Определение количества пыли в воздухе. Снижение запыленности на рабочих местах (порядок расчета систем аспирации). Методики определения пыли в воздухе

Существует множество отраслевых документов описывающее пылевую обстановку в помещении. Это СНИПы, ГОСТЫ и рассматривают они ее со своих, профессиональных точек зрения. Но нигде в них нет цифр ограничивающих содержание пыли в бытовых и офисных помещениях. Это вызвано в первую очередь тем, что в отделке помещениях этих категорий используются самые разные материалы. А именно от применяемых отделочных материалов, материалов применяемых в оборудовании помещений и конструкции помещений (вентиляции и кондиционирования). А установив нормативы по пыли для бытовых и офисных помещений проектировщики рискуют не уложиться в них.

В 2004 году введен в действие наиболее широкий документ определяющий нормативы по содержанию в воздухе пыли. Это "Межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 14644 -1-2002, Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды, Часть 1, Классификация чистоты воздуха".

Вот такое длинное и незамысловатое название. Для нас, в данном случае интересна табл. 1. из раздела 3.

Ранее существовал ГОСТ Р 50776-95, который отличается нормированием содержание микроорганизмов (см. табл.1 выделенный розовым цветом столбец), а значения количества пыли не округлены.

Учитывая, что нам нужны ориентиры по концентрации пыли, данные этих двух ГОСТ" ов сведены в одну таблицу.

Таблица 1, классы чистоты по взвешенным в воздухе частицам для чистых помещений и чистых зон

Класс N ИСО (N - классификационное число)	Максимально допустимая концентрация частиц, частиц/м 3 , с размерами равными или большими следующих значений, мкм						МК
	0,1	0,2	0,3	0,5	1,0	5,0
Класс 1 ИСО	10	2	нд	нд	нд	нд	нд
Класс 2 ИСО	100	24	10	4	нд	нд	нд
Класс 3 ИСО	1000	237	102	35	8	нд	нд
Класс 4 ИСО	10000	2370	1020	352	83	нд	нд
Класс 5 ИСО	100000	23700	10200	3520	832	29	5
Класс 6 ИСО	1000000	237000	102000	35200	8320	293	50
Класс 7 ИСО	нк	нк	нк	352000	83200	2930	100
Класс 8 ИСО	нк	нк	нк	3520000	832000	29300	500
Класс 9 ИСО	нк	нк	нк	35200000	8320000	293000	нк
Из-за неопределенностей, возникающих при счете частиц, при классификации следует использовать значения концентрации, имеющие не более трех значащих цифр

нк - счетная концентрация частиц данного размера для данного класса не контролируется,

нд - частиц данного и большего размера в воздухе не должно быть,

МК - предельно допустимое число микроорганизмов, шт/м 3

Я пока не нашел данных относящихся к категории по чистоте воздуха в бытовых и офисных помещении. Хотя мне попадались нормативы для чистых помещений лечебных учреждений.

И зная о жестком нормировании содержания пыли в воздухе чистых производственных помещений имеющих категорию, можно сделать вывод, что классы (категории) 7, 8, 9 наиболее близки к офисным (7, 8) и бытовым (9) помещениям.

Заключение

Хотя ГОСТ определяет категорию "для чистых помещений и чистых зон" нас интересует класс ИСО 9, как (на мой взгляд) наиболее близкий к бытовым помещениям и Класс ИСО 7 и 8 для офисных помещений оборудованных кондиционированием и фильтрацией воздуха соответственно.

Приведенные цифры могут использоваться только как ориентиры при проведении оценочных расчетов по воздушным фильтрам электронной и вычислительной техники и ее эксплуатационных регламентов.

Для точных расчетов следует применять значения уровней запыленности указанные в паспортах помещений, где расположена аппаратура.

К сведению Количество пыли в атмосферном воздухе может быть весьма различным. В местности со сплошным зеленым массивом, над озерами и реками количество пыли в воздухе составляет менее 1 мг/м 3 , в промышленных городах - 3-10 мг/м 3 , в городах с неблагоустроенными улицами - до 20 мг/м 3 . Размеры частиц колеблются от 0,02 до 100 мкм. Санитарные нормы СССР-(СН 245-71) ограничивают среднесуточную предельно допустимую концентрацию нетоксичной пыли ей атмосферном воздухе населенных мест 0,15 мг/м 3 , однако в действительности концентрация пыли часто бывает больше, поэтому лучше исходить из опытных данных о степени загрязнения воздуха в конкретном районе. Концентрация взвешенных веществ в атмосферном воздухе Новосибирска превышает Предельно Допустимые Концентрации. Если ПДК – 0,15 мг/м³, то в 2004 году было 0,26 мг/м³, в 2005 г. – 0,21 мг/м³, а в 2006г. – 0,24 мг/м³. В центре столицы Эстонии Таллине, зарегистрирована концентрация тонкой пыли до 0,07 мг/м 3 . В Англии воздуху городов, в которых жилые кварталы с каминным отоплением сочетаются с крупными промышленными предприятиями, свойственно пылесодержание до 0,5 мг/м 3 , В США концентрация пыли в воздухе достигла 1,044 мг/м 3 , В ФРГ наибольшая концентрация пыли отмечалась в городах Рура - до 0,7 мг/м 3 . Основную опасность для человеческого организма представляют именно частицы размером от десятых долей микрометра до 10 и в особенности до 5 мкм. Структура пыли бытовых помещений и офисов отличается от атмосферной пыли и пыли производственных помещений и существенно зависит от их отделки и оборудования и мебели размещенных в помещении.

Подготовил А.Сорокин,

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.

Цель работы

Определить запыленность воздуха производственных предприятий в условиях лаборатории.

Задачи работы

Определить условия, при которых происходит запыленность воздуха производственных помещений. Определить наиболее подходящий для данных условий метод исследований. Определить фактическое значение концентрации вредных веществ в воздухе производственных помещений (в условиях лаборатории). Определить соответствие фактической концентрации пыли, определенной экспериментальным путем нормативной, в соответствии с утвержденными государственными стандартами.

Обеспечивающие средства

Приборы и материалы для исследования - электрические аспира­-
торы, воздуходувки, пылемеры, различные пробоотборники, кониметры,
фильтры марки АФА различной модификации. Весовое определение количества пыли, находящейся в воздухе, осу­ществляют с помощью установки, состоящей из шести основных частей:

1. Аспиратора (модель 822) - побудителя движения воздуха.

2. Пылевой камеры для создания искусственных условий запыленности воздуха.

3. Приспособлений для распыления навески пыли в пылевой камере.

4. Аллонжа (фильтродержатель) и соединительного шланга.

5. Фильтров.

6. Аналитических весов.

Примечание: На кафедре имеется стационарная установка, в которой совмещены все эти агрегаты.

Задание

1. Структура исследований: подразделяют исследования в промыш­ленности и для научных целей. В промышленности исследуют запыленность воздуха в зоне дыхания работников на рабочих местах для специальной оценки условий труда или при составлении карты условий труда, а также при выбросах запыленного воздуха в атмосферу, по единой методике. В научных целях исследования запылённости воздуха осуществляют в зависимости от поставленной цели по соответствующим методикам, разрабатываемым отдельно к каждому виду исследования. Методы исследований: весовой, счётный, косвенный.

2. Методы исследования запыленности воздуха

При оценке условий труда, качества воздуха, степени его запы­ленности в зоне дыхания на рабочих местах используют три метода: весо­вой, счетный и косвенный.

Весовой метод. Он позволяет определить количество миллиграм­мов пыли в одном кубическом метре воздуха, для чего необходимо оса­дить пыль из определенного объема воздуха на фильтре и определять ее вес. В России и ряде других государств весовой метод является стан­дартным. При использовании весового метода требует­ся, по меньшей мере, одни сутки.

Расчет весовой концентрации пыли в мг/м 3 ведут по формуле

где т 1 и т 2 - вес фильтра до отбора и после отбора пробы, мг;

v - скорость отбора пробы по прибору, л/мин;

t - продолжительность отбора пробы, мин;

1000 - коэффициент пересчета объема воздуха, с л. на м 3 .

Весовой метод имеет несколько разновидностей в зависимости от материала поглотителя. Наиболее простой, удобный и более совершен­ный из них - метод с применением аналитических аэрозольных фильтров (АФА), в которых в качестве фильтрующего элемента использует фильтр Петрянова - ФП. Он состоит из равномерного слоя ультратонких волокон полимеров на марлевой подложке или без нее. Для исследования запыленности воздуха обычно применяет фильтры АФА-ВП-18 (иногда букву П опускают, например, АФА-В-18. «В» обо­значает «весовой», цифры «18» или «ГО» указывают фильтрующую по­верхность фильтров, см 2). В практике используют и другие марки фильтров АФА, например, АФА-БА-20, АФА-ХМ-20 и т.п., которые применяет для бактериальных, дисперсионных и химических анализов воздушной среды.

Кониметрия запыленного воздуха.

Во время отбора проб воздуха на фильтр иногда попадают крупные
частицы, не опасные для организма. Они при взвешивании искажают ис­тинный результат. В то же время более мелкие частицы, представляющие
большую опасность для организма, часто не улавливаются фильтром. По­
этому, наряду с применением весового метода, используют счетный (кониметрический) метод, который дает данные о величине и количестве
пылинок, содержащихся в воздухе. Известно, что через дыхательные пути
в организм человека заносятся пылинки размером до 10 мкм. В основе
метода лежит подсчет числа пылинок, содержащихся в 1 см 3 исследуемо­го воздуха. Метод служит дополнительной характеристикой к стандартному весовому мето­ду.

Косвенные методы. Кроме весового и счётного методов, существуют косвенные, когда о запыленности судят по ряду показателей физических свойств запыленно­го воздуха или пыли (оптические свойства, электрозаряженность, отраже­ние света, радиоактивность и т.п.). Контроль осуществляют такими приборами, как, например, фотопылемер Ф-1, радиометрический прибор ИЗВ-1, пылемер ДПВ-1 и др. Достоинство метода - быстрота анализа, т.е. немедленная оценка за­пыленности воздуха в мг/м 3 , простота обслуживания, доступность замера в любых точках помещения. Недостаток - довольно значительная погрешность (у некоторых при­боров до 30%), зависящая от свойства пыли или газа, и узкая сфера при­менения на определенный вид или род пыля.

3. Методика проведения исследований

1. Изучить методику и приборы для определения запыленности воздуха.

2. Экспериментально определить количества пыли, находящейся в
одном кубическом метре воздуха; данные записать в протокол, таблица 1.1.

3. Сопоставить полученные результаты с требованиями ГН 2.2.5.1313-03 и дать гигиеническую оценку состояния воздушной среды в
зоне дыхания.

4. Используя полученные данные, определись область их примене­ния.

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.

Методы определения запыленности воздуха разделяют на две группы:

С выделением дисперсной фазы из аэрозоля - весовой или массовый (гравиметрический), счетный (кониметрический), радиоизотопный, фотометрический;

Без выделения дисперсной фазы из аэрозоля - фотоэлектрические, оптические, акустические, электрические.

В основу гигиенического нормирования содержания пыли в воздухе рабочей зоны положен весовой метод. Метод основан на протягивании запыленного воздуха через специальный фильтр, задерживающий пы­левые частицы. Зная массу фильтра до и после отбора пробы, а также количество отфильтрованного воздуха, рассчитывают содержание пыли в единице объема воздуха.

Суть счетного способа состоит в следующем: проводится отбор определенного объема запыленного воздуха, из которого частички пыли осаждаются на специальный мембранный фильтр. Послечего проводится подсчет числа пылинок, исследуется их форма и дисперсность под микроскопом. Концентрация пыли при счетном методе выражается числом пылинок в 1 см 3 воздуха.

Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли основан на свойстве радиоактивного излучения (обычно α-излучения) поглощаться частицами пыли. Концентрацию пыли определяют по степени ослабления радиоактивного излучения при прохождении через слой накопленной пыли.

Министерством здравоохранения и социального развития утверждены нормативные документы по определению содержания пыли:

МУ № 4436-87 «Измерение концентраций аэрозолей преимущественно фиброгенного действия»;

МУ № 4945-88 «Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы)».

Измерение запыленности весовым (гравиметрическим) методом

При измерениях концентрации пыли предварительно взвешенный «чистый» фильтр АФА-ВП-20 (АФА-ВП-10) закрепляют в патроне (аллонже), который соединяют шлангом с аспиратором ПУ-3Э и протягивают через фильтр такое количество воздуха, чтобы навеска уловленной пыли составляла от 1,0 до 50,0 мг (для АФА-ВП-10 от 0,5 до 25,0 мг).

Аспирационный фильтр аналитический (АФА) изготавливают из фильтровальной ткани ФПП-15, имеющей заряд статического электричества. Применение аналитических фильтров типа АФА позволяет анализировать воздушную среду с высокой степенью точности. Они обладают высокой задерживающей способностью, малым аэродинамическим сопротивлением потоку воздуха, большой пропускной способностью (до 100 л/мин), небольшой массой, малой гигроскопичностью, возможностью определять концентрацию пыли независимо от ее физических и химических свойств. Для удобства обращения края фильтров опрессовывают и помещают в защитные обоймы (рис. 2).

Рис. 2. Фильтр типа АФА

1 – фильтрационный материал; 2 – защитная обойма

Для отбора проб используются аспираторы. Мето­ды и аппаратура, используемые для определения концентрации пыли, должны обеспечивать определение величины концентрации пыли на уровне 0,3 ПДК с относительной стандартной погрешностью, не пре­вышающей ±40% при 95% вероятности. При этом для всех видов про­боотборников относительная стандартная ошибка определения пыли науровне ПДК не должна превышать ±25%. Для отбора проб рекоменду­ется использовать фильтры АФА-ВП-10, 20, АФА-ДП-3.

После просасывания запыленного воздуха фильтр извлекают из аллонжа, повторно взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг и определяют массу навески пыли ΔР на фильтре по разности масс «чистого» и «грязного» фильтров.

Концентрация пыли при рабочих условиях:

, мг/м 3 (1)

где ΔР = Р к – Р н – масса уловленной фильтром пыли, мг; Р н и Р к – масса фильтра АФА соответственно до и после аспирации, мг;V зам – объем воздуха, из которого выделили пыль на фильтре, м 3 .

Одновременно с отбором проб воздуха на запыленность измеряют температуру (T, 0 С) и давление воздуха (В, мм рт. ст.) для приведения объема воздуха при рабочих условияхV зам, из которого выделили пыль на фильтре, к стандартным условиям (760 мм рт. ст. и 20 0 С):

, м 3 (2)

Тогда концентрация пыли в воздухе при стандартных условиях:

, мг/м 3 (3)

Результаты измерений и расчетов используют для санитарно-гигиенической оценки воздуха рабочей зоны по пылевому фактору, соотнося с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), а также для определения эффективности способов и средств борьбы с пылью.