bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

дельных углеводородов токсичность возрастает по мере увеличения молекулярной массы.

Большая часть производственных вредностей попадает в организм человека через органы дыхания и всасывается легочными каналами. Правильный режим дыхания в производственных условиях требует, чтобы работающие дышали через нос. Этот режим часто нарушается при тяжелом труде, неправильной организации рабочих мест (неудачные позы) и в условиях высоких температур. При дыхании через рот вредные вещества заглатываются вместе со слюной, что вызывает заболевание желудочно-кишечного тракта и печени. В желудок они могут поступать также через немытые руки при еде и курении. Такие вредные вещества, как бензол, ксилол, толуол и другие, проникают в организм через кожный покров.

Во всех случаях ущерб, наносимый вредными веществами организму человека, зависит от их токсичности. По степени опасности для организма вредные вещества в соответствии с Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий подразделяют на четыре класса опасности: 1-й — чрезвычайно опасные; 2-й — высокоопасные; 3-й — умеренно опасные, 4-й — малоопасные. Класс опасности устанавливают в зависимости от норм и показателей, предусмотренных данным ГОСТ. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны согласно указанному стандарту не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК). Предельно допустимые концентрации — это такие концентрации, которые при ежедневной работе в течение 8 ч или другой продолжительности (но не более 41 ч в неделю) в период всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С1, С2, ..., Сn) к их предельно допустимым концентрациям (ПДК1; ПДК2, ..., ПДКn) не должна превышать единицы, т.е.

С1	+	С2	+	Сn	≤1.

ПДК1 ПДК2 ПДКn

361

К вредным веществам однонаправленного действия относятся вещества, близкие по химическому составу или характеру биологического влияния.

Ряд газов (водород, метан и.др.), выделяющихся при технологических процессах, не оказывает токсичного воздействия на организм человека, и их концентрации в воздухе производственных помещений не нормируются. Однако выделение этих газов в помещениях уменьшает содержание кислорода в воздухе, и, кроме того, они являются взрывоопасными, что требует тщательного контроля их присутствия в воздушной среде.

Многие вредные вещества выделяются в воздух в виде паров, газов, аэрозолей или смеси паров и аэрозоля, поэтому в нормах и ГОСТ вместе с ПДК и классом опасности указано их агрегатное состояние.

Пылевые частицы размером 0,1—10 мкм оседают с постоянной скоростью при скорости воздуха ниже скорости витания частиц. Скорость витания частиц пыли определяется по формуле Стокса

wв = 0,3рd 2,

где wв — скорость витания пылевых частиц, м/с;

р — плотность материала (например, кварца), кг/м3; d — диаметр частицы, мкм.

Частицы пыли размером менее 0,1 мкм практически не осаждаются, а размером более 10 мкм осаждаются под действием силы тяжести. Нормируемая скорость воздуха для производственных помещений в 10 и более раз выше витательной для данных фракций пыли, поэтому пыль с размером частиц до 10 мкм находится во взвешенном состоянии и попадает в легкие вместе с вдыхаемым воздухом. Активный вынос пыли из помещения наблюдается при скоростях воздушного потока около 1 м/с (табл. 8.11).

Степень вредного воздействия пыли на организм человека зависит от ее размера (дисперсности). Пылинки размером:

–более 50 мкм задерживаются в верхних дыхательных путях и вреда не приносят;

–от 50 до 10 мкм проникают в дыхательные пути более глубоко, но в легкие попадают в незначительном количестве;

–менее 10 мкм проникают в разветвления бронхов и являются опасными для организма. Наибольшую опасность представляют пылинки размером 1—2 мкм;

362

– менее 1 мкм попадают глубоко в легкие, но могут иногда и уноситься с выдыхаемым воздухом. По механизму вредного действия они ближе к газам.

				Таблица 8.11
		ПДК и классы опасности вредных веществ
	Вредные	ПДК,	Класс	Действие на организм человека
	вещества	мг/м3	опасности
	Марганец	0,03	2	Сильный яд, поражает центральную
				нервную систему, печень, желудок,
				способствует развитию пневмонии.
	Хром	0,1	1	Аллерген, обладает канцерогенными
				свойствами, оказывает общетоксичес-
				кое действие.
	Свинец	0,01	1	Поражает все органы и системы орга-
				низма.
	Толуол	50	3	Вызывают возбуждение. При хроничес-
	Бензол	5	2	ком отравлении наблюдаются наруше-
				ния со стороны центральной нервной
				системы и других органов, изменения
				состава крови.
	Фенол	0,3	2	Поражает кроветворные органы.
	Ацетон	200	4	Поражает все отделы центральной не-
				рвной системы, обладает кумулятивным
				свойством.
	Эфир	300	4	Раздражает слизистые оболочки глаз и
				верхних дыхательных путей, вызывает
				ожоги.
	Едкий натр	0,5	2	Вызывает ожоги, характеризующиеся
				большой глубиной поражения, раздра-
				жает слизистые оболочки.
	Окись углерода	20	4	Вызывает головную боль, головокру-
				жение, бессонницу, нарушение обмена
				веществ, потерю сознания.
	Кремнеземосо-	1	3	Преимущественно фиброзного действия
	держащая пыль

Вредность пыли определяется не только дисперсностью, но и ее химическим свойством и концентрацией в воздухе. Последние два параметра нормированы, т.е. величина ПДК установлена с учетом класса опасности пыли.

363

Оценка загрязнения воздуха

Загрязнение воздуха вредными веществами оценивают, определяя их состав и концентрацию. Выбор способа оценки зависит от требуемой точности результата и необходимой скорости его получения. Периодичность контроля состояния воздушной среды устанавливает орган санитарного надзора в соответствии с ГОСТ. Места забора и число контрольных проб определяют в зависимости от требуемой достоверности характеристики воздуха. Во всех случаях число контрольных проб должно быть не менее пяти. Результаты измеренных концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны для сравнимости приводят к нормальным условиям.

Для оценки загрязнения воздуха парогазовоздушными вредными аэрозолями применяют лабораторный и экспрессный методы. Лабораторный метод состоит из отбора проб воздуха в установленных местах и последующего анализа их в лаборатории с помощью хроматографов, газохромов и различных газоанализаторов.

Экспрессный метод, в основе которого лежат быстропротекающие химические реакции с изменением цвета реактива, позволяет оценивать концентрации вредных веществ непосредственно на рабочих местах. Различают две разновидности этого метода — линей- но-калориметрический и индикационный. При линейно-калори- метрическом методе в прозрачную стеклянную трубочку помещают силикагель или фарфоровый порошок, через который пропускают определенный объем исследуемого воздуха.

О содержании вредного вещества в пропущенном через трубочку воздухе судят по длине окрашенного столбика наполнителя. Так, наполнитель индикаторных трубок при анализе воздуха на окись азота становится красным, на окись углерода — коричневым, на ацетон — желтым. Количественное содержание каждого газа оценивают по стандартным шкалам, с которыми сравнивают данные индикаторных трубок.

Для максимально быстрого выявления в воздухе особенно опасных веществ (например, паров ртути, свинца, цианистых соединений и др.) применяют индикационный метод. Он основан на способности некоторых химических реактивов мгновенно менять окраску под действием ничтожных концентраций вполне определенных веществ или соединений. Например, бумажка, пропитанная уксусно-кис-

364

лым свинцом, чернеет при наличии в воздухе сероводорода. Под действием окиси углерода чернеет бумажка, смоченная водным раствором хлористого палладия и т.д.

Основным методом оценки запыленности воздуха является весовой метод. По этому методу определяют массу пыли, находящейся в

единице объема воздуха. Для этого известный объем воздуха Vо пропускают через мембранный фильтр, массу которого до пропускания (q1) воздуха и после пропускания (q2) определяют на аналитических весах. Концентрация исследуемой пыли будет равна

C = q2 −q1 , мг/м3.

V0

Для более полной оценки запыленности весовой метод дополняют счетным, который позволяет глубже судить о вредности пыли и

ее дисперсности. При счетном методе всю пыль, содержащуюся в определенном объеме воздуха, осаждают на покровное стекло микроскопа. Затем по относительно простым методикам подсчитывают число осевших пылевых частиц, относя его к единице объема исследуемого воздуха. Под микроскопом определяют и дисперсность пыли. Для подсчета числа пылевых частиц различных фракций в единице объема воздуха существуют специальные счетчики. Наи-

большее распространение получили счетчики ударного действия: Оуэнса № 1, СН-2, ТВК3. В экспрессном методе анализа воздуха

на запыленность применяются фотопылемеры. Действие этих приборов основано на принципе оценки степени уменьшения светового потока, проходящего от светофильтра до фотоэлемента через запыленную среду. Для грубой оценки применяют фотопылемеры Ф-1, Ф-2 и ФЭП-6, для точной — ИЗВ-1 и «ПРИЗ».

8.10. Назначение и классификация промышленной вентиляции

Промышленную вентиляцию применяют для технических целей в различных технологических процессах и для обеспечения установленных санитарными нормами метеорологических параметров и чистоты воздуха в помещениях.

Вентиляция обеспечивает воздухообмен в помещении, т.е. удаляет загрязненный и подает свежий воздух. По способу перемещения воздуха различают естественную и искусственную (механическую)

365

вентиляции. Оба этих вида вентиляции могут применяться в сочетании (смешанная вентиляция).

Вентиляцию называют естественной, если воздухообмен в помещении осуществляется за счет теплового и ветрового напоров. Естественную вентиляцию используют для обеспечения благоприятных условий труда в помещениях, где выделяется много тепла

ине требуется специальной подготовки воздуха или его подачи к определенным местам. Воздухообмен происходит за счет разности плотностей воздуха внутри и снаружи помещения, что обусловлено разностью его температур и вызывает поступление холодного воздуха в помещение и вытеснение из него теплого воздуха (тепловой напор). При действии ветра (ветровой напор) с заветренной стороны зданий создается пониженное давление, в результате происходит вытяжка теплого воздуха из помещения. С наветренной стороны здания, наоборот, создается избыточное давление и свежий воздух поступает в помещение.

При механической вентиляции воздухообмен осуществляется вентиляторами.

Вентиляция бывает приточной, вытяжной и приточно-вытяжной. Приточная предназначена для организованной подачи чистого воздуха в помещение, вытяжная — для удаления из него загрязненного воздуха.

По месту действия вентиляцию подразделяют на общеобменную

иместную. Общеобменная вентиляция предназначена для обеспечения в рабочей зоне помещения условий, соответствующих санитарным нормам. Очень важно предотвратить распространения вредных веществ по всему помещению и удалить их непосредственно от места выделения. Для этой цели служит местная локализующая вытяжная вентиляция. В ряде случаев применяют подачу чистого воздуха в рабочую зону — местную приточную вентиляцию. Примером служат воздушные души, устраиваемые на рабочих местах, на которых выделяется много тепла.

Местную вентиляцию применяют в сочетании с общеобменной как искусственной, так и естественной.

Смешанные системы местной механической и естественной общеобменной вентиляций находят широкое применение в больших цехах с локальными выделениями вредностей.

Местные отсосы для удаления взрывоопасных и пожароопасных газов и паров проектируются отдельно для каждого помещения.

366

Рис. 8.3. Структурная схема вентиляции:

а — приточная; б — вытяжная; в — приточно-вытяжная; 1 — воздухозаборное устройство; 2 — калорифер; 3 — вентилятор; 4 — магистральные воздуховоды; 5 — насадки для регулировки и забора воздуха; 6 — фильтр (очиститель воздуха); 7 — шахта для выброса загрязненного воздуха

При общеобменной искусственной вентиляции загрязненный воздух необходимо удалять из тех мест, где наблюдаются наибольшие концентрации вредных веществ. Если применяется приточная вентиляция, воздух подают в рабочую зону, в которой выделяются много тепла и вредных веществ, и в верхнюю зону при их отсутствии.

Структурная схема промышленной вентиляции представлена на рис. 8.3.

8.10.1. Расчет вентиляционной системы

Системы искусственной вентиляции состоят из вентиляторов, воздуховодов, воздухозаборных и воздухораспределительных устройств. Для подогрева: воздуха применяют калориферы, а для его очистки — фильтры.

Для обеспечения нормируемых параметров воздуха необходимо на основе расчетов найти правильное проектное решение системы вентиляции для каждого помещения.

Проектирование систем вентиляции состоит из следующих этапов:

–определение требуемого воздухообмена;

–составление принципиальной схемы вентиляции помещения

иаэродинамического расчета воздуховодов;

367

–подбор вентилятора и определение требуемой мощности электродвигателя, исходя из данных произведенного аэродинамического расчета и требуемого воздухообмена;

–выбор воздухозаборных и воздухораспределительных устройств, оборудования для очистки подаваемого или удаляемого воздуха и определение мест их расположения;

–выбор типа калорифера для подогрева подаваемого в помещение воздуха.

8.10.2. Расчет воздухообмена

Требуемый воздухообмен L для общеобменной вентиляции определяют по следующим формулам:

при газовыделениях:

Lг =

Gг

,

(8.9)

bд

−bп

при пылевыделениях:

Lпл

=

Gп

,

(8.10)

nд

по влаговыделениям:

− nп

Lв

=

D

,

(8.11)

dн

по тепловыделениям:

−dп

Lт =

Qизб

,

(8.12)

ср(ty

−t

п )

где Gг, Gп — газовыделение и пылевыделение в помещении, мг/ч;

bд, nд — предельно допустимые концентрации газа и пыли в воздухе помещения, мг/м3;

bп, nп — содержание газа и пыли в приточном воздухе, мг/м3; D — влаговыделение в помещении, мг/м3;

dн, dп— влагосодержание, нормируемое в рабочей зоне, и влагосодержание приточного воздуха, мг/м3 (определяют по диаграмме в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха);

Qизб — выделение тепла в помещение, кДж/ч; с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг-К); р — плотность воздуха, кг/м3;

tу, tп— температура воздуха, удаляемого из помещения, и температура приточного воздуха, К.

368

Количество вредных веществ, выделяющихся при технологических процессах, определяют специальными расчетами, приведенными в справочниках.

При определении требуемого воздухообмена по газовыделениям следует учитывать, что при наличии в воздухе помещения нескольких вредных газов, не обладающих однонаправленным действием на организм человека, расчет выполняют отдельно для каждого газа и принимают наибольший результат. Так же определяют воздухообмен при совместном загрязнении воздуха газом и пылью. При наличии в воздухе газов однонаправленного действия принимают сумму вентиляционных воздухообменов, рассчитанных для каждого газа.

Количество воздуха, необходимого для вентиляции административных, жилых, общественных и бытовых помещений, определяют по кратности воздухообмена:

La = kUп,

где k — коэффициент кратности воздухообмена, зависящий от назначения помещения и показывающий, сколько раз в течение часа воздух должен смениться в помещении;

Uп — объем помещения, м3.

8.10.3. Аэродинамический расчет вентиляционной системы

При расчетах вентиляции на планах помещений наносят трассу воздуховодов вентиляционной системы, намечают места установки вентиляционного оборудования и составляют расчетную схему (рис. 8.4). На каждом участке вентиляционной системы указывают его длину и расход воздуха L. Все участки нумеруют. После этого

Рис. 8.4. Схема для аэродинамического расчета приточной вентиляции:

1 — воздухозаборное устройство; 2 — калорифер; 3 — вентилятор; 4 — магистральные воздуховоды; 5 — насадки для регулировки и забора воздуха; 6 — фильтр (очиститель воздуха)

369

приступают к аэродинамическому расчету системы: определяют сечение воздуховодов и потери давления на каждом участке. При расчетах следует иметь в виду, что скорости воздуха на участках должны плавно уменьшаться по мере отдаления от вентилятора.

Потери давления в системе воздуховодов определяют по следующему выражению:

Рn = ∑(Pтр + Рмс),

(8.13)

где Ртр — потери давления на участке от трения о стенки воздуховода, Па; Рмс — потери давления на местные сопротивления, Па.

Потери давления на участке от трения о стенки воздуховода определяют по формуле

P	= λ	l		р	V 2,	(8.14)
тр		d 2

где λ — коэффициент шероховатости воздуховода;

l, d — соответственно длина и диаметр воздуховода, м; V 2 — динамический напор, Па;

р — плотность воздуха, кг/м3.

Для упрощения аэродинамических расчетов вводят понятие об удельных потерях давления на 1 м трубопровода — Rуд. Значения Rуд для круглых воздуховодов, зависящие от их диаметра, приведены в справочной литературе по вентиляции. Диаметр воздуховода выбирают, исходя из количества воздуха и его скорости на данном участке. Тогда потери давления на трение на участке длиной l будут равны

Ртр = Rудl.

Для воздуховодов квадратного и прямоугольного сечений определяют эквивалентный диаметр dэкв = 2аb/(а + b), где а, b — размеры сторон воздуховода, м.

При изменении направления движения воздуха, слиянии вентиляционных струй и их разделении, а также при других изменениях как величины, так и направления воздушного потока происходит потеря давления. Такие потери учитываются коэффициентом местного сопротивления:

Р	мс	= ∑ξ ρV 2,	(8.15)
		2

370