний стандарт ГОСТ ІСО 14644-1-2002, Чисті приміщення та пов'язані з ними контрольовані середовища, Частина 1, Класифікація чистоти повітря".
Ось така довга і нехитра назва. Для нас, у разі цікава табл. 1. із розділу 3.
Раніше існував ГОСТ Р 50776-95, який відрізняється нормуванням вмісту мікроорганізмів (див. табл.1 виділений рожевим кольором стовпець), а значення кількості пилу не округлені.
Враховуючи, що нам потрібні орієнтири по концентрації пилу, дані цих двох ГОСТів зведені в одну таблицю.
Таблиця 1, класи чистоти за зваженими в повітрі частинками для чистих приміщень та чистих зон
| Клас N ІСО (N – класифікаційне число) |
Максимально допустима концентрація частинок, частинок/м 3 з розмірами рівними або великими наступних значень, мкм | МК | |||||
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 1,0 | 5,0 | ||
| Клас 1 ISO | 10 | 2 | нд | нд | нд | нд | нд |
| Клас 2 ISO | 100 | 24 | 10 | 4 | нд | нд | нд |
| Клас 3 ISO | 1000 | 237 | 102 | 35 | 8 | нд | нд |
| Клас 4 ISO | 10000 | 2370 | 1020 | 352 | 83 | нд | нд |
| Клас 5 ISO | 100000 | 23700 | 10200 | 3520 | 832 | 29 | 5 |
| Клас 6 ISO | 1000000 | 237000 | 102000 | 35200 | 8320 | 293 | 50 |
| Клас 7 ISO | НК | НК | НК | 352000 | 83200 | 2930 | 100 |
| Клас 8 ISO | НК | НК | НК | 3520000 | 832000 | 29300 | 500 |
| Клас 9 ISO | НК | НК | НК | 35200000 | 8320000 | 293000 | НК |
| Через невизначеності, що виникають при рахунку частинок, при класифікації слід використовувати значення концентрації, що мають не більше трьох значущих цифр | |||||||
нк - лічильна концентрація частинок даного розміру для даного класу не контролюється,
нд - частинок даного та більшого розміру в повітрі не повинно бути,
МК - гранично допустима кількість мікроорганізмів, шт/м 3
Я поки не знайшов даних, які стосуються категорії з чистоти повітря в побутових та офісних приміщенні. Хоча мені траплялися нормативи для чистих приміщень лікувальних закладів.
І знаючи про жорстке нормування вмісту пилу в повітрі чистих виробничих приміщень, що мають категорію, можна зробити висновок, що класи (категорії) 7, 8, 9 найбільш близькі до офісних (7, 8) та побутових (9) приміщень.
Висновок
Хоча ГОСТ визначає категорію "для чистих приміщень та чистих зон" нас цікавить клас ІСО 9, як (на мій погляд) найбільш близький до побутових приміщень та Клас ІСО 7 та 8 для офісних приміщень обладнаних кондиціюванням та фільтрацією повітря відповідно.
Наведені цифри можуть використовуватися лише як орієнтири під час проведення оціночних розрахунків за повітряними фільтрами електронної та обчислювальної техніки та її експлуатаційних регламентів.
Для точних розрахунків слід застосовувати значення рівнів запиленості, зазначені в паспортах приміщень, де розташована апаратура.
До відомаКількість пилу в атмосферному повітрі може бути різним. У місцевості з суцільним зеленим масивом, над озерами і річками кількість пилу повітря становить менше 1 мг/м 3 , у промислових містах - 3-10 мг/м 3 , у містах з неупорядкованими вулицями - до 20 мг/м 3 . Розміри часток коливаються від 0,02 до 100 мкм. Санітарні норми СРСР-(СН 245-71)обмежують середньодобову гранично допустиму концентрацію нетоксичного пилу їй атмосферному повітрі населених місць 0,15 мг/м 3Однак насправді концентрація пилу часто буває більшою, тому краще виходити з досвідчених даних про ступінь забруднення повітря в конкретному районі. Концентрація завислих речовин в атмосферному повітрі Новосибірська перевищує гранично допустимі концентрації. Якщо ГДК – 0,15 мг/м³, то 2004 року було 0,26 мг/м³, 2005 р. – 0,21 мг/м³, а 2006р. – 0,24 мг/м³. У центрі столиці Естонії Таллінні зареєстрована концентрація тонкого пилу до 0,07 мг/м 3 . В Англії повітрі міст, в яких житлові квартали з камінним опаленням поєднуються з великими промисловими підприємствами, властиво пиловміст до 0,5 мг/м 3 У США концентрація пилу в повітрі досягла 1,044 мг/м 3 У ФРН найбільша концентрація пилу відзначалася у містах Рура - до 0,7 мг/м 3 . Основну небезпеку для людського організму становлять саме частинки розміром від десятих часток мікрометра до 10 і особливо до 5 мкм. Структура пилу побутових приміщень та офісів відрізняється від атмосферного пилу та пилу виробничих приміщень і істотно залежить від їх обробки та обладнання та меблів розміщених у приміщенні. |
Підготував О.Сорокін,
Методи визначення запиленості повітря поділяють на дві групи:
З виділенням дисперсної фази з аерозолю - ваговий або масовий (гравіметричний), лічильний (коніметричний), радіоізотопний, фотометричний;
Без виділення дисперсної фази з аерозолю – фотоелектричні, оптичні, акустичні, електричні.
В основу гігієнічного нормування вмісту пилу в повітрі робочої зони покладено ваговий метод. Метод заснований на протягуванні запиленого повітря через спеціальний фільтр, що затримує частки пилу. Знаючи масу фільтра до та після відбору проби, а також кількість відфільтрованого повітря, розраховують вміст пилу в одиниці об'єму повітря.
Суть лічильного способу полягає в наступному: проводиться відбір певного об'єму запиленого повітря, з якого частинки пилу осідають на спеціальний мембранний фільтр. Після чого проводиться підрахунок числа порошин, досліджується їх форма та дисперсність під мікроскопом. Концентрація пилу при лічильному методі виражається числом порошин в 1 см 3 повітря.
Радіоізотопний метод вимірювання концентрації пилу заснований на властивості радіоактивного випромінювання (зазвичай α-випромінювання) поглинатися частинками пилу. Концентрацію пилу визначають за ступенем ослаблення радіоактивного випромінювання під час проходження через шар накопиченого пилу.
Міністерством охорони здоров'я та соціального розвитку затверджено нормативні документи щодо визначення вмісту пилу:
МУ № 4436-87 «Вимірювання концентрацій аерозолів переважно фіброгенної дії»;
МУ № 4945-88 «Методичні вказівки щодо визначення шкідливих речовин у зварювальному аерозолі (тверда фаза та гази)».
Вимірювання запиленості ваговим (гравіметричним) методом
При вимірюваннях концентрації пилу попередньо зважений «чистий» фільтр АФА-ВП-20 (АФА-ВП-10) закріплюють у патроні (аллонжі), який з'єднують шлангом з аспіратором ПУ-3Е і протягують через фільтр таку кількість повітря, щоб навішування уловленого пилу становило від 1,0 до 50,0 мг (для АФА-ВП-10 від 0,5 до 25,0 мг).
Аспіраційний аналітичний фільтр (АФА) виготовляють з фільтрувальної тканини ФПП-15, що має заряд статичної електрики. Застосування аналітичних фільтрів типу АФА дозволяє аналізувати повітряне середовище із високим ступенем точності. Вони мають високу затримувальну здатність, малий аеродинамічний опір потоку повітря, велику пропускну здатність (до 100 л/хв), невелику масу, малу гігроскопічність, можливість визначати концентрацію пилу незалежно від її фізичних і хімічних властивостей. Для зручності обігу краю фільтрів опресовують і поміщають у захисні обойми (рис. 2).
Мал. 2. Фільтр типу АФА
1 – фільтраційний матеріал; 2 – захисна обойма
Для відбору проб використовують аспіратори. Методи та апаратура, що використовуються для визначення концентрації пилу, повинні забезпечувати визначення величини концентрації пилу на рівні 0,3 ГДК із відносною стандартною похибкою, що не перевищує ±40% при 95% ймовірності. При цьому для всіх видів пробовідбірників відносна стандартна помилка визначення пилу на рівні ГДК не повинна перевищувати ±25%. Для відбору проб рекомендується використовувати АФА-ВП-10, 20, АФА-ДП-3.
Після просмоктування запиленого повітря фільтр вилучають з алонжу, повторно зважують на аналітичних вагах з точністю до 0,1 мг і визначають масу навішування пилу ΔР на фільтрі різницею мас «чистого» і «брудного» фільтрів.
Концентрація пилу за робочих умов:
, мг/м 3 (1)
де ΔР = Р к - Р н - маса уловленого фільтром пилу, мг; Р н і Р к - маса фільтра АФА відповідно до та після аспірації, мг; V заступник- Об'єм повітря, з якого виділили пил на фільтрі, м 3 .
Одночасно з відбором проб повітря на запиленість вимірюють температуру (T, 0 С) і тиск повітря (В, мм рт. ст.) для приведення об'єму повітря за робочих умов V заступник, з якого виділили пил на фільтрі, до стандартних умов (760 мм рт . ст.
, м 3 (2)
Тоді концентрація пилу в повітрі за стандартних умов:
, мг/м 3 (3)
Результати вимірювань та розрахунків використовують для санітарно-гігієнічної оцінки повітря робочої зони за пиловим фактором, співвідносячи з гранично допустимими концентраціями (ГДК), а також для визначення ефективності способів та засобів боротьби з пилом.
Вихідними даними для розрахунку є:
Мінералогічний склад пилу;
Основні властивості пилу - щільність (насипна та справжня), коагуляція, змочуваність, слипання, абразивність, питомий 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 розчинів згідно з 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; летуча 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 | Летуча зола при пилоподібному спалюванні кам'яного вугілля без 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 з 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.
Повітря протягується 1 хвилину по 20 л/хв. Вага фільтра до проби 707,40 мг. , після відбору проби – 708,3 мг. Температура повітря у приміщенні 22°С, атмосферний тиск 680 мм.рт.ст.
1. Об'єм повітря, протягнутого через фільтр, приведемо до нормальних умов:
2. Концентрація пилу у повітрі:
Після розрахунку концентрації пилу в повітрі зробити гігієнічну оцінку запиленості повітряного середовища шляхом зіставлення з вимогами СН-245-71 про гранично допустимі концентрації пилу в повітрі.
Мета роботи.
Прилади та обладнання, що застосовуються.
- 3. Протокол вимірювань (див. табл. 4), розрахунок концентрації пилу за наведеними формулами, визначення дисперсності пилу (див. табл. 4).
- 4. Висновки: гігієнічна оцінка запиленості повітря та рекомендації щодо покращення стану повітряного середовища.
Контрольні питання
запиленість повітря концентрація проба
Класифікація пилу за різними ознаками.
Гігієнічна оцінка запиленості повітря.
Вплив пилу на організм людини.
Професійні захворювання, що спричиняються впливом пилу.
Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин повітря робочої зони.
Класифікація шкідливих речовин за рівнем впливу.
Гранично допустимі концентрації шкідливих викидів.
Методи визначення запиленості.
9. Влаштування приладів для визначення концентрації пилу.
Прилади, що застосовуються при лічильному методі аналізу запиленості.
Правила відбору проб визначення запиленості.
