Измерение запыленности весовым (гравиметрическим) методом

Лабораторная работа

По дисциплине: __ Безопасность жизнедеятельности________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЫЛЬ И СРЕДСТВА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

Выполнил: студент гр. ГС-09-2 _________________ /Кулаков Ф.И./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Руководитель: ассистент ____________________ /Андреев Р.Е./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

Цель работы: определение концентрации пыли гравиметрическим методом, эффективности средств пылеулавливания и оценка воздуха рабочей зоны по пылевому фактору.

Краткие теоретические сведения

Производственная пыль является наиболее распространенным вредным фактором производственной среды. Многочисленные технологические процессы и операции в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве сопровождаются образованием и выделением пыли, воздействию которой могут подвергаться большие контингенты работающих.

Пыль выводит из строя оборудование, снижает качество продукции, уменьшает освещенность производственных помещений, может быть причиной профессиональных заболеваний органов дыхания, поражения глаз и кожи, острых и хронических отравлений работающих.

Некоторые виды производственной пыли способны к самовозгоранию и даже взрыву, что позволяет относить пыль не только к вредным, но и опасным производственным факторам.

Рис. 1. Классификация производственной пыли

Профессиональные заболевания под действием пыли относятся к числу наиболее тяжелых и распространенных во всем мире профессиональных заболеваний. Основными пылевыми профессиональными заболеваниями являются пневмокониозы, хронический бронхит и заболевания верхних дыхательных путей.

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. После чего проводится подсчет числа пылинок, исследуется их форма и дисперсность под микроскопом. Концентрация пыли при счетном методе выражается числом пылинок в 1 см³ воздуха.

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 на уровне 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/м³ (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, м³.

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

, м³ (2)

Тогда концентрация пыли в воздухе при стандартных условиях:

, мг/м³ (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.

Приборы и оборудование:

- лабораторная установка, состоящая из трех камер (условных рабочих мест) с различной запыленностью воздуха; циклон и рукавный фильтр, вентиляторная установка (рис. 3);

- аспиратор ПУ-3Э, аналитические лабораторные весы, секундомер, фильтры АФА-20, аллонжи, барометр, термометр.

Электрический аспиратор ПУ-3Э предназначен для отбора и измерения проб атмосферного воздуха населенных мест, воздуха рабочей зоны, воздуха жилых и общественных помещений на определение содержания пыли и аэрозолей путем прокачки заданного объема пробы через поглотительные фильтры типа АФА для последующего аналитического контроля.

Условия эксплуатации аспиратора:

- температура окружающей среды от 263 К до 313 К (от -10 ⁰С до 40⁰С);

- относительная влажность до 98 % при температуре 25⁰С;

- атмосферное давление (84 – 106,7) кПа (630 – 800 мм рт.ст.).

Число параллельных каналов отбора пробы от 1 до 3.

Диапазон расхода по каждому каналу от 40 до 200 дм³/мин (л/мин).

Рис. 3. Схема лабораторной установки

(1 – камера 1 с источником пылевыделения; 2 – циклон; 3 – камера 2; 4 – тканевый рукавный фильтр; 5 – камера 3; 6 – пылеотборные отверстия с заслонками; 7 – устройство для вентиляции камер; 8 – аспирационное устройство; 9 – шланги с аллонжами; 10 – бункер с пылью)

Диапазон расхода по каждому каналу от 40 до 200 дм³/мин (л/мин).

Пределы основной относительной погрешности измерения объема пробы ± 10 % при температуре (293 ± 5) К, относительной влажности от 45 до 75 %и атмосферном давлении (101,3 ± 3) кПа (760 ± 22,5) мм рт. ст.

Время непрерывной работы от 2 до 60 мин.

Конструктивно аспиратор (рис. 4) состоит из цилиндрического корпуса, в котором расположен компрессор, стабилизатор потока и счетчик объема. Счетчик объема состоит из ветроприемника и индикатора объема. В передней части корпуса расположен раструб, на торце которого находятся, держатели под поглотительные фильтры со штуцерами.Штуцеры поджимаются к держателю накидными гайками.

Рис. 4. Общий вид аспиратора ПУ-3Э

(1 – корпус, 2 – ручка, 3 – сетевой переключатель, 4 – ниппели, 5 – накидные гайки, 6 – раструб, 7 – компрессор, 8 – выравнивающая сетка, 9 – ветроприемник, 10 – индикаторная головка)

Работа аспиратора заключается в следующем. Анализируемый воздух прокачивается через поглотительные фильтры. С выхода компрессора воздух через сетку, предназначенную для выравнивания скорости воздушного потока, поступает на счетчик объема, на индикаторе объема которого происходит отсчет суммарного объема пробы.

Расчетная часть

Таблица 1

Камера (место отбора проб)

Масса фильтра, мг

Масса навески пыли ΔР, мг

tизм, мин.

Показания счетчика объема воздуха, дел.

Vзам, м3

B, мм рт. ст.

Т, 0С

Vприв, м3

С, мг/м3

ПДК, мг/м3

до отбора Рн

после отбора Рк

I1

I2

0,45

0,442

36,2

0,37

0,363

5,51

0,51

0,501

Примеры вычислений:

Объем воздуха при рабочих условиях:

где I₁ и I₂ – соответственно начальное и конечное показания счетчика объема аспиратора, дел, С_калибр – калибровочная константа, С_калибр = 3,89 л/дел.

Приведенный объем воздуха:

,

где Т и В – температура и давление воздуха.

Концентрация пыли в воздухе при стандартных условиях:

, мг/м³

Эффективность средств пылеулавливания:

Циклон и фильтр:

Циклон:

Фильтр:

Общая:

Вывод: результаты исследования показывают, что ПДК превышается во всех 3 камерах (условных рабочих местах). Следовательно, необходимо везде проводить дополнительные мероприятия по защите от пыли, например, автоматизацию и механизацию процессов, сопровождающихся выделением пыли.