Психрометрическая таблица для температур от 17 до 360с по влажному термометру

Лабораторная работа № 3

Исследование запыленности воздуха производственных помещений

И рабочих мест

Цель работы:

• изучить методы и приборы пылевого контроля;

• научить студента определять концентрацию пыли в воздухе весовым методом и эффективность улавливания пыли фильтрами.

Задачи работы:

в результате выполнения работы студент должен получить навыки:

• правильно определять концентрацию пыли в воздухе весовым методом;

• определять эффективность работы средств пылеподавления и защиты органов дыхания от пыли с помощью фильтрующих материалов.

1. Общие положения

В рудниках, шахтах и на карьерах пыль образуется при бурении шпуров и скважин, отбойке и разрушении горных пород и полезного ископаемого, погрузке, транспортировке, а также при измельчении и обогащении полезного ископаемого.

Производственная пыль как профессиональная вредность (вредный производственный фактор) оказывает вредное воздействие на кожу, глаза, органы дыхания человека, вызывая при своем проявлении дерматиты (дерматозы), конъюнктивиты, пылевые бронхиты и пневмокониозы. Длительное вдыхание ядовитых пылей может привести к острым и хроническим отравлениям.

Пылью называют мелкодисперсную фракцию горных пород размером 0-70 мкм.

Наиболее опасна пыль дисперсностью 0,1-5 мкм, которую называют респирабильной. Такая пыль не задерживается в верхних дыхательных путях человека и глубоко проникает в легкие. Наибольшую опасность для здоровья человека представляет пыль, содержащая свободную двуокись кремния или кварц, химическая формула которого SiO₂. Растворенная двуокись кремния (кремниевая кислота H₂SiO₃) агрессивно действует на легочную ткань, сокращая ее дыхательную поверхность.

Исследованиями установлено, что степень опасности воздействия на человека пылевого фактора зависит от количества пыли, проникшей в организм, ее физико-химических свойств и дисперсного состава. В связи с этим в нашей стране установлены нормы предельно допустимых концентраций пыли в воздухе рабочей зоны, при которых у рабочего на протяжении всего трудового стажа гарантированно не разовьется профессиональное заболевание пылевой этиологии.

Наиболее распространенные методы определения запыленности воздуха следующие:

• весовой, при котором определяется весовое количество пыли в мг, содержащееся в 1 м³ воздуха;

• счетный, при котором определяется число пылевых частиц, содержащихся в 1 см³ воздуха.

Весовой метод наиболее распространен. Основан он на фильтрации запыленного воздуха через фильтр с последующим определением веса уловленной на нем пыли. Имея данные о количестве воздуха, прошедшего через фильтр, и зная вес его до и после взятия пробы, можно рассчитать содержание пыли в 1 м³ воздуха по формуле:

Q = , (1)

где ρ - масса фильтра до отбора пробы, мг; ρ₁ - масса фи­льтра после отбора пробы, мг; V - объем воздуха, протянутого через фильтр, приведенный к нормальным условиям (т.е. к такому объему, который он занял бы при температуре 0°С и дав­лении 760 мм рт.ст.), л.

V= , (2)

где V_t - объем воздуха, протянутого через фильтр при температуре t и давлении PS, л ; ρ₂ - барометрическое дав­ление в месте отбора пробы, Па; t - температура воз­духа в месте отбора пробы, °С.

V_t = α t, (3)

где α - объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, м³/мин, а = 20,4 л/мин; t - время отбора пробы, мин.

Приборы и оборудование. Для исследования запыленности воздуха используется установка, приведенная на рис.1 и состоящая из пылевой камеры 7, ручного электросверла 1, автоматического инжекторного аспиратора АЭРА 2, аллонжа 4, термометра, барометра- анероида.

Рис.1. Установка для исследования запыленности воздуха

Рис. 2. Патрон с фильтром: 1 – патрон; 2 – фильтр АФА-В; 3 - гайка

Счетный метод является вспомогательным и предназначен для определения дисперсности пыли при дисперсионном и других исследованиях вредных и опасных производственных пылей. Суть метода заключается в осаждении на стеклянную подложку, находящуюся в мерном стакане пыли, и последующем счете и измерении под микроскопом анализируемых пылинок (счетчик Грина).

Отбор проб, как в счетном, так и весовом методе производится на рабочем месте. Отверстие патрона с фильтром устанавливается навстречу пылевому потоку на уровне органов дыхания человека. Количество проб устанавливается в зависимости от характера и целей исследований и обычно принимается не менее 3-5.

Предельно допустимые концентрации пыли в воздухе рабочих зон, определенные весовым методом и принятые в нашей стране, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Вид пыли	Предельно допустимая концентрация (ПДК), мг/м^3
Пыль, содержащая более 70% свободной SiO2	1
Пыль, содержащая от 10 до 70% свободной SiO2	2
Пыль, содержащая менее 10% свободной SiO2	4
Пыль угольная, не содержащая свободной SiO2	10
Пыль искусственных абразивов (корунда, карбокорунда)	5
Пыль свинца и его неорганических соединений	0,01

Если фактическая запыленность воздуха рабочей зоны превышает значения предельно допустимых концентраций, указанных в табл. 1, в нормативных документах, то для предотвращения проявлений пылевого фактора как профессиональной вредности необходимо предусмотреть применение средств пылеподавления (активная вентиляция, орошение, пылеотсос, предварительное увлажнение и др.), а при их отсутствии или невысокой эффективности необходимо применять индивидуальные средства защиты (СИЗ) органов дыхания, например, противопылевые респираторы, ватно-марлевые повязки и др.

Рис. 3. Устройство прибора АЭРА:

1 – баллон со сжатым воздухом; 2 – манометр высокого давления; 3 – редуктор высокого давления; 4 – редуктор низкого давления; 5 – манометр низкого давления; 6 – инжектор; 7 – секундомер с автоматом включения; 8 – инжекционный автомат; 9 – соединительный штуцер;

10 – соединительный шланг; 11 – патрон с фильтром АФА

Пылевая камера представляет собой закрытый ящик с откры­вающейся дверкой из оргстекла, что дает возможность вести ви­зуальные наблюдения за бурением и пылевым состоянием воздуха в камере. В верхней стенке ящика имеется отверстие для буро­вой штанги 6 с режущим инструментом.

С помощью специальных зажимов 5 к нижней стенке ящика прикрепляется монолит (кусок) угля или породы. При бурении скважины в монолите во внутреннем объеме камеры 7 воздух будет насыщаться пылью. В этот же период отбирается проба на установление запыленности воздуха. Аллонж 4 с фильтром прикреплен к одной из боковых стенок с внутренней стороны камеры 7 в 230 мм от источника пылеобразования. Источником пылеобразования является резец (коронка) для бурения по углю или по породе. Резцы используются серийные, которыми бурят шпуры по углю и породе непосредственно в подготовительных или очистных забоях в шахте. Одной из особенностей является то, что при проведении работы используются тупые резцы. Это связано с экономией монолита. Пластмассовый аллонж 4 с помощью куска резинового шланга крепится к металлической трубке, выходящей на наружную сторону камеры 7. С наружной стороны камеры 7 к ней присоединяется резиновая трубка, соединяющаяся с аспиратором АЭРАРучное электросверло СЭР-19М. Сверло электрическое ручное СЭР-19М соответствует техническим условиям

ТУ 12-44-144-75.

Номинальная мощность на шпинделе сверла, кВт - 1,2

Номинальное напряжение, В - 125

Частота, Гц - 50

Номинальная скорость вращения шпинделя, об/мин - 50

Масса, кг - 16,5

Размеры гнезда для хвостовика буровой штанги, мм

длина - 57

диаметр - 18

Исполнение - рудничное взрывобезопасное "РВ''

Управление по пятижильной искробезопасной схеме

от замыканий в цепи управления

Габаритные размеры, мм

длина -305 ширина -318

высота - 300

Автоматический инжекторный рудничный аспиратор АЭРА пред­назначен для отбора проб рудничного воздуха на запыленность угольной и породной пылью. Действие прибора основано на протя­гивании требуемого объема воздуха с заданной скоростью через фильтр аллонжа с помощью инжекционного устройства, которое приводится в действие сжатым воздухом, находящимся в стальном баллоне 3 (рис.1). Поток воздуха изменяется автоматическим регулятором расхода воздуха. Время отбора пробы определяется секундомером. Зная объемную скорость протягивания воздуха и время отбора пробы, определяют объем протянутого воздуха. По весовому количеству пыли, задержанной фильтром, и объему про­тянутого через прибор воздуха определяют по формулам (I) и (2) весовое содержание пыли в единице объема воздуха.

Прибор АЭРА, автоматически работающий на одной оптималь­но объемной скорости, значительно упрощает отбор проб и увеличивает его надежность.

Этот прибор состоит из дюралюминиевого футляра (рис. 3), стального двухлитрового баллона с запорным вентилем. Баллон наполняется сжатым воздухом до давления 200 атм. При таком давлении запас сжатого воздуха составляет 400 л. К сис­теме прибора баллон присоединяется при помощи накидной гайки с смоуплотняющейся прокладкой.

Редуктор с предохранительным клапаном служит для снижения давления воздуха, поступающего из баллона, до по­стоянной величины 7 атм. Манометр контролирует давление в баллоне. Клапан служит для включения и выключения инжектора, предназначенного для протягивания воздуха через аллонж. Трубка Вентури служит для создания перепада давления по обе стороны мембраны в регуляторе потока. К труб­ке Вентури подключается всасывающая камера инжектора. Авто­матический регулятор расхода воздуха поддерживает постоянной величину объемной скорости протягивания воздуха независи­мо от изменения сопротивления аллонжа, а также от давления перед его соплом. Регулятор состоит из клапана, мембраны и регулирующей пружины. Принцип действия регулятора заключается в том, что при некотором увеличения (уменьшении) потока относительно его номинального значения перепад давления в трубке Вентури увеличивается (уменьшается) и сдвигает мембрану и клапан вверх (вниз), уменьшая (увеличивая) тем са­мым проходное сечение для потока воздуха и возвращая его объ­емную скорость к номинальному значению.

Комплект перечисленных узлов смонтирован на панели, которая крепится к футляру. Сверху механизм закрывается щитком, на который выведены шкалы секундомера, манометра и ручка переключения механизма.

Подготовка прибора к отбору проб. Перед отбором проб при­бором АЭРА необходимо проверить герметичность системы высоко­го давления. Для этого, убедившись, что ручка переключателя находится в положении «выключено», открыть вентиль баллона (рис.3) и произвести заполнение системы сжатым воздухом. Заметив по манометру величину давления в баллоне, закрывают вентиль. Если наблюдение в течение 1 мин покажет, что давление по манометру 5 осталось неизменным или снизилось не более чем на 50 атм., то система считается герметичной. После этого выпускают сжатый воздух, для чего ручку переключателя перево­дят на некоторое время в положение «включено» и возвращают в первоначальное положение.

Отбор проб воздуха. Для отбора пробы воздуха необходимо:

1. Установить прибор на стол и открыть его крышку.

2. Снять один конец резинового шланга со штуцера-заглуш­ки и открыть вентиль баллона.

3. Надеть свободный конец резинового шланга на трубку аллонжа, расположенную с внешней стороны камеры 7 (рис.1).

4. Взвесить бумажный фильтр на аналитических весах, открыть дверку пылевой камеры 7, вставить фильтр в аллонж 4, закрыть дверку.

5. Вставить буровую штангу 6 (рис.1) с резцовой коронкой в ручное электросверло 1 и в пылевой камере 7 резцовым инстру­ментом упереть в монолит угля или породы и включить ручное электросверло. Включать электросверло СЭР-19М только в диэлек­трических перчатках.

6. Поставить ручку переключателя в положение «включено». Одновременно с поворотом ручки включается секундомер и эжектор.

7. По истечении принятого времени отбора пробы перевести ручку переключателя в положение «выключено». Одновременно от­ключить секундомер.

8. Отсоединить пылевую трубку, закрыть ее пробкой и вло­жить в футляр.

9. Записать показания секундомера, продолжительность отбора пробы в табл.2.

10. Извлечь из аллонжа фильтр, взвесить его на аналитических весах и записать результаты в табл. 2.

11. По соответствующим приборам снять показания баромет­рического давления и температуры в месте отбора проб.

12. Зная объемную скорость и длительность опыта, опреде­лить объем прошедшего через фильтр воздуха V_t и, подставляя полученное значение в формулу (2), привести его к нормальным условиям.

13. Расчет весовой концентрации произвести по формуле (1). Полученные данные занести в табл.2.

Таблица 2