Потребный воздухообмен в производственных помещениях

Потребный воздухообмен в производственных помещениях

Загрязненный воздух производственных помещений может содержать различные вредные вещества, оказывающие концерагенные, удушающие и другие воздействия. Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего. Потребным воздухообменом называется количество воздуха, которое необходимо вводить в помещение или удалять из него в течение часа.

Методы контроля

Контроль над содержанием вредных веществ в воздухе производственных помещений осуществляют в зависимости от того, к какому классу опасности они относятся.

Установлены два вида контроля: непрерывный - для веществ 1-го класса опасности; периодический для веществ 2-го, 3-го и 4-го классов опасности.

Для определения загазованности воздуха используют колориметрический метод, основанный на быстропротекающих химических реакциях с изменением цвета реагирующих веществ.

Например, определение акролеина основано на взаимодействии его с триптофаном. При этом реакция сопровождается окрашиванием в фиолетовый цвет.

Сернистый ангидрид в присутствии фуксина краснеет.

Аммиак и щелочной раствор реактива Несслера дают реакцию желтого цвета.

Для количественного определения в воздухе вредных газов и паров используют газоанализаторы различных типов. Одним из простейших переносных приборов является универсальный газоанализатор УГ. Газоанализатор состоит из общего для всех определяемых веществ воздухозаборного устройства и индикаторных трубок. При просасывании через индикаторную трубку воздуха с исследуемым газом происходит изменение окраски индикатора. Длина окрашенного столбика в индикаторной трубке пропорциональна концентрации вредного вещества в воздухе рабочей зоны. Для определения окислов азота, сернистого ангидрида, сероводорода, хлора, аммиака используют автоматически регистрирующие газоанализаторы, газоанализаторы инфракрасного поглощения, а также фотоэлектроколориметры.

Постоянный контроль над содержанием в воздухе производственных помещений паров и газов вредных веществ может осуществляться при помощи автоматических газоанализаторов ФГЦ, ФК, ФЛС. В случае превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ автоматические газоанализаторы включают сигнализацию. Для аммиачных холодильных установок разработан сигнализатор-индикатор концентрации аммиака в воздухе типа СКА, отключающий электроснабжение установки с одновременным включением аварийной вентиляции.

Содержание в воздухе взрывоопасных газов (метана, пропана, водорода, ацетилена и др.), а также углекислого газа определяют переносным оптическим газоопределителем ШИ (шахтный интерферометр). Для сигнализации содержания паров этилового и метилового спиртов в воздухе используют прибор СВК.

Для анализа воздушной среды применяют также методы, основанные на газовой хроматографии, поляграфической, ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии.

Для непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций многокомпонентных воздушных смесей горючих газов и паров (метана, пропана, бутана и др.) предназначен стационарный сигнализатор «Сигнал-03».

Основным методом оценки запыленности воздуха в производственных помещениях является весовой метод в сочетании с определением дисперсности пыли (размеров частиц).

Этот метод основан на принципе получения привеса фильтра при прохождении через него определенного объема исследуемого воздуха. Фильтры выполняют из гигроскопичной ваты, тонкого стеклянного или минерального волокна. Простейшим прибором для отбора проб воздуха, загрязненного пылью, является аспиратор модели М-822. Он состоит из воздуходувки, создающей разрежение, реометров, предназначенных для измерения количества проходящего воздуха, и регулирующих устройств.

Кроме весового применяют фотоэлектрический метод, основанный на изменении светового потока, проходящего через слой исследуемого воздуха. Световой поток, падая на пластинку фотоэлемента, возбуждает электрический ток в цепи, который регистрируется гальванометром.

Состояние микроклимата контролируют различными приборами. Для измерения относительной влажности воздуха в рабочей зоне применяют психрометры двух типов: стационарный психрометр Августа и аспирационный психрометр Ассмана.

Психрометры состоят из сухого и мокрого термометров. Резервуар мокрого термометра находится во влажной среде. По разности показаний термометров, пользуясь психометрической таблицей, определяют относительную влажность воздуха. Психрометр Августа следует располагать вдали от нагретых поверхностей, иначе влияние лучистого тепла будет искажать показания термометров.

Более совершенным и точным по сравнению с психрометром Августа является аспирационный психрометр Ассмана. Достоинство этого прибора состоит в том, что его термометры размещены в металлических никелированных трубках. Шарики термометров защищены от действия лучистого тепла никелированными гильзами.

В верхней части прибора помещается вентилятор с часовым механизмом. Вентилятор приводят в движение от пружины, которую заводят вручную. Воздух, нагнетаемый вентилятором, проходит через металлические трубки с установленными в них сухим и мокрым термометрами со скоростью, исключающей влияние воздушного потока помещения на показания психрометра. Температура на термометре устанавливается примерно через 3 мин после включения вентилятора. При изменении влажности шарик мокрого термометра, окруженный матерчатым колпачком, периодически смачивают водой.

Для измерения скорости движения воздуха применяют крыльчатые и чашечные анемометры. Крыльчатый анемометр применяют для измерения скорости воздуха в пределах 0,3... 10 мм/с. Он состоит из колеса с алюминиевыми лопастями, укрепленными на оси, конец которой снабжен червячной передачей, приводящей во вращение стрелки. Шкалы градуированы в метрах, показывающих путь, пройденный потоком воздуха. Секундомер учитывает время отсчета - от 30 до 60 с.

Чашечный анемометр применяют для измерения скоростей движения воздуха от 1,0 до 30 м/с. Он принимает движение воздуха насаженными на ось металлическими полушариями. При определении скорости предварительно записывают показания прибора до измерения, затем помещают анемометр на то место, где требуется измерить скорость воздуха. Для преодоления инерционного сопротивления анемометру дают в течение 30 с вращаться вхолостую, после чего включают механизм прибора и секундомер. Через 1... 2 мин механизм прибора и секундомер выключают. Разница между показаниями прибора до и после замера, отнесенная к времени, в течение которого проводился замер, представляет цену деления шкалы анемометра, соответствующую измеряемой скорости. Зная цену деления, по прилагаемому к каждому анемометру градуировочному графику определяют скорость движения воздуха.

Измерение интенсивности тепловых излучений осуществляют актинометром ЭТМ-Н. Принцип его действия основан на термоэлектрическом эффекте. Актинометр состоит из термобатареи в виде окрашенных в белый и черный цвета пластинок (термоэлементов), спаянных между собой. Черные пластины предназначены для поглощения, а белые для отражения теплового излучения. Возникающий в результате разности температур спаев термоэлектрический ток определяют по шкале гальванометра, расположенной с обратной стороны прибора. Градуированная шкала рассчитана на интенсивность излучения до 84 Дж/(м2-с) (1 Вт = 1 Дж/с). При определении излучения стрелку при помощи корректора устанавливают на нуль, прибор поворачивают по направлению источника теплового излучения, удерживая его за ручку, и сдвигают крышку вниз.

Наблюдая за стрелкой прибора, через несколько секунд делают отсчет и закрывают крышку.

На рабочих местах при обслуживании печей СВЧ необходимо не реже одного раза в год производить измерения интенсивности излучения. Измерения следует выполнять при максимально используемой излучаемой мощности.

Для измерения плотности потока энергии в диапазоне СВЧ применяют приборы П3-13, ПЗ-9, которые позволяют производить измерения в пределах 0,02...316 м - Вт/см2.

Для контроля превышения уровня излучения СВЧ может быть использован индикатор (сигнализатор) СВЧ-колебаний П2-2.

Измеряемой величиной является напряженность магнитного поля. Принцип работы приборов заключается в том, что в антенне приборов электрическое поле создает электродвижущую силу, которая усиливается с помощью транзисторного усилителя, выпрямляется полупроводниковыми диодами и измеряется стрелочным микроамперметром. Антенна представляет собой симметричный диполь, выполненный в виде двух металлических пластин, размещенных одна над другой. Поскольку наведенная в симметричном диполе электродвижущая сила пропорциональна напряженности электрического поля, шкала миллиамперметра отградуирована в киловольтах, деленных на метр. Время пребывания человека в электромагнитном поле при напряженности 5 кВ/м в течение рабочего времени не ограничивается.

Расчетная часть

Задача 2.1.1

Определить потребный воздухообмен L в помещении, если в результате технологического процесса выделяется моноксид углерода в количестве G₁ г/ч и избыточное тепло в количестве Q₁ ккал/ч. Температура приточного воздуха равна 18 ^оС, температура в рабочей зоне равна t₁. Высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки равна 3 м. В приточном воздухе моноксида углерода не содержится.

Примечания:

1) ПДК_СО=20 мг/м³;

2) плотность воздуха ρ_возд=1,29 кг/м³, удельная теплоемкость воздуха с_{уд возд.}= 0,24 кал/(г· ).

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1. Данные для расчета потребного воздухообмена

№ вар.	G1	Q1	t1

 

Решение:

Определим потребный воздухообмен при выделении избыточного тепла:

 

Определим потребный воздухообмен при выделении вредных веществ:

Ответ: L_Q > L_ВВ =>

 

Задача 2.1.2

Оценить пригодность цеха (т.е. соответствие потребного и фактического воздухообмена: цех пригоден для работы, если рассчитанное значение фактического воздухообмена не меньше значения потребного воздухообмена) объемом V м³ для выполнения работ, в ходе которых выделяется G₂ г/ч моноксида углерода СО, G₃ г/ч этилена С₂Н₂, G₄ г/ч аммиака NH_3, G₅ г/ч диоксида серы SO₂, а также Q₂ кДж/ч избыточного тепла. Вентиляционная система обеспечивает полную замену воздуха в цехе 5 раз в течение часа. Температура приточного воздуха равна 22⁰C, температура в рабочей зоне равна t₂ ⁰C. Вытяжные отверстия находятся на высоте 5мот рабочей площадки.

Примечания:

1) ПДК_СО=20 мг/м³; ПДК_С2Н2 = 1 мг/м³; ПДК_NH3=20 мг/м³; ПДК_SО2=10 мг/м³;

2) плотность воздуха ρ_возд=1,29 кг/м³, удельная теплоемкость воздуха с_{уд возд.}= 1005,6 Дж/(кг· ).

3) аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации;

4) считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной 0,3ПДК.

Исходные данные приведены в таблице 2.

 

Таблица 2. Данные для расчета потребного воздухообмена

№ вар.	G2	G3	G4	G5	Q2	t2	V
			97,5

 

Решение:

 

Аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации, следовательно,

 

 

 

Вывод: цех не пригоден для выполнения работ, значение потребного воздухообмена больше значения фактического воздухообмена.

Задача 2.2.1

Произвести расчет искусственного общего (люминесцентного) освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении, где проводятся работы, соответствующие разряду X зрительных работ. Размеры помещения: длина a м, ширина b м, высота подвеса светильника h_п м, коэффициенты отражения стен и потолка r_с и r_п соответственно равны 50% и 70%. Принять коэффициент запаса К =1,3, коэффициент неравномерности Z =1,1. Число ламп в светильнике n равно 2.

Исходные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3. Данные для расчета искусственного освещения

№ вар.	Разряд зрительной работы Х	Длина помещения a	Ширина помещения b	Высота подвеса светильника hп
	III – высокой точности (IIIг)

 

Решение:

Для разряда зрительной работы высокой точности (IIIг) при системе общего освещения: Eн = 200 лк.

Определим индекс помещения i:

Коэффициент использования светового потока (h, %)

для светильника ЛСПО1-2Х150-13:

η = 48%

Зададим число светильников:

где S – площадь помещения, м²;

Расчетный световой поток (лм) группы люминесцентных ламп одного светильника:

Исходя из этого, расчетный световой поток одной лампы составляет:

F_л.расч. =1191,6667 лм

F_л.табл. = 1180 лм

Вывод: отклонение светового потока выбранной лампы (ЛБ20) от расчетного составляет -0,98%, что попадает в допустимый диапазон (–10% и +20%).

 

Производственный шум

Задача 2.3.1

Определить верхний и нижний граничные частоты для октавы со среднегеометрической частотой f_СГ [Гц].

Исходные данные приведены в таблице 4.

Таблица 4. Данные для расчета шума

№ вар.
fСГ , Гц

 

Решение:

Октавная полоса – полоса частот, в которой верхняя граничная частота f_в равна удвоенной нижней частоте f_н, т.е. f_в/f_н = 2.

Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой f_СГ:

Ответ:

 

Задача 2.4.1

Считается, что наиболее вредными для человеческого организма являются электромагнитные излучения с длиной волны 20 – 30 см. Какова частота этих волн? Какие параметры нормируются для этого диапазона?

Решение:

Зависимость частоты и длины волны выражается формулой:

f * λ = C,

где f – частота волны;

λ – длина волны;

С – скорость света в вакууме (С ≈ 300*10⁶ м/с).

Отсюда частоты электромагнитного излучения с длиной волны 20-30 см составляют 1-1,5 ГГц и относятся к ультравысоким частотам (дециметровые волны).

Основным документом, нормирующим параметры излучения, является СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 – Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Санитарные правила и нормы.

 

 

Таблица 5. Предельно допустимые значения энергетической экспозиции

Диапазоны частот	Предельно допустимая энергетическая экспозиция
По электрической составляющей, (В/м)^2×ч	По магнитной составляющей, (А/м)^2×ч	По плотности потока энергии, (мкВт/см^2)×ч
300 МГц - 300 ГГЦ	¾	¾	200,0

 

Таблица 6. Предельно допустимые уровни плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц в зависимости от продолжительности воздействия

Продолжительность воздействия Т, ч	, мкВт/см^2
8,0 и более
7,5
7,0
6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,25
0,20 и менее

 

Примечание: при продолжительности воздействия менее 0,2 часа дальнейшее повышение интенсивности воздействия не допускается.

Задача 2.4.2

Действующее значение напряженности электрического поля, измеренное на расстоянии 1 м от экрана телевизора, оказалось равным Е, В/м. Эффективным способом защиты от электромагнитных излучений является защита расстоянием. Считая, что напряженность Е убывает с расстоянием пропорционально кубу, определить, на каком расстоянии будет измерено принимаемое рядом исследователей за безопасное значение Е_доп.= 0,5 В/м?

Чему равно Е_доп на расстоянии Х м и на рекомендуемом гигиенистами расстоянии 4 м?

Исходные данные приведены в таблице 7.

Таблица 7. Исходные данные для расчета электромагнитного излучения

№ вар.
Е
Х

 

Решение:

Ответ: на расстоянии r = 5,646 м будет измерено безопасное значение Е_доп= 0,5 В/м. Е_доп на расстоянии Х = 7 м равно 0,2624 В/м, а на рекомендуемом гигиенистами расстоянии 4 м равно 1,40625 В/м.

Потребный воздухообмен в производственных помещениях

Загрязненный воздух производственных помещений может содержать различные вредные вещества, оказывающие концерагенные, удушающие и другие воздействия. Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего. Потребным воздухообменом называется количество воздуха, которое необходимо вводить в помещение или удалять из него в течение часа.