Подсчет среднесуточной концентрации пыли в воздухе. Определение запыленности воздуха производственных помещений и рабочих зон. Методики определения пыли в воздухе

ОЦЕНКА ЗАПЫЛЁННОСТИ ВОЗДУХА УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ И ЕГО ТЕРРИТОРИИ

Шатилов Евгений

2 курс, ПУ № 60, г. Канск

Хартонен Марина Николаевна

научный руководитель, педагог второй категории, преподаватель химии, биологии, мастер п/о, профессиональное училище № 60. г. Канск

Фомина Снежанна Валерьевна

научный руководитель, педагог высшей категории, преподаватель физической культуры, руководитель физического воспитания ПУ № 60, г. Канск

Введение

Современная экология - это наука, познающая основы устойчивости жизни на всех уровнях ее организации. Экология является научной основой грамотных взаимоотношений общества и природы, рационального использования природных богатств, и тем самым - поддержания на Земле человечества. Одна из острых глобальных экологических проблем - проблема загрязнения окружающей среды, и, в частности, атмосферы .

Цель: Экспериментальное изучение оценки запылённости воздуха учебного заведения и его территории.

Задачи: Изучение особенностей функционирования городских экосистем;

Изучение видов загрязнения;

Анализ запылённости воздуха в учебном заведении и на его территории

Объект: Учебное заведение профессионального училища № 60 г. Канска Красноярского края и его территория

Предмет: Листья деревьев и учебные помещения училища

Особенности городских экосистем.

Характерными чертами современного этапа общественного развития являются быстрый рост городов и увеличение числа проживающих в них людей. Процесс роста городов, городского населения, повышения роли городов, широкого распространения городского образа жизни называется урбанизацией (от лат. Urbos - город). Изучением городской среды, ее основных компонентов и факторов, влияющих на них, истории формирования занимается новая научная область знания - урбоэкология, или экология города. Урбосистемы - это системы открытые, вероятностные, управляемые. Важной особенностью урбосистем является их антропоцентризм . Известный эколог Н.Ф. Реймерс писал: «Необходимо повернуться к человеку и спасать Землю от собственного усердия. Сменилась сама цель развития. Еще недавно казалось, что достаточно человека прокормить и сделать богатым. Сейчас же выяснилось, чтобы жить долго и не болеть этого мало. Нужна еще благоприятная среда жизни . Обращение к человеку привело к новой форме антропоцентризма - антропоцентризму. Наконец последний, и наиважнейший компонент урбосистемы - население в результате активной преобразующей деятельности человечества возникла новая экологическая среда с высокой концентрацией антропогенных факторов. Одна из острых проблем таких урбоценозов - загрязнение окружающей среды .

Загрязнение как одна из проблем урбоэкосистемы.

Виды загрязнений.

По определению одного из ведущих экологов России Н.Ф. Реймерса, загрязнение окружающей среды - это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических факторов, или превышение естественного уровня содержания данных факторов в среде, приводящих к негативным последствиям. Виды загрязнений многообразны . Т.В. Стадницкий и А.И. Родионов выделяют следующие виды загрязнений экосистемы: параметрическое, биоценотическое, стациально-деструктивное. ингредиентное.

Загрязнение пылью как негативный экологический фактор.

Запыленность воздуха - важнейший экологический фактор, сопровождающий нас повсюду. Пыль - мелкие твёрдые тела органического или минерального происхождения. Безвредной пыли не существует. Экологическая опасность пыли для человека определяется её природой и концентрацией в воздухе. Пыль можно подразделить на две большие группы: мелкодисперсную, крупнодисперсную. Очень важно уметь оценивать качество воздуха по содержанию в нем пыли и представлять ее экологическую опасность . Поэтому я решил изучить запыленность воздуха на территории учебного заведения и в помещениях нашего училища

Практическая часть.

Изучение степени запыленности воздуха в различных местах учебного заведения

Для выполнения работы мне потребовалась прозрачная клейкая пленка.

Мною были собраны листья в разных участках учебного заведения и на разной высоте:

Таблица 1.

Места сбора образцов

К поверхности листьев мною была приложена клеящаяся прозрачная пленка. Затем пленку снял с листьев вместе со слоем пыли и приклеил её на лист белой бумаг. Отпечатки сравнил между собой. Образцы расположил по степени загрязненности, начиная с наибольшей. Мною были получены следующие результаты:

Таблица 2.

Результаты загрязнённости образцов

Степень загрязненности

№ образца

Таким образом, количество пыли на образцах, собранных около автомагистрали значительно больше, чем на образцах, собранных на участке учебного заведения. А количество пыли на образцах, собранных на высоте 30 см, значительно превышает количество пыли на образцах, взятых на высоте 2 м. По результатам исследования я сделал вывод о важной роли зеленых насаждений в очистке атмосферного воздуха от пыли. Так же мною был проведен эксперимент по определению относительной запыленности воздуха в учебных помещениях. Для выполнения работы мне потребовалась: вода, микроскоп с объективом «Х-8» (восьмикратное увеличение), пипетка, покровные и предметные стекла для микроскопа. На четыре предметных стекла мною были нанесены по 1 капле воды. Предметные стекла на 15 минут установили на высоте 1 м от пола: 1. Предметное стекло № 1 в классе во время перемены, 2. Предметное стекло № 2 в коридоре во время перемены, 3. Предметное стекло № 3 в классе во время урока, 4. Предметное стекло № 4 в коридоре во время урока. Затем накрыл каплю с осевшими на неё пылинками покровным стеклом, приготовив, таким образом, микропрепарат. Микропрепарат поместил на предметный столик микроскопа. Добился такого увеличения, чтобы в поле зрения микроскопа была как можно большая площадь капли. Посчитал количество пылинок в капле и описал их состав: Таблица 3. Результаты исследования пыли Таким образом, относительная запыленность учебных помещений во время перемены значительно больше, чем во время урока. Во время перемены пыли больше в коридорах училища, а во время урока - в классе. Это объясняется местонахождением основного количества учеников . Заключение Загрязнение атмосферного воздуха вызывает у людей большую озабоченность, чем любой другой вид разрушения окружающей среды. Что касается запыленности воздуха нашего училища и на его территории, я считаю, что основными мерами по ее снижению должны стать: 1. уменьшение общей загрязненности атмосферы в городе и в нашем районе; 2. увеличение количества зеленых насаждений на его территории, особенно той ее части, которая граничит с автомагистралью (подсчитано, что один гектар газона связывает 60 тонн пыли ); 3. для уменьшения количества пыли в помещении училища проводить регулярные влажные уборки классов и коридоров; 4. всем обучающимся обязательно иметь сменную обувь в течение всего учебного года. Список литературы: Алексеев С.В. Экология: Учебное пособие для учащихся 10-11 классов. СПБ: СМИО Пресс, 1999. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьёв А.Г. , Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие / Под ред. С.В. Алексеева. - М.: АО МДС, 1996. Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная Экология: Учебник для 10-11 классов. М.: Просвещение, 1998. Радкевич В.А. Экология. - МН.: Выш. шк., 1998. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.,1998. Ситаров В.А., Пустовойтов В.В. Социальная экология. - М.: Издательский центр «Академия», 2000.

Назовите типы искусственных заземлителей.

Выносное и контурное + горизонтальное и вертикальное (условное)

20. Как можно снизить величину сопротивления заземлителя?

Общее сопротивление заземления зависит, как указывалось выше, от сопротивления прилегающих к заземлителю слоев грунта. Поэтому можно добиться снижения сопротивления заземления понижением удельного сопротивления грунта лишь в небольшой области вокруг заземлителя.

Искусственное снижение удельного сопротивления грунта достигается либо химическим путем при помощи электролитов, либо путем укладки заземлителей в котлованы с насыпным углем, коксом, глиной.

Запыленность

1, Что называется пылью?

Пылью называются измельченные частицы твердого вещества, способные в течение некоторого времени находиться в воздухе во взвешенном состоянии.

2. В чем заключается гигиеническая вредность пыли?
Пыль представляет собой гигиеническую вредность, так как она отрицательно влияет на организм человека. Под воздействием пыли могут возникать такие заболевания, как пневмокониозы, экземы, дерматиты, конъюнктивиты и др. Чем мельче пыль, тем она опаснее для человека. Наиболее опасными для человека считаются частицы размером от 0,2 до 7 мкм, которые, попадая в легкие при дыхании, задерживаются в них и, накапливаясь, могут стать причиной заболевания.

Существует три пути проникновения пыли в организм человека: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожу.

3, что такое ПДК вредного вещества?

Преде́льно допусти́мая концентра́ция (ПДК) - утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается такая концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Сущность весового метода определения концентрации пыли.

Сущность метода заключается в том, что определенный объем запыленного воздуха пропускают через высокоэффективный фильтр и по увеличению массы и объему профильтрованного воздуха рассчитывают массовую концентрацию пыли:

5. Каким образом измеряется счетная концентрация пыли?

Сущность его заключается в предварительном выделении пыли из воздуха и осаждении ее на предметных стеклах с последующим подсчетом числа частиц с помощью микроскопа. Разделив определенное расчетом число частиц на объем воздуха, из которого они осаждены, получают счетную концентрацию пыли (частиц/л):

6. Как измеряется объем воздуха, просасываемого через фильтр при весовом методе измерения концентрации пыли?

V0 – объем профильтрованного воздуха, приведенного к нормальным условиям (температуре 0 оС и барометрическому давлению B0 = 760 мм рт. ст.), м3.

где P0, P – барометрическое давление, Па, соответственно при нормальных и рабочих условиях (P0 = 101325 Па, P = B×133,322 Па); Т – температура воздуха в месте отбора пыли, оС; V – объем воздуха, пропущенного через фильтр при температуре Т и давлении В, м3,

где w – объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин;
t – продолжительность отбора пробы, мин.

7. Какие санитарно-технические мероприятия позволяют снижать концентрацию пыли на рабочих местах до уровня ПДК?

7.4. Для снижения запыленности и создания допустимых параметров микроклимата в кабинах машин необходимо уплотнение дверей и окон и использование установок, для очистки, подогрева или охлаждения воздуха.

7.5. Применение в разрезах машин с двигателями внутреннего сгорания без эффективных средств нейтрализации и очистки выхлопных газов не допускается. Нейтрализаторы и средства очистки должны обеспечить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны на уровнях, не превышающих ПДК. Применение этилированного бензина запрещается.

7.6. График движения автомашин не должен допускать их скопление с работающими двигателями на рабочих площадках, уступах, участках дороги. Минимальная дистанция между большегрузными самосвалами (10 т и выше) должна быть не менее 30 м. При организации погрузочных работ следует отдавать предпочтение петлевой схеме подъезда автотранспорта к месту погрузки.

7.7. Горная масса, нагруженная в кузов самосвала, вагон или на транспортерную ленту в теплый период года должна подвергаться орошению. Факел орошения должен перекрывать площадь погрузки.

7.8. Для улучшения воздухообмена в разрезах должны предусматриваться направляющие и защитные аэродинамические устройства, регулирующие естественные потоки воздуха.

7.9. При длительных инверсиях и штилях в случае накопления вредных газов на рабочих местах в застойных зонах разрезов глубиной более 100 м должна предусматриваться искусственная вентиляция с использованием специальных устройств.

7.10. При проектировании, изготовлении или импорте горных, транспортных и других машин следует учитывать возможное их использование в различных климато-географических регионах и горно-геологических зонах страны (наличие: полярного дня и ночи, многолетней мерзлоты, специфики горных пород, сильных ветров, штилей, температурных инверсий, широкого температурного диапазона наружного воздуха от + 40 °С до - 60 °С, длительных туманов), а также содержание токсичных веществ в выхлопных газах, которое должно соответствовать отечественным нормативам.

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 560 мкм. При оценке дисперсности пыли эта область не учитывается.

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.

Исследование запыленности воздуха

Производственных помещений

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех специальностей

Новокузнецк

УДК 658.382.3(07)

Рецензент:

Доктор технических наук, профессор

кафедры технологии и автоматизации кузнечно-штамповочного производства СибГИУ

Перетятько В.Н.

Р24 Исследование запыленности воздуха производственных помещений: Метод. указ./Сост.: И.Г. Шилинговский: СибГИУ, Новокузнецк 2007. – 19 с.

Рассматриваются методы определения запыленности воздуха, приведены схемы устройства аспираторов, пробоотборника, радиационных приборов и правила пользования ими.

Предназначены для студентов всех специальностей.

Лабораторная работа

Исследование запыленности воздуха производственных помещений

Цель работы: ознакомить студентов с основными методами и приборами для измерения концентрации пыли в производственном помещении, а также научить их измерять и оценивать величину концентрации пыли.

Впроцессе выполнения лабораторной работы студенты должны:

– ознакомиться с основными сведениями о производственной пыли, ее источниках иметодах измерения концентрации;

– изучить прибор измерения концентрации пыли;

– провести эксперимент.

Основные сведения о производственной пыли

Производственной пылью называются находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе рабочей зоны твердые частицы размером от нескольких десятков до долей микрона. Пыль принято также называть аэрозолем, имея в виду, что воздух является дисперсной средой, а твердые частицы – дисперсной фазой. Производственную пыль классифицируют по способу образования, происхождения и размерам частиц.

В соответствии со способом образования различают пыли (аэрозоли) дезинтеграции и конденсации. Первые являются следствием производственных операций, связанных с разрушением или измельчением твердых материалов и транспортировкой сыпучих веществ. Второй путь образования пыли – возникновение твердых частиц в воздухе вследствие охлаждения или конденсации паров металлов или неметаллов, выделяющихся при высокотемпературных процессах.

По происхождению различают пыль органическую, неорганическую и смешанную. Характер и выраженность вредного действия зависят, прежде всего, от химического состава пыли, который главным образом определяется ее происхождением. Вдыхание пыли может вызвать поражение органов дыхания – бронхит, пневмокониоз или развитие общих реакций (интоксикация, аллергия). Некоторые пыли обладают канцерогенными свойствами. Действие пыли проявляется в заболеваниях верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз, кожных покровов. Вдыхание пыли может способствовать возникновению пневмоний, туберкулеза, рака легких. Пневмокониозы относятся к числу наиболее распространенных профессиональных заболеваний. Исключительно высокое значение имеет классификация пыли по размеру пылевых частиц (дисперсности): видимая пыль (размер свыше 10 мкм) быстро оседает из воздуха, при вдыхании она задерживается в верхних дыхательных путях и удаляется при кашле, чихании, с мокротой; микроскопическая пыль (0,25 – 10 мкм) более устойчива в воздухе, при вдыхании попадает в альвеолы легких и действует на легочную ткань; ультрамикроскопическая пыль (менее 0,25 мкм), в легких ее задерживается до 60 – 70 %, но роль ее в развитии пылевых поражений не является решающей, так как невелика ее общая масса.

Вредное действие пыли определяется также и другими ее свойствами: растворимостью, формой частиц, их твердостью, структурой, адсорбционными свойствами, электрозаряженнстыо. Например, электрозаряженность пыли влияет на устойчивость аэрозоля; частицы, несущие электрический заряд, в 2 – 3 раза больше задерживаются в дыхательном тракте.

Основным способом борьбы с пылью является предупреждение ее образования и выделения в воздух, где наиболее эффективными являются мероприятия технологического и организационного характера: внедрение непрерывной технологии, механизации работ; герметизация оборудования, пневнотранспортирование, дистанционное управление; замена пылящих материалов влажными, пастообразными, гранулирование; аспирация и др.

Большое значение имеет применение систем искусственной вентиляции, дополняющее основные технологические мероприятия по борьбе с пылью. Для борьбы с вторичным пылеобразованием, т.е. поступлением в воздух уже осевшей пыли, используют влажные методы уборки, ионизации воздуха и др.

В случаях, когда не удается снизить запыленность воздуха в рабочей зоне более радикальными мероприятиями технологического и другого характера, применяются индивидуальные защитные средства различного типа: респираторы, специальные шлемы и скафандры с подачей в них чистого воздуха.

К автоматическим приборам определения концентрации пыли относятся серийно выпускаемые промышленностью ИЗВ-1, ИЗВ-3 (измеритель запыленности воздуха), ПРИЗ-1 (переносной радио-изотопный измеритель запыленности), ИКП-1 (измеритель концентрации пыли) и др.

Необходимость строгого соблюдения ПДК требует систематического контроля за фактическим содержанием пыли в воздухе рабочей зоны производственного помещения.

Предельно-допустимые концентрации пыли

Таблица 1 – Предельно допустимые концентрации пыли

Предельно - допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества – концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 ч или другой продолжительности, но не более 40 ч в неделю, за время всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Определить запылённость воздуха – это значит измерить содержание пыли в единице объема воздуха, то есть измерить концентрацию пыли. Для определения содержания пыли в воздухе отбор проб должен производиться в зоне дыхания и рабочей зоне при характерных производственных условиях с учётом всех влияющих факторов.

Прибор для измерения концентрации пыли

Используемый прибор – радиоизотопный переносной концен-тратомер пыли «Приз-01», предназначенный для экспресс-анализа концентрации пыли непосредственно на рабочих местах и промышленных площадках.

Концентратомер работает в полуавтоматическом режиме: после взвода механизма датчика операции отбора пробы пыли и замера навески, возврат в первоначальное положение производится автоматически.

Измеренное значение концентрации пыли выводится в цифровом поле на табло прибора.

Методика измерения концентрации пыли

Методы измерения концентрации пыли делятся на две группы: методы, основанные на предварительном осаждении (весовой, радиоизотопный, оптический, пьезоэлектрический и др.) и методы без предварительного осаждения пыли (оптический, электрический, акустический).

Основным преимуществом методов первой группы является возможность измерения массовой концентрации ныли.

В лабораторной работе применяются весовой и радиоизотопный методы измерения концентрации пыли.

Весовой метод основан на протягивании запыленного воздуха через фильтр, задерживающий пылевые частицы. Зная массу фильтра до и после отбора пробы, а также количество протянутого воздуха, можно определить содержание пыли в единице объема воздуха. Концентрацию пыли рассчитывают по формуле:

где Δm –масса пыли на фильтре, мг;

V – объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин.;

t – время отбора пробы, мин.

Место отбора проб запыленного воздуха – макет производственного помещения с размещенными в нем источниками пыли (аэрозоля) различного состава.

Используемые фильтры – фильтры АФА из ткани ФПП (на основе перхлорвиниловой ткани). Они стойки к химически агрессивным средам, обладают высоким процентом задерживания частиц.

Побудитель движения воздуха – электрический аспиратор модели 882, имеющий устройство для измерения объемной скорости движения воздуха (реометры). Оптимальной является скорость отбора пробы, равная скорости человеческого дыхания (легочная вентиляция) – 10 – 15 л/мин.

Радиоизотопный метод основан на использовании свойства радиоактивного излучения поглощаться частицами пыли. Запыленный воздух предварительно фильтруют, затем определяют массу осевшей пыли по ослаблению радиоактивного излучения при прохождении его через пылевой осадок.

Экспериментальная часть

Задание . Измерить концентрацию пыли в макете производственного помещения и подобрать средства защиты органов дыхания.

1. Ознакомиться с устройством установки.

2. Включить установку и необходимые приборы.

3. Произвести три отбора пробы пыли (состав задается преподавателем).

4. Выключить установку и приборы.

Уважаемые читатели, в этой статье мы поговорим о том, как определяется категория помещения с пылью.

Несмотря на то, что математический аппарат СП 12.13130.2009, который предназначен для определения категории пожарной опасности помещения с пылью, достаточно прост, определение ряда параметров вызывает определенные трудности.

Давайте рассмотрим все по порядку. Для начала следует отметить, что помещения с пылью могут относиться к категории Б по взрывопожарной или к по взрывопожарной опасности.

Прежде чем переходить к расчету на принадлежность помещения к одной из категорий В по пожарной опасности, необходимо расчетным путем обосновать, относится ли помещение, где возможно образование аэровзвеси, к категории Б по взрывопожарной опасности.

Основные расчетные формулы содержатся в разделе А.3 Приложения А СП 12.13130.2009.

В соответствии с формулой А.17 свода правил расчетную массу пыли, взвешенной в помещении в результате аварийной ситуации, следует брать минимальной из двух величин:

— суммы масс взвихрившейся пыли и пыли, вышедшей из аппаратов в результате аварии;

— массы пыли, содержащейся в пылевоздушном облаке, способной при появлении источника зажигания сгореть.

Здесь следует отметить, что не вся пыль способна гореть, т.е. коэффициент участия горючей пыли во взрыве, ≤0,5, что подтверждается формулой А.16 свода правил.

Коэффициент участия взвешенной пыли в горении зависит от фракционного состава пыли, а именно параметром, который называется критический размер частиц.

Для большинства органических пылей (древесная пыль, пластмассы, мука и др.) значение критического размера составляет порядка 200-250 мкм.

Пыль, состоящая из частиц более крупного размера, в горении участвовать не будет, за исключением случаев, когда она сжигается в специальных очагах (топках). Когда определяется категория помещения с пылью, как правило имеем дело либо с полностью мелкодисперсной пылью, размер частиц которой менее критического (например, сахарная пудра), либо с пылью, в состав которой входят частицы различного размера, как больше так и меньше критического. К такой пыли относится древесная пыль, зерновая пыль и др.

Фракционный состав пыли определяется экспериментально путем просеивания через системы специальных сит, которые носят название «фракционатор». В такие данные найти вряд ли возможно, хотя для ряда промышленных пылей (порошков) данные о фракционном составе можно запросить у производителя.

При отсутствии данных принимается, что все частицы пыли имеют размер менее критического, т.е. способны распространять горение. Масса пыли, которая способна выйти из аппарата в результате аварийной ситуации, определяется особенностями технологического процесса.

Масса взвихрившейся пыли – та часть отложившейся пыли, которая может перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации.

При отсутствии экспериментальных данных принимается, что 90% массы отложившейся (накопленной) пыли способно перейти в аэровзвесь. Пыль, которая выделяется в небольших количествах в производственном помещении в нормальном режиме работы, оседает на ограждающих конструкциях (стены, пол, потолок), на поверхности оборудования (корпуса технологических аппаратов, транспортные линии и др.), на полу под оборудованием.

На проектируемом производстве определяется периодичность пылеуборок: текущих и генеральных. По СП 12 принимается, что вся пыль, которая оседает на труднодоступных для уборки местах, накапливается там в период между генеральными пылеуборками. Пыль, которая оседает на доступных для уборки местах, накапливается там в период между текущими пылеуборками. Оценка доли пыли, оседающей на той или иной поверхности (доступной или труднодоступной), возможна лишь экспериментальным путем или методами моделирования.

Оценка эффективности пылеулавливания проектируемых производств, как правило, также невозможна, поэтому условно принимается, что вся пыль, выделяющаяся от оборудования в помещение, оседает внутри помещения.

Различным является и количество пыли, оседающей на различных участках поверхности, расположенных в помещении. Пыль, которая выделяется в нормальном режиме, витает в воздухе и за счет силы тяжести постепенно оседает на различных поверхностях.

При этом, ожидается, что наибольшее количество пыли оседает на более низких уровнях помещения, при условии, что источник пыли (оборудование) также расположено на нижнем уровне. Очевидно, что горизонтальные поверхности могут накапливать пыль практически в неограниченных количествах, на вертикальных поверхностях оседает ограниченное количество пыли, зависящее от вида поверхности.

Для , количество пыли, которое оседает на стенах следующее: окрашенные металлические перегородки – 7-10 г/м 2 , кирпичные стены – 40 г/м 2 , бетонные стены – 30 г/м 2 . Скорее всего, приведенные данные можно использовать и для других производств.

Теперь обратимся к формуле для вычисления количества пыли в зависимости от объема пылевоздушного облака. Следует отметить, что какие-либо аналитические выражения, по которым можно вычислить объем пылевоздушного облака, в отечественной литературе отсутствуют.

В зарубежной пожарно-технической литературе такие данные пока тоже не удалось найти, наверное, потому что в США и в Европе такой подход не применяется (имеется ввиду расчет категорий). Поэтому на практике приходится объем облака пыли каким-либо образом оценивать.

Например, можно условно принять за характерную форму облака конус с высотой от пола до источника пыли и основанием с радиусом, превышающим данную высоту в несколько раз. Хотя, не уверен, насколько данное допущение верно, поскольку экспериментальные данные в распоряжении отсутствуют.

Помимо критического размера, определяющим параметром является также стехиометрическая концентрация пыли.

Стехиометрическая концентрация пыли – такая концентрация пыли, при которой происходит ее полное сгорание с учетом количества кислорода, находящегося в единице объема воздуха.

Стехиометрическая концентрация пыли расчетным путем может быть определена лишь для веществ и материалов, для которых известен химический состав. К ним можно отнести большинство полимерных материалов (полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.), различные лекарственные препараты, порошки металлов и сплавов.

Для других материалов, например для растительных (древесная и зерновая пыль, чай и др.) и пищевых материалов (мука, сухое молоко, какао и др.), стехиометрическую концентрацию нужно определять либо экспериментально, либо искать химический состав соответствующего материала, из которого состоит пыль.

Определение стехиометрической концентрации сводится к решению следующих последовательных задач:

1. Находится химический состав пыли.

2. Записывается химическое уравнение реакции полного сгорания пыли.

3. Определяется масса кислорода, необходимого для полного сгорания 1 кг пыли.

4. Определяется масса кислорода, содержащаяся в 1 м 3 воздуха, с учетом расчетной температуры.

5. Определяется масса пыли, которая может полностью сгореть в массе кислорода, содержащейся в 1 м 3 воздуха. Полученное значение и есть стехиометрическая концентрация пыли в пылевоздушном облаке.

Определение категории помещения с пылью не учитывает такой показатель пожарной опасности, как нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР). Как правило, концентрация пыли в пылевоздушном облаке при аварийных ситуациях превышает НКПР.

Ну и напоследок пара очень интересных видео о взрывах на производствах с пылью. Даже без знания английского и так все доходчиво и интересно показано. Рекомендую к просмотру!

Жду вас снова на о пожарной безопасности!