Волгоградский
Составитель: к.т.н., доцент ВолгПИ В. Е. Субботин
ассистент ВолгПИ А. В. Ильин
Лабораторная работа №3
Исследование запыленности воздушной среды
Методические указания.
Волгоград. политехн. ин-т; сост к.т.н., доцент
ВолгПИ В. Е. Субботин, ассистент ВолгПИ А. В. Ильин
Волгоград, 1989 г. 21 с.
В данной работе излагаются методы исследования запыленности воздушной среды производственных помещений, изучения весового метода анализа запыленности в рабочих зонах и методика расчета общеобменной вентиляции
Печатается по решению ред. – издательского совета Волгоградского политехнического института.
Рецензенты — А. Г. Жирнов, В. А, Лукасик
Волгоградский
политехнический
институт, 1989 г.
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение методики анализа запыленности воздуха в произ-водственных помещениях и расчета воздухообмена.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1) Ознакомление с установкой, применяемой в работе.
2) Проведение анализа запыленности воздуха весовым методом.
3) Сравнение полученных результатов с требованиями санитарных норм
4) Расчет воздухообмена и подбор вентилятора
3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Твердые частицы вещества образуют с воздухом аэрозоли, которые делятся на пыль (размер твердых частиц более 1 мкм) и дым (менее 1 мкм).
Пыль образуется на производстве в результате механического воздействия рабочих органов машин на перерабатываемые материалы (при дроблении и размоле твердых веществ, при просеивании и транспортировке сыпучих материалов, приготовлении формовочных земель, обработке изделий абразивными инструментами и т.д.). В условиях производства может возникать и вторичное пылеобразование, например, при уборке помещений, движении людей и т.п.
По характеру воздействия на организм человека пыль может быть раздражающей и токсичной. Раздражающие пыли вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, оседают в легких, практически не попадая в круг кровообращения, вследствие плохой растворимости в биологических средах (крови, лимфе). К ним относятся пыли металлов (чугунная, железная, медная, алюминевая и др.), минеральная пыль (асбестовая, кварцевая, угольная, наждачная), древесная, пластмассовая и др. Длительное вдыхание пыли может привести к хроническим заболеваниям легких — пневмокониозам, которые ведут к ограничению дыхательной поверхности легких и изменениям во всем организме человека. Наиболее тяжелым из них является силикоз, возникающий при попадании в легкие пыли, содержащей двуокись кремня.
Токсичные пыли свинца, ртути, мышьяка и т.п., растворяясь в биологических средах, действуют как введенный в организм яд и вызывают его отравление.
Вредное воздействие пыли на организм человека зависит от количества вдыхаемой пыли, от степени дисперсности, т.е. размеров пылинок, формы пылинок и от химического состава пыли.
Количество вдыхаемой пыли зависит от степени запыленности помещения, поэтому весьма важным в деле охраны труда работающих является соблюдение требований санитарных норм (предельно допустимых концентраций пыли в воздухе производственных помещений), утвержденных Министерством здравоохранения СССР и приведенных в СН 245-71 и в ГОСТ 12.1.005-76 ССБТ «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические нормы».
Чем меньше пылинки, тем они опаснее для человека. Особенно опасны пылинки размером от1 до 10 микрон, т.к. они могут глубоко проникать в легкие. Более крупные пылинки задерживаются слизистой оболочкой верхних дыхательных путей, а более мелкие — выдыхаются.
По форме наиболее опасны пылинки с острыми зазубренными краями и игольчатые (асбест, стекло и стекловолокно, металлы).
Пыль способна адсорбировать из воздуха некоторые ядовитые газы, благодаря чему нетоксичная пыль может стать токсичной, например, угольная пыль и сажа могут адсорбировать окись углерода.
Пыль может обладать электрическим зарядом, который облегчает ее осаждение в легкие, т.е. увеличивает количество задерживающейся в организме пыли.
Пути снижения запыленности воздуха на производстве следующие:
1) рационализация технологического процесса (отказ от применения пылящих материалов, обработка пылящих материалов во влажном состоянии и пр.);
2) автоматизация и механизация процессов, сопровождающихся выделением пыли;
3) герметизация или изоляция пылящего оборудования, а также работа оборудования под вакуумом;
4) устройство местных вентиляционных отсосов, вытяжной или приточно-вытяжной вентиляции.
При работе в сильно запыленных помещениях надлежит пользоваться защитными средствами: респираторами (маска со специальными противопыльными фильтрами), кислородно-изолирующими приборами, устройствами, подающими свежий воздух для дыхания извне, а также противопыльными очками и спецодеждой.
Кроме вредного действия на организм человека, пыль повышает износ оборудования (главным образом, трущихся частей), увеличивает брак продукции. При определенном содержании горючих пылей в воздухе могут образовываться взрыво- и пожароопасные смеси.
Для оценки запыленности данного помещения необходимо знать вес пыли и количество пылинок в единице объема воздуха, качественный состав пыли — растворимость, а также форму пылинок.
Исследование пыли проводится следующими методами: весовым. счетным, фотометрическим и электрофотометрическим.
Весовой (гравиметрический) метод служит для определения веса пыли, содержащейся в единице объема воздуха, путем просасывания через специальный фильтр некоторого объема запыленного воздуха.
Счетный метод (кониметрический) служит для определения числа пылинок, находящихся в единице объема воздуха. Подсчет пылинок производится с помощью микроскопа, для чего пыль, содержащаяся в известном объеме воздуха, предварительно осаждается на предметное стекло, одновременно с подсчетом, выявляются размер и форма пылинок.
Фотометрический метод основан на изменении интенсивности света, проходящего через запыленную среду.
Электрофотометрический метод основан на способности пылинок переносить электрические заряды и оседать на электроде.
В настоящей работе изучается весовой метод определения запыленности воздуха в рабочей зоне производственных помещений.
Расчет весовой концентрации пыли производится по формуле:
c = g / V , мг/м3 (3.1.)
где g — вес пыли, осевшей на фильтре, мг;
V— объем воздуха, протянутого через фильтр, м3
Вес пыли, осевшей на фильтре, определяется следующим образом:
g = g2 – g1 , мг (3.2.)
где g1 — вес фильтра до анализа, мг;
g2 — вес фильтра после анализа, мг.
Объем воздуха, протянутого через фильтр, равен:
V = q*t , м3 (3.3.)
где q — расход воздуха, определяемый по ротаметру, м3/мин;
t — время анализа, мин.
Учитывая, что ПДК пыли по санитарным нормам определены в нормальных метеорологических условиях, т.е. при температуре 200С и давлением 760 мм.рт.ст., то для сравнения фактической концентрации пыли с ПДК ее необходимо привести к нормальным условиям.
Концентрация пыли при нормальных условиях:
сн.у. = g / Vн.у. , мг/м3 (3.4.)
где Vн.у. — объем воздуха, протянутого через фильтр, приведенный к нормальным условиям, м3.
Vн.у. = 293*V*B / (760(273+t)) (3.5.)
где В — барометрическое давление в месте анализа, мм.рт.ст.;
t — температура воздуха в месте анализа, 0С.
Продолжительность времени отбора пыли зависит от степени запыленности воздуха.
Для помещений с выделениями вредных паров, газов и других вредных примесей расчет воздухообмена ведется по количеству вредностей, поступающих в рабочую зону, из условия разбавления их ниже ПДК.
Количество удаляемого или подаваемого в помещение воздуха определяется по формуле:
L = G / (Cg - Co) , м3/ч (3.6.)
где G — количество вредного вещества, выделяющееся в рабочее помещение, мг/ч;
Cg — ПДК вредных примесей в воздухе помещений, мг/м3;
Co — концентрация вредных примесей в подаваемом в помещение “чистом” воздухе, мг/м3.
Содержание вредных примесей в подаваемом в помещение «чистом» воздухе образуется за счет выброса в воздушный бассейн предприятия технологических и вентиляционных вредностей и не должно превышать 30% ПДК (СО £ 0.3Сg). В случае превышения этой концентрации требуется специальная очистка.
Количество вредного вещества, выделяющегося в рабочее помещение, определяется по формуле:
G = 60*Vn*c / t , мг/ч (3.7.)
где Vn — объем производственного помещения, м3;
С — концентрация вредного вещества, определенная экспериментально, мг/м3;
t — время проведения анализа, мин.
В тех случаях, когда количество выделяемых вредностей невелико или трудноопределимо, расчет воздухообмена может быть произведен по кратности. Кратностью воздухообмена называется число, показывающее сколько раз в течение часа произойдет полная смена воздушной среды в помещении, и определяется по формуле:
n = L / Vn ,1/ч (3.8.)
При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия расчет общеобменной вентиляции выполняют путем суммирования количеств воздуха, необходимого для каждого вещества до его ПДК (Сg)/ Допустимыми следует считать такие концентрации (С) вредных ыеществ, которые отвечают формуле:
С1 / Сg1 + С2 / Сg2 + … + Сn / Сgn £ 1 (3.9.)
При одновременном выделении в воздух помещения нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным характером действия, количество воздуха при расчете общеобменной вентиляции допускается принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача наибольшего количества приточного воздуха.
По найденному значению количества удаляемого или подаваемого в помещение воздуха L производят подбор вентиляторов.
Центробежные и осевые вентиляторы подбирают по аэродинамическим характеристикам и техническим данным, приведенным в справочной литературе. Аэродинамические характеристики в графической форме выражают зависимость производительности Q (м3/ ч) от полного давления Р (кгс/см2).
4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
4.1. Оборудование и приборы
1) Установка для создания и определения запыленности воздуха типа ОТ-1.
2) Весы аналитические.
3) Барометр-анероид.
4) Термометр.
5) Секундомер.
6) Бумажный фильтр.
Установка типа ОТ-1 предназначена для создания запыленности воздуха и последующего определения запыленности весовым методом (рис. 4.1.).
 |
Рис. 4.1. Установка ОТ-1.
Установка состоит из пылевой камеры 1, служащей для имитации производственного помещения с запыленным воздухом и приборного отсека 2. Внутри камеры размещен дозатор пыли, снабженный ручкой 3. Пыль в камере приводится во взвешенное состояние с помощью вентилятора. Для взятия пробы воздуха на передней стенке камеры имеется отверстие, которое в нерабочем положении закрыто пробкой 4. Для пропускания воздуха через фильтр, вложенный в патрон (фильтродержатель) 5, служит резиновый шланг 6, один конец которого соединен с патроном, а другой — с одним из четырех штуцеров 7, расположенных на передней стенке приборного отсека. Там же смонтирован аспиратор, включающий четыре ротаметра 8, служащих для измерения расхода воздуха. Показания ротаметра отличают по делению шкалы, напротив которого устанавливается верхняя поверхность поплавка. Скорость просасывания воздуха регулируют кранами 9, смонтированными над ротаметрами. Включение установки производится с помощью трех тумблеров 10, размещенных в нижней части панели приборного отсека.
4.2. Техника безопасности
1) Включение установки в электросеть производить, убедившись, что установка заземлена.
2) Перед включением установки проверить состояние электрошнура, розетки и вилки.
3) Включение установки производить в сеть напряжением 220 В.
4) Включать пылевую камеру только в том случае, когда резиновый шланг одет на фльтродержатель и соединен с одним из ротаметров установки.
5) Фильтры класть и снимать с левой чашки весов только тогда, когда весы находятся в нерабочем состоянии.
5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Проверить работу установки ОТ-1 и отрегулировать ее соответствующим краном и ротаметром на скорость просасывания 3 л/мин, для чего выполнить следующее:
1) вставить использованный фильтр в крышку патрона-фильтродержателя так, чтобы в прорези крышки находилась ручка фильтра, а затем зажать фильтр, навинчивая крышку на патрон;
2) вынуть пробку из отверстия в месте отбора пробы воздуха и вставить в него патрон с фильтром;
3) проверить надежность соединения резинового шланга с патроном-фильтродержателем и штуцером на панели приборного отсека;
4) подключить установку к электросети, вставив вилку в розетку, а затем включить воздуходувку включением трех тумблеров одновременно;
5) отрегулировать краном скорость просасывания воздуха через фильтр так, чтобы верхняя поверхность поплавка находилась на отметке шкалы, соответствующей 3 л/мин;
6) выключить все три тумблера и вынуть использованный фильтр из патрона.
Задание1. Провести анализ запыленности воздушной среды в пылевой камере установки ОТ-1, имитирующей производственное помещение, для чего:
1) взять неиспользованный чистый фильтр, взвесить его на аналитических весах с точностью до 0.1 мг, вес занести в таблицу 5.1.;
2) вставить фильтр в патрон, а затем патрон с фильтром — в воздухозаборное отверстие пылевой камеры;
3) включит одновременно три тумблера и секундомер;
4) время анализа рекомендуется брать 5-10 мин. (во время отбора пыли необходимо следить, чтобы показание ротаметра было постоянным в течение всего времени проведения анализа);
5) по истечении времени анализа выключить все три тумблера, извлечь фильтр с осевшей на него пылью из патрона и взвесить его;
6) измерить температуру воздуха в 0С и барометрическое давление в Па (при переводе Па в мм.рт.ст. необходимо помнить, что 1 мм.рт.ст. равен 133.322 Па);
7) измеренные значения веса фильтра, температуры и давления занести в таблицу 5.1.;
8) по формулам (3.2.), (3.3.), (3.4.), (3.5.) произвести расчет концентрации пыли в воздушной среде пылевой камеры, имитирующей производственное помещение, при нормальных условиях;
9) сравнить полученную концентрацию пыли с ПДК по санитарным нормам (приложение 2, таблица П.2.1.) и сделать выводы о запыленности помещения (данные о производственной пыли взять по указанию преподавателя).
Таблица 5.1.