Весовой метод исследования запыленности воздуха

Весовой метод основан на определении привеса пыли на фильтре, через который просасывается определенный объем исследуемого воздуха.

Для проведения лабораторной работы необходимы следующие материалы, приборы и оборудование:

- набор фильтров АФА - ВП-20, способных задерживать пыль;

- фильтродержатель (аллонж);

- резиновые трубки для соединения приборов (воздуховоды);

- часы с секундной стрелкой или секундомер;

- барометр-анероид;

- аналитические весы ВЛР-200;

- термометр;

- воздуходувка (пылесос или электроаспиратор);

- ротаметр;

- пылевая камера.

АФА-ВП-20 - аналитический фильтр аэрозольный изготовлен из гидрофобного высокоэффективного нетканого фильтрующего материала (ткань Петрянова), применяется для исследования запыленности воздуха, состоит из собственно фильтра и защитных бумажных колец. Буква В означает, что фильтр пригоден для весового метода, а цифра 20 обозначает площадь круга фильтра (см²).

Фильтродержатель представляет из себя пластмассовый патрон с кольцом на резьбе для зажима фильтров. Ротаметр – устройство, предназначенное для измерения объемного расхода воздуха и газов (при условии индивидуальной градуировки на данном газе).

Схема лабораторной экспериментальной установки для определения запыленности воздуха показана на рис. 2:

Таблица 2.

Калибровочные данные ротаметра

Отметка шкалы
Расход воздуха, л/ч	80,8

Рис. 1. График определения расхода по воздуху (газу)

Рис. 2. Схема лабораторной экспериментальной установки

для определения запыленности воздуха

1 – фильтр; 2 - верхняя крышка фильтра; 3 - фильтрующий элемент; 4 - нижняя часть фильтра; 5 - штатив с держателем; 6 – ротаметр; 7 - штатив с держателем; 8 - соединительная трубка; 9 – пылесос; 10 - пылевая камера; 11- винтовой зажим

Концентрация пыли в воздухе определяется по формуле:

, (1)

где: m₁ - вес фильтра до отбора пробы, мг;

m₂ - вес фильтра после отбора пробы, мг;

V₀ - объем воздуха, прошедшего через фильтр, м³. Этот объем предварительно необходимо привести к нормальным условиям (т.е. к объему, который он занимал бы при температуре 0^оС и нормальном атмосферном давлении, равном 101325 Па или 760 мм.рт.ст.) по формуле:

, (2)

где 273 - абсолютная температура, К; t - температура воздуха, °С; P₁ - фактическое барометрическое давление в момент отбора пробы, Па (мм.рт.ст.); P_N - нормальное атмосферное давление, равное 101325 Па (760 мм.рт.ст.); V – объем воздуха, прошедшего за заданное время при стандартных условиях, л; 1000 - коэффициент перевода литров в кубические метры (1 м³=1000 л).

V – объем воздуха при стандартных условиях, входящий в формулу 2, может быть найден с использованием ротаметра, прокалиброванного по расходу воздуха (л/ч). Так как калибровка ротаметра верна только для условий, соответствующих его калибровке, обычно указанных на шкале, а при любых других условиях шкала неверна, то ею пользоваться можно только после соответствующего пересчета. Для этого следует использовать следующую формулу:

, (3)

где V_{t –} объем воздуха, найденный из графика определения расхода по воздуху (рис.1);

T₁ – температура в момент калибровки ротаметра;

P₁ – барометрическое давление в момент калибровки ротаметра;

T₂ – температура в момент прокачки воздуха, °С;

P₂ – барометрическое давление в момент прокачки воздуха, Па.

№8 «Определение содержания вредных газов (паров) и параметров общеобменной вентиляции»

Цель работы: определение содержания вредных газов (паров) в воздухе рабочей зоны, ознакомиться с принципами расчета общеобменной вентиляции помещений.

Ход работы:

Для определения концентрации вредных веществ в воздухе широко используют разные типы газоанализаторов – приборы для измерения содержания одного или нескольких компонентов в газовой смеси.

Требования к контролю за соблюдением максимально разовой ПДК

Контроль содержания вредных веществ в воздухе проводиться на наиболее характерных рабочих местах. При наличии идентичного оборудования или выполнении одинаковых операций контроль проводится выборочно на отдельных рабочих расположенных в центре и по периферии помещения.

Требования к контролю за соблюдением среднесменных ПДК

Среднесменные концентрации определяют для веществ, для которых установлен норматив - ПДК_сс.рз. Измерение проводят приборами -индивидуального контроля либо по результатам отдельных измерений. В последнем случае ее рассчитывают как величину, средневзвешенную во времени, с учетом пребывания работающего на всех (в том числе и вне контакта с контролируемым веществом) стадиях и операциях технологического процесса. Обследование осуществляется на протяжении не менее чем 75 % продолжительности смены в течение не менее 3 смен. Расчет проводится по формуле

где К_сс - среднесменная концентрация, мг/м³;

К₁, К₂ ... К_{п -} средние арифметические величины отдельных измерений концентраций вредного вещества на отдельных стадиях (операциях) технологического процесса, мг/м³;

t_1, t₂ ... t_n — продолжительность отдельных стадий (операций) технологического процесса, мин.

Периодичность контроля за соблюдением среднесменной ПДК должна быть не реже кратности проведения периодических медицинских осмотров.

Мокрое пылеулавливание основано на смачивании водой частиц, содержащихся в запыленном воздушном потоке и отделении дисперсной фазы от воздуха.

Все пылеулавливатели и фильтры характеризуются рядом показателей: производительность (пропускная способность аппарата) – объем воздуха, который пылеулавливающее устройство при максимальной эффективности способно очистить в единицу времени (м³/ч или м³/с).

Общий коэффициент очистки воздуха от пыли (общая эффективность пылеулавливающего аппарата) – отношение массы уловленной пыли (G_ул) к массе поступившей пыли в единицу времени (G_п).

η= 100 G_ул/G_H,

или отношение разности массы поступившей пыли и уловленной (G_ул) к поступившей

η = 100 (G_H - G_ул)/G_H

При выделении в воздух производственных помещений вредных газов, паров или пыли необходимое количество воздуха, м³/ч, подаваемого в помещения, следует определять по формуле:

где L_рз – количество воздуха удаляемого из помещения местными отсосами, общеобменной вентиляцией и расходуемого на технологические нужды, м³/ч; М – количество вредных веществ, поступающих в воздух помещения, мг/ч; С_рз – концентрация вредныхвеществв воздухе, удаляемом из помещения местными отсосами, общеобменной вентиляцией или на технологические нужды, мг/м³; С_n, С_ух – концентрация вредностей соответственно в воздухе, подаваемом в помещение и удаляемом из него, мг/м³.

Определение воздухообмена, необходимого для удаления из помещения вредных газов и паров. Для нейтрализации вредных газовых выделений в воздух рабочей зоны производственного помещения требуемое количество воздуха определяется из выражения:

Где L – расход приточного воздуха, м³/ч, М_вр – количество вредных веществ, поступающих в воздух рабочей зоны в единицу времени, мг/ч; С_n – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м³ (обычно принимается равной 30% от ПДК данного вещества);, С_у – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, принимается равной ПДК.

Плотность приточного и удаляемого воздуха принята 1,2 кг/м³.

а) По избыткам явной теплоты:

Тепловой поток, поступающий в помещение от прямой и рассеянной солнечной радиации, учитывают при проектировании вентиляции, в том числе с испарительным охлаждением воздуха для теплого периода года и с кондиционированием — для теплого и холодного периодов года и для переходных условий.

б) по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ:

При одновременном выделении в помещение нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммирования действия, воздухообмен определяют, суммируя расходы воздуха, рассчитанные по каждому из этих веществ.

в) по избыткам влаги (водяного пара):

В помещениях с избытком влаги проверяют достаточность воздухообмена для предупреждения образования конденсата на внутренней поверхности наружных ограждений при расчетных параметрах Б наружного воздуха в холодный период года.

г) по избыткам полной теплоты:

д) по нормируемой кратности воздухообмена:

Кратностью воздухообмена называют отношение количества воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения в течение часа, к объему вентилируемого помещения. Значение п показывает, сколько раз в течение часа в вентилируемом помещении произойдет смена объемов воздуха. Воздухообмен по кратности можно определять в специально указанных в нормах случаях. Определив воздухообмен по вредным выделениям, формулы (2.17)—(2.20), вычисляют кратность воздухообмена, которая является характеристикой интенсивности воздухообмена в помещении.

е) по нормируемому удельному расходу приточного воздуха:

L = Ak;

L = Nm. г

L_w,z - расход воздуха, удаляемого из рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, м³/ч; Q, Q_h,f- избыточный явный и полный тепловой потоки в помещение, Вт;

с — теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м^3.0С); t_w,z — температура воздуха в рабочей зоне помещения, удаляемого системами местных отсосов и на технологические нужды, °С; t_l— температура воздуха, удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны, °С;

t_in — температура воздуха, подаваемого в помещение, °С; ее определение рассматривается ниже; W — избытки влаги в помещении, г/ч;

d_w,z — влагосодержание воздуха, удаляемого из рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, г/кг сух.возд.;

d_l — влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны, г/кг сух.возд.;

d_in — влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг сух.возд.;

J_w,z — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды, кДж/кг;

Jl — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны, кДж/кг;

J_in — удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, кДж/кг, определяемая с учетом повышения t_in при прохождении воздуха через вентилятор [1];

m — расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в воздух помещения, мг/ч;

q_w,z, q1 — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом соответственно из рабочей зоны помещения или за ее пределами, мг/м³;

q_in — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м³;

V_p — объем помещения, м³; для помещений высотой 6 м и более следует принимать V_p=6A; А — площадь помещения, м²;

N — число людей, рабочих мест, единиц оборудования; п — нормируемая кратность воздухообмена, ч^-1; к — нормируемый расход приточного воздуха на 1 м² пола помещения, м³/(ч*м²);

m — нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека, на 1 рабочее место или единицу оборудования. Параметры воздуха t_w,z, d_w,z, J_w,z принимают равными расчетным параметрам в рабочей зоне помещения по нормам СНиП (приведены в табл. 1.1), a q_w,z — равной ПДК в рабочей зоне помещения.

Расход воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопасности определяют по формуле:

где q_g — нижний концентрационный предел распространения пламени по газо-, паро- и пылевоздушным смесям, мг/м³.

Воздухообмен G, кг/ч, из условий удаления из помещения явной теплоты, вычисляется по формуле:

G = 3,6 Q_изб / с (t_yx - t_n),

где Q_изб — избыток явного тепла, удаляемого вентиляцией, Вт; с — удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1,00 кДж/(кг-К); t_ух — температура воздуха, уходящего из помещения; t_n — температура приточного воздуха. Температуру воздуха t_yx, °C, уходящего из помещения, рассчитывают по формуле:

tyx = t_p*3 + ψ (Н - 2),

где t_р*3 — температура воздуха в рабочей зоне, °С;

ψ - температурный градиент, т. е. показатель изменения температуры воздуха по высоте помещения, °С на 1 м; обычно находится в пределах 0,3... 1,0;

Н - вертикальное расстояние от пола до середины вытяжного отверстия, м;

2 - высота рабочей зоны, м. Если вытяжные отверстия расположены в рабочей зоне, воздухообмен для удаления избытков явной теплоты G, кг/ч, можно определить по формуле:

G = 3,6 m Q_изб [c(t_p*3 - t_n)],

где m — коэффициент, показывающий, какая часть явной теплоты, выделяющейся в помещении, поступает в рабочую зону; принимают по справочным данным [7]; t_p*3 — температура воздуха в рабочей зоне, °С. Воздухообмен для удаления избыточной влаги определяют по формуле:

G = nW/(d₂-d₁,),

где n — коэффициент, учитывающий, какая часть выделяющейся влаги поступает в рабочую зону;

W — количество влаги, поступающей в помещение, г/ч; d₁ — влагосодержание воздуха, поступающего в помещение, г/кг сух.возд.;

d₂ — влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения, г/кг сух.возд.

№9 «Прогнозирование масштабов заражения СДЯВ при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте»

Цель работы: определение размеров зон заражения, определение количественных характеристик загрязняющих веществ по их эквивалентным значениям.

Ход работы:

Методика распространяется на случай выброса СДЯВ в атмосферу в газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии. Масштабы заражения СДЯВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются для первичного и вторичного облаков:

для сжиженных газов - отдельно для первичного и вторичного; для сжатых газов - только для первичного; для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, - только для вторичного.

Исходные данные для прогнозирования масштабов заражения СДЯВ:

общее количество СДЯВ на объекте и данные о размещении их запасов в технологических емкостях и трубопроводах;

количество СДЯВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива на подстилающей поверхности («свободно», «в поддон» или «в обваловку»);

высота поддона или обваловки складских емкостей;

метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха (приложение 1).

При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать: выброс СДЯВ (Q0) - количество СДЯВ в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.)*, метеорологические условия - инверсия, скорость ветра 1 м/с.

* Для сейсмических районов - общий запас СДЯВ.

Для прогноза масштабов заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) СДЯВ и реальные метеоусловия.

Внешние границы зоны заражения СДЯВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.

Принятые допущения

Емкости, содержащие СДЯВ, при авариях разрушаются полностью.

Толщина h слоя жидкости для СДЯВ, разлившихся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива; для СДЯВ, разлившихся в поддон или обваловку, определяется следующим образом:

а) при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку):

h = H - 0,2,

где H - высота поддона (обваловки), м;

б) при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих общий поддон (обваловку):

где Q0- количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т;

d - плотность СДЯВ, т/м3;

F - реальная площадь разлива в поддон (обваловку), м2.

Предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степени вертикальной устойчивости атмосферы, направления и скорости ветра) составляет 4 ч. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться.

При авариях на газо- и продуктопроводах выброс СДЯВ принимается равным максимальному количеству СДЯВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов - 275 - 500 т.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГЛУБИНЫ ЗОНЫ ЗАРАЖЕНИЯ СДЯВ

Определение количественных характеристик выброса СДЯВ

Количественные характеристики выброса СДЯВ для расчета масштабов заражения определяются по их эквивалентным значениям.

Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке

Эквивалентное количество Qэ1 (т) вещества в первичном облаке определяется по формуле:

Qэ1 = К1 К3 К5 К7 Q0,

(1)

где К1 - коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ (приложение 3; для сжатых газов К1 = 1);

К3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого СДЯВ (приложение 3);

К5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; для инверсии принимается равным 1, для изотермии 0,23, для конвекции 0,08;

К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (приложение 3; для сжатых газов К7 = 1);

Q0 - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.

При авариях на хранилищах сжатого газа Q0 рассчитывается по формуле:

Q0 = d Vх,. (2)

где d - плотность СДЯВ, т/м3 (приложение 3);

Vх - объем хранилища, м3.

При авариях на газопроводе Q0 рассчитывается по формуле:

Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитывается по формуле:

Qэ2 = (1 - К1) К2 К3 К4 К5 К6 К7,

(5)

где К2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ (приложение 3);

К4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра (приложение 4);

К6 - коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии;

значение коэффициента К6 определяется после расчета продолжительности T (ч) испарения вещества (см. п. 4.2):

при T < 1 ч К6 принимается для 1 ч;

d - плотность СДЯВ, т/м3 (приложение 3);

h - толщина слоя СДЯВ, м.

При определении Qэ2 для веществ, не вошедших в приложение 3, значение коэффициента К7 принимается равным 1, а коэффициент К2 определяется по формуле

К2 = 8,10 · 10-6 P, (6)

где Р - давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха, мм рт. ст.;

М - молекулярная масса вещества.

Расчет глубины зоны заражения при аварии на химически опасном объекте

Расчет глубины зоны заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ведется с использованием приложений 2 и 5. Порядок нанесения зон заражения на карту (схему) изложен в приложении 6.

В приложении 2 приведены максимальные значения глубины зоны заражения первичным (Г1) или вторичным (Г2) облаком СДЯВ, определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества (его расчет проводится согласно п. 2.1) и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ, определяется: Г = Г’ + 0,5 Г’’, где Г’ - наибольший, Г’’ - наименьший из размеров Г1 и Г2. Полученное значение сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Гп, определяемым по формуле:

Гп = Nv, (7)

где N - время от начала аварии, ч;

v - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (приложение 5).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Дата добавления: 2015-11-03