11

Лабораторная работа № 2

ИЗМЕРЕНИЕ МАЛОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Кататермометр представляет собой стеклянный прибор в форме цилиндрического капилляра с расширениями в нижней и верхней частях. Кататермометр заполнен подкрашенным спиртом. Шкала кататермометра имеет деления от 33º до 40ºС. На верхней части капилляра наносится значение фактора (постоянная величина) кататермометра.

ФАКТОР " F " - это количество тепла в милликалориях, теряемое с 1 см2 поверхности при охлаждении кататермометра от 40º до 33ºС или от 38º до 35ºС (среднее арифметическое значение начальной и конечной температур должно равняться 36,5ºС, т. е. температуре тела здорового человека).

Время охлаждения " t " (опускания спиртового столбика на принятом интервале температур) зависит от температуры, влажности и подвижности (скорости) окружающего воздуха.

Разделив значение " F " на измеренное время " t " в секундах, получаем новую величину " Н ", измеряемую в катаградусах (мкал/см2 x с).

Охлаждающее действие среды измеряют по мокрому и сухому кататермометру. В последнем случае извлеченный из воды кататермометр вытирают насухо. Этим исключается влияние влажности воздуха.

Скорость движения воздуха определяют по измеренным показателям температуры воздуха Тв и величине Нс, пользуясь таблицей или формулами.

Оборудование для проведения лабораторной работы приведено на рис.

2.1.

Рис.2.1. Установка и оборудование для лабораторной работы

12

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Лабораторная работа проводится в следующей последовательности. Собрать установку согласно рис.2.1 и залить в чашку водяной бани

примерно 150 см3 воды.

Включить нагреватель водяной бани в сеть и нагреть воду до 65-75 С. Температуру нагрева контролировать термометром для воды.

Поместить шаровую (цилиндрическую) емкость кататермометров в нагретую воду, что вызовет подъем спирта в капилляре кататермометра и после заполнения спиртом половины верхнего расширения капилляра извлечь его из воды и установить в исследуемое место.

Когда столбик опустится до первой температурной отметки (38º или 40ºС) включить секундомер, а когда он опустится до второй температурной отметки (35º или 33º), секундомер остановить и зафиксировать время " t " (сек), далее измерить температуру воздуха в месте проведения опыта " Тв ".

Измерения по аналогичной схеме провести не менее 3 раз по «сухому» и «мокрому» кататермометру и результаты измерений занести в табл. 2.1.

								Таблица 2.1.
			РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
F=…… (Численное значение взять с обратной стороны шкалы кататермометра)
№ п/п		Время		Температура	Охлаждающее		Скорость	Примечание
	охлаждения,			воздуха, °С (Тв)	действие		воздуха,
			сек		атмосферы,		м/с
					мкал/см2.
	tс		tм		Нс	Нм
1
2
3
….
Среднее

Определяем охлаждающее действие атмосферы по «сухому» (Нс) и «мокрому» (Нм) кататермометру согласно формул

Нс = F/tc; Hм = F/tм

где F - фактор кататермометра, мкал/см2 × сек.

Вычисляем разность температур ∂Т =36.5 - Тв и отношение Нс / ∂Т по которому, пользуясь табл.2.2., определяем скорость воздуха.

13

Таблица 2.2.

ТАБЛИЦА ДВИЖЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА

Нс / ∂Т	V, м/с	Нс / ∂Т	V, м/с	Нс / ∂Т	V, м/с
0.33	0.048	0.50	0.44	0.67	1.27
0.34	0.062	0.51	0.48	0.68	1.31
0.35	0.077	0.52	0.52	0.69	1.35
0.36	0.09	0.53	0.57	0.70	1.39
0.37	0.11	0.54	0.62	0.71	1.43
0.38	0.12	0.55	0.68	0.72	1.48
0.39	0.14	0.56	0.73	0.73	1.52
0.40	0.16	0.57	0.80	0.74	1.57
0.41	0.18	0.58	0.88	0.75	1.60
0.42	0.20	0.59	0.97	0.76	1.65
0.43	0.22	0.60	1.00	0.77	1.70
0.44	0.25	0.61	1.03	0.78	1.75
0.45	0.27	0.62	1.07	0.79	1.79
0.46	0.30	0.63	1.11	0.80	1.84

В заключение работы по полученным значениям Нс, Нм и данным, приведенным в табл. 2.2 определяем какая категория работ соответствует этим параметрам.

Сравнить полученные значения Нс и Нм с нормативными данными, приведенными в табл. 2.3.

Таблица 2.3.

НОРМЫ ОХЛАЖДАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ РАБОТ

№ п/п	Категория работ	Нс	Нм
1	Легкая работа	6	18
2	Работа средней	8	25
	тяжести
3	Тяжелая работа	10	30

ТЕСТЫ К РАБОТЕ

ПУЛЬТ 02		ПОГРАММА 1	Номер
ВОПРОС		ОТВЕТ	ответа
1. Для чего применяется шаровой	Для определения:
кататермометр?
	1.	Температуры воздуха	5
	2.	Температуры кипения	3
	воды
	3.	Скорости движения	1
	воздуха
	4.	Влажности	2
	5.	Веса жидкости	4

14

2. В каких единицах измерения	1. °С		1
выражается фактор кататермометра ?
	2.	Мкал	5
	3.	Ккал/мин	4
	4.	Мкал/см2	3
	5.	мм/с	2
3. Чему должна равняться средняя	1.36,5		3
температура кататермометра при
определении начальной Т1 и конечной
Т2 температур ?
	2.	37	4
	3.	36	2
	4.	35,5	1
	5.	38	5
4. Какая жидкость используется в	1. Вода		2
кататермометре ?
	2.	Спирт	5
	3.	Ртуть	3
	4.	Скипидар	1
	5.	Ацетон	4
5. Для какой скорости движения	1. Более 1 м/с		5
воздуха рекомендуется использовать
кататермометр ?
	2.	Менее 1,5 м/с	2
	3.	Более 0,5 м/с	1
	4.	≤ 0.3 м/с	3
	5.	Менее 0.5 м/с	4

Лабораторная работа № 3 ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ

В ВОЗДУХЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Для оперативного количественного анализа воздушной среды широко применяются экспресс-методы, основанные на использовании приборованализаторов.

По признаку применяемых методов анализа газоанализаторы подразделяются на два типа: физические и химические.

В физических газоанализаторах исследуется изменение какого-нибудь физического свойства газовой смеси от ее состава, например таких, как плотность, теплопроводность, теплота сгорания, интерференция света и др.

15

В химических газоанализаторах используются быстропротекающие химические реакции между определяемой воздушной средой и высокочувствительным окрашивающимся веществом-индикатором, реагирующим на конкретную примесь. На этом принципе основана работа газоанализатора УГ-2, который используется в данной лабораторной работе.

Содержание газа в воздухе определяется путем сопоставления высоты столбика индикаторного порошка, окрашенного в результате просасывания воздуха через индикаторную трубку, с градуированной в мг/л шкалой прибора (мерной линейки).

Нормирование примесей в воздухе рабочей зоны производится согласно ГОСТ 12.1.005-88, т.е. предельно-допустимая концентрация (ПДК) примеси не должна превышать таковой согласно ГОСТу.

УСТРОЙСТВО ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Лабораторная установка

Она состоит из эксикатора, который в свою очередь состоит из корпуса 1 и крышки 2. В горловину крышки введена через уплотняющую пробку стеклянная трубка 3, на которой имеется кран 4. Внутри эксикатора установлена чашка Петри 5 для анализируемого вещества (бензина, толуола и др.). Внутреннее пространство эксикатора соединено с газозаборным устройством 6 с помощью резиновой трубки 7, в промежутке которой помещена индикаторная трубка 8. Газозаборное устройство представляет собой насос в виде сильфона, который помещен в корпус. Сильфон сжимается с помощью программируемого штока 9, который удерживается в заданном положении, благодаря специальным углублениям фиксатора 10.

Индикаторная трубка 8 представляет собой стеклянную трубку диаметром 2,5 мм и длиной 90 мм. Внутрь трубки помещается индикаторный

16

порошок, который удерживается от высыпания ватными пыжами. Отметим, что в некоторых случаях перед индикаторной трубкой устанавливается фильтрующий патрон, служащий для улавливания примесей, мешающих определению анализируемого газового компонента (имеется в комплекте).

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Подготовить индикаторную трубку. Для чего внутренняя поверхность трубки ватным тампоном или ершиком очищается и в нее помещается индикаторный порошок. Для этого трубка с одного конца закрывается ватным пыжом и в нее через воронку засыпается порошок из ампулы (сосуда для хранения порошка). Порошок засыпается таким образом, что трубка заполняется им до отметки, отстоящей от верха на 8-10 мм. Трубка закрывается вторым ватным пыжом. Снаряженная индикаторная трубка 8 устанавливается в промежуток между резиновыми трубками 7.

Аккуратно снять крышку эксикатора 2 и из бутылочки для хранения анализируемого вещества (бензина, толуола) капнуть в чашку Петри 4-5 капель. Закрыть крышку и кран 4. Пользуясь измерительной шкалой (на ней указано количество прокачиваемого через трубку воздуха), подобрать программируемый шток 9. Шток вставить в отверстие газозаборного устройства 6, сжать сильфон до соответствующей отметки на штоке 9. Шток на этой отметке удерживается фиксатором 10. Проверить герметичность соединений (визуально).

Через 4-5 минут после полной подготовки опыта открыть кран 4, аккуратно снять шток 9 с фиксатора 10 и отобрать пробу воздуха из эксикатора. Окончание отбора пробы регистрируется по автоматической остановке программируемого штока.

ПРИМЕЧАНИЕ. Если шток после снятия с фиксатора быстро выдвигается, отсутствует необходимая герметичность установки. В этом случае необходимо устранить негерметичность и опыт повторить.

Индикаторную трубку снять и с помощью измерительной шкалы определить концентрацию примеси. Для этого трубка прикладывается к "О" шкалы началом потемнения порошка и по верхней отметке потемнения определить концентрацию "С" примеси в воздухе (мг/м3) по шкале.

Экстраполируя (условно) данное измерение на объем всей лаборатории, определяем общее количество вредностей ("G", мг) в помещении. Объем лаборатории ("V, м3) определяется по известной из геометрии формуле.

Определить количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение лаборатории ("Vн", М3) для обеспечения в ней концентрации вредного вещества, равной ПДК, по формуле

Vн = G/[(ПДК) – Cпр],

где ПДК - предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны: для бензина -100 мг/м3; для толуола - 50 мг/м3;

17

Спр- концентрация вредного вещества в приточном воздухе, которая должна быть не более 0,3 ПДК.

Результаты лабораторной работы привести в табл. 3.1.

		РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ								Таблица 3.1
	Измеренная		Объем лаборатории,				Общее кол-во		Необходимое кол-во
	концентрация,		V м3				вредности, G мг		воздуха, Vн, 3м
	С мг/м3
			ТЕСТЫ К РАБОТЕ
	ПУЛЬТ 08						ПРОГРАММА 1				Номер
		ВОПРОС					ОТВЕТ				ответа
	1. К какому типу относится				1. К химическому						1
	газоанализатор УГ-2 ?
					2.		К физическому				3
					3.		К аналитическому				4
					4.		К эмпирическому				5
					5.		К графическому				2
	2. Что является индикатором наличия				1. Влага воздуха						2
	вредной газообразной примеси в
	воздухе ?
					2.		Специальный индикаторный				4
					порошок
					3.		Специальная трубка				1
					4.		Повышенное давление				5
					5.		Специальная реакция				3
	3. Какой цвет приобретает				1. Белый						3
	индикаторный порошок при наличии в
	воздухе паров бензина ?
					2.		Коричневый				1
					3.		Светло-коричневый				5
					4.		Светло-красный				2
					5.		Синий				4
	4. Чему равняется ПДК паров толуола				1. 100 мг/м3						4
	в воздухе рабочей зоны ?
					2.		20 мг/м3				5
					3.		0,5 мг/м3				3
					4.		1,5 мг/м3				1
					5.		50 мг/м3				2
	5. Чему равен переводной				1. 10						5
	коэффициент при пересчете
	концентрации вещества в мг/л на
	мг/м3 ?
					2.		100				4
					3.		1000				3
					4.		50				1
					5.		10000				2

Cn = 3,5 × 105 (g2 – g1)T/ PVt

18

Лабораторная работа № 4 ИЗМЕРЕНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Пыль представляет собой один из вредных факторов воздушной среды, поскольку под ее воздействием могут возникать такие заболевания, как пневмокониозы, экземы, дерматиты, конъюктивиты и др.

По действующим в России санитарным нормам концентрацию пыли в производственных помещениях оценивают весовым методом, так как он в настоящее время считается наиболее доступным.

Концентрация пыли в воздухе при нормальных условиях (t=20 С°, р=101,325 кПа (760 мм рт. ст.)) определяется по формуле

С = (g2 – g1) 1000/Vt

(4.1)

где С - весовая концентрация пыли, мг/м3:

g2 - вес фильтра после отбора пробы, мг; g1- вес чистого фильтра, мг;

V - производительность аспиратора, л/мин.; t- продолжительность отбора пробы, мин.

Как правило, в производственных условиях в месте отбора пробы метеорологические параметры воздуха отличаются от нормальных, поэтому ее концентрацию приводят к нормальным условиям по формуле

(4.2)

где Сn - приведенная весовая концентрация пыли, мг/ м3 Т - температура воздуха в месте отбора, Кº; Р - барометрическое давление в период замера, Па.

УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА

Установка для моделирования запыленности и проведения измерений показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Установка для моделирования и проведения измерений

19

Установка состоит из пылевой камеры 1 и аспиратора 2, соединенных между собой шлангом 3. Пылевое облако в воздухе создается вентиляторомпобудителем воздуха 4, и воздух просасывается аспиратором 2 через бумажный фильтр 5, который размещается в аллонжах 6 (одна из которых закрепляется на стенке пылевой камеры).

Контроль количества воздуха, прошедшего через фильтр 5, производится ротаметром 7 аспиратора, которых он имеет четыре с различной производительностью - от 1,0 до 25 л/мин.

При проведении эксперимента включается ротаметр, который соединяется с камерой, остальные выключаются (пробки над ними закрываются). Для взвешивания фильтра используются аналитические весы (на рис. 4.1 они не показаны), точность которых 0,1 мг.

Пыль определенного вещества 8 помещается на дно камеры 1 заранее. Кроме этого, для проведения лабораторной работы необходимы следующие приборы: барометр, комнатный термометр, секундомер и лабораторные весы.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Взвесить фильтр. С этой целью следует развернуть защитные кольца и, пользуясь пинцетом, сложить фильтр пополам, поместить его в центр чашки весов.

Взвешенный фильтр 5 аккуратно поместить между аллонжами 6, затем шланг 3 подсоединить к соответствующему штуцеру ротаметра, обеспечивающему производительность до 25 л/мин.

Включить сначала побудитель воздуха 4, затем одновременно включить аспиратор 2 и секундомер (на рис. 4.1 не показан). Поддерживая краном скорость фильтрации воздуха 15-20 л/мин, пробу запыленного воздуха отбирают в течение 5-10 минут.

По истечении установленного времени установку выключить. Извлечь фильтр, сложить осадком пыли внутрь и вторично взвесить. Данные опыта записать в табл. 4.1.

			РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ							Таблица 4.1
	№	Масса фильтра		Производитель	Время	Концентрация пыли,		ПДК,		Коэф.
	п.п.	до	после	ность	отбора,		мг/м3	мг/м3		кратности
		опыта	опыта	аспиратора,	мин					очистки
				л/мин						воздуха
						Опытная	Приведенная,
						С (ф-ла	Сп (ф-ла 3.2)
						3.1)
	1.
	2.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) отдельных пылей приведены в табл. 4.2.

20

			ПДК ПЫЛЕЙ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ													Таблица 4.2
Пыль		Тальк	Мел		Древесина	Цемент				Сажа		Кремниевая			Бумага	Асбест
вещ-ва
ПДК,		4	4		6	6				4		2			6	6
мг/м3
Вычислить коэффициент кратности очистки воздуха от пыли по формуле
			К = Cп/ПДК											(4.3)
					ТЕСТЫ К РАБОТЕ
		ПУЛЬТ 13							ПРОГРАММА 1						НОМЕР ОТВЕТА
		ВОПРОСЫ								ОТВЕТЫ
			1						2					3
1. Какой метод измерения							1.	Счетный						2
запыленности наиболее прост и
доступен в настоящее время ?
							2.		Оценочный					3
							3.		Весовой					1
							4.		Качественный					4
							5.		Массовый					5
2. Какова точность весов,							1.	0,1 мг						3
используемых в опыте ?
							2.		0,15 мг					2
							3.		1,0 мг					5
							4.		0,01 мг					4
							5.		0,2 мг					1
3. Чему равна ПДК свинцовой пыли							1.	1 мг/м3						2
в воздухе ?
							2.		2 мг/м3					4
							3.		2,5 мг/м3					3
							4.		0,01 мг/м3					5
							5.		0,5 мг/м3					1
4. Какой величине равняется							1.	1 С°						1
температура воздуха в нормальных
условиях ?
							2.		20 С°					4
							3.		10 С°					3
							4.		30 С°					2
							5.		18 С°					5
5. Как называется прибор для							1.	Расходомер						3
измерения расхода воздуха ?
							2.		Скоростеметр					5
							3.		Реохорд					4
							4.		Реостат					1
							5.		Ротаметр					2