|
Таблица 3.1 |
Рекомендуемые объемы воздуха при отборе |
|
|
|
Предполагаемая концентрация пыли, мг/м3 |
Объем отбираемого воздуха, л |
Менее 2 |
1000 |
2-10 |
500 |
10-50 |
250 |
Свыше 50 |
100 |
В сечении воздуховода, в котором намечен отбор проб, определяют среднюю скорость воздуха L (м/с). Учитывая оптимальный расход аспирируемого воздуха V (л/мин), определяют диаметр d (мм) входного отверстия наконечника по формуле:
|
|
d=4,6 √ (L/V). |
|
(3.2) |
|
Выбирают |
наконечник с ближайшим |
к |
вычисленному значению |
||
диаметром. |
Окончательный расход воздуха |
L (л/мин), необходимый для |
|||
обеспечения изокинетичности, вычисляют по формуле (3.1). |
|||||
Предварительно взвешенный фильтр помещают в закрытый аллонж, |
|||||
производят |
сборку аппаратуры для |
отбора |
проб и проверяют его на |
||
герметичность. |
Плотно закрывают |
отверстие |
наконечника, включают |
||
аспиратор, приоткрыв вентиль ротаметра, наблюдают за положением поплавка, который должен оставаться на нулевом делении.
Вводят пылеотборную трубку в воздуховод навстречу потоку, включают электроаспиратор и регулировочным вентилем устанавливают предварительно
рассчитанный расход воздуха, контролируемый по ротаметру. |
Отбор |
проб |
|||||||
производят интегральным способом |
путем |
равномерного |
перемещения |
||||||
пылеотборной |
трубки по двум взаимно перпендикулярным направлениям |
||||||||
сечения воздуховода. |
Не допускать касание концом наконечника стенок |
||||||||
воздуховода! |
Это может |
привести к грубым искажениям анализа за счет |
|||||||
попадания |
на |
фильтр |
посторонней |
пыли с |
внутренней |
поверхности |
|||
воздуховода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отбор |
пробы |
заканчивают обесточиванием |
электроаспиратора, |
||||||
зафиксировав |
|
время. |
Аккуратно |
извлекают фильтр, |
взвешивают |
его, |
|||
определяют привес и рассчитывают концентрацию пыли в воздуховоде. |
|
||||||||
Задание - |
определите концентрацию пыли в лабораторной установке. |
||||||||
Выводы по работе: |
|
|
|
|
|
|
|||
1. Отвечает |
ли |
гигиеническим |
требованиям, |
экспериментально |
|||||
установленная концентрация пыли? |
|
|
|
|
|||||
2.Приведите способы защиты воздуха от пыли.
3.Какое воздействие может оказывать на человека пыль?
21
Контрольные вопросы:
1.Определение пыли.
2.Классификация производственной пыли.
3.Физико-химические свойства пыли и их значение для производственной гигиены.
4.Какие методы существуют для определения концентрации пыли в воздухе? Суть весового метода.
5.Чем отличаются фильтры АФА-ВП от фильтров АФА-ХП?
6.Источники ошибок при определении концентрации пыли в воздухе рабочей зоны.
7.Каковы особенности определения концентрации пыли в системах вентиляции, в чем заключается условие изокинетичности?
Содержание отчета:
1.Цель работы.
2.Ответы на контрольные вопросы.
3.Задание.
4.Оборудование и материалы.
5.Схема лабораторной установки.
6.Расчет.
7.По данным эксперимента заполните табл. 3.2.
8.Выводы.
Таблица 3.2
Экспериментальные данные
Вид |
Скорость |
Время |
Объем |
Объем |
t, С |
Р, |
М, |
С, |
ПДК, |
пыли |
аспираци |
отбора, |
анализ. |
в станд. |
|
атм |
мг |
мг/м |
мг/м3 |
|
и, л/мин |
мин |
воздуха, |
услов., |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
л |
л |
|
|
|
|
|
тальк |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
4.ОЧИСТКА ГАЗОПЫЛЕВЫХ СМЕСЕЙ ОТ ТВЁРДЫХ ЧАСТИЦ
ИГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ
Очистка газопылевых смесей - отделение от них загрязняющих веществ или перевод последних в безвредное состояние.
Выбор отдельных аппаратов и/или схем очистки отходящих газов от пыли и эффективность их работы зависят, главным образом, от физикохимических свойств пылевых частиц, наиболее важными из которых являются:
–плотность;
–дисперсность (дисперсный состав);
–слипаемость;
22
–смачиваемость;
–электрическое сопротивление.
Дисперсность пыли характеризует диапазон (разброс) размера пылевых частиц (от наименьшего до наибольшего). Дисперсным составом пыли называют распределение пылевых частиц по фракциям, ограниченным частицами определённого размера, с указанием доли каждой фракции в процентах по массе или по числу частиц.
Основными механизмами отделения твёрдых частиц от газовой фазы
являются:
1)гравитационное осаждение (седиментация) – вертикальное оседание частиц под действием силы тяжести;
2)инерционное осаждение – происходит в случае, когда масса частицы или скорость её движения настолько значительны, что она не может следовать вместе с газом по линии, огибающей препятствие, а стремится продолжить своё движение, сталкивается с препятствием и осаждается на нём;
3)осаждение под действием центробежной силы – происходит при
криволинейном движении аэродисперсного потока, когда развиваются центробежные силы, отбрасывающие частицы на поверхность осаждения;
4)зацепление, захват (эффект касания) – наблюдается, когда расстояние частицы, движущейся с газовым потоком, от обтекаемого тела равно или меньше её радиуса;
5)диффузионное осаждение – дает броуновское (тепловое) движение частиц, повышая вероятность их контакта с обтекаемым телом;
6) |
электрическое осаждение – |
зарядка |
частиц с |
последующим |
|||||||||
выделением их из газовой фазы под воздействием электрического поля. |
|
|
|||||||||||
По |
принципиальным |
особенностям |
|
процесса |
|
очистки |
все |
||||||
пылеуловители делятся на 4 типа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1. |
"Сухие" механические пылеуловители – твердые |
частицы |
|||||||||||
отделяются под действием внешней механической силы: гравитации, |
инерции |
||||||||||||
или центробежной силы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В |
эту группу |
входят: |
пылеосадительные |
камеры; |
инерционные |
||||||||
пылеуловители |
(ударно-инерционные |
и |
жалюзийные); |
вихревые |
и |
||||||||
динамические (ротационные) пылеуловители; циклоны. |
|
|
|
|
|
||||||||
2. |
"Мокрые" |
пылеуловители |
– |
твёрдые |
частицы |
улавливаются |
|||||||
жидкостью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вэту группу входят: скрубберы (газопромыватели) различных конструкций; "мокрые" циклоны.
3. Фильтрующие устройства – твердые частицы задерживаются пористыми перегородками.
Вэту группу входят фильтры из различных материалов: тканей, волокон, керамики, полимеров, зернистых слоёв гравия, песка и др.
4. Электрофильтры – в них твёрдые частицы осаждаются под действием электрического поля.
23
В |
пылеосадительных камерах выделение |
пыли |
происходит за |
счёт |
||||
увеличения |
сечения |
воздуховода, |
вследствие чего скорость |
газопылевого |
||||
потока резко падает, |
и частицы пыли выпадают |
вниз под действием силы |
||||||
тяжести. |
В |
инерционных пылеуловителях выделение |
пыли достигается |
|||||
посредством |
резкого |
изменения |
направления газопылевого |
потока |
или |
|||
установки на его пути препятствий, |
вследствие чего частицы пыли, стремясь |
|||||||
сохранить направление движения под воздействием силы инерции, ударяются о перегородки внутри аппарата и выпадают вниз под действием силы тяжести. В циклонах пылевые частицы выделяются под действием центробежной силы в
процессе |
завихрения (вращения) |
газового потока. |
В |
ротационных |
(динамических) пылеуловителях сепарация пыли происходит |
в результате |
|||
вращения вентиляторного колеса (барабана). |
|
|
||
Принцип |
работы фильтрующих |
устройств заключается в процесс |
||
пропускания газопылевой смеси через пористую перегородку. |
Газ полностью |
|||
проходит сквозь неё, а частицы пыли удерживаются в объёме фильтрующего
материала и/или образуют |
пылевой слой на его поверхности. |
Выделение |
|
твёрдых частиц из газового |
потока при фильтрации происходит |
в результате |
|
совместного |
действия силы инерции, броуновской диффузии и зацепления. |
||
Кроме того, |
определённое влияние на процесс фильтрации имеют силы |
||
электростатического притяжения. Фильтрующие перегородки, фильтры делят на тканевые, волокнистые и зернистые (по типу материала из которого оно изготавливаются)
Действия всех пылеуловителей "мокрого" типа заключается в осаждении
пылевых частиц, главным образом, |
за счёт силы инерции |
и броуновской |
||||
диффузии. Вторичное |
значение имеют |
центробежное |
и |
гравитационное |
||
осаждение, реализуются и другие механизмы. |
|
|
||||
В |
результате контакта запылённого |
газа с жидкостью образуется |
||||
межфазная поверхность контакта, которая |
состоит из газовых пузырьков, |
|||||
газовых и жидких струй, капель, плёнок жидкости. |
|
|
||||
В зависимости от формы контакта газовой и жидкой |
|
фаз все способы |
||||
"мокрой" пылеочистки можно разделить на 3 группы: |
|
|
||||
1 |
– улавливание в объёме (слое) жидкости; |
|
|
|||
2 |
– улавливание плёнками жидкости; |
|
|
|
||
3 |
– улавливание распылённой жидкостью (каплями) в объёме газа. |
|||||
По |
способу действия |
выделяют |
следующие типы |
газопромывателей |
||
(скрубберов):
1– полые;
2– насадочные;
3– тарельчатые (барботажно-пенные);
4– ударно-инерционного действия;
5– центробежного действия;
6– динамические (механические);
7– скоростные (Вентури).
24
Для очистки отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ в промышленности применяют следующие группы методов: методы сорбции, каталитические и термические методы, методы конденсации и компримирования.
1. Методы сорбции - селективное поглощение одного |
или нескольких |
||||||
компонентов газовой |
смеси жидким или твёрдым |
поглотителем. Сорбция |
|||||
бывает физической и химической (хемосорбция). |
|
|
|
||||
При физической |
сорбции |
поглотитель |
не |
вступает |
в |
химическое |
|
взаимодействие с извлекаемым |
из |
смеси газом; |
поглощаемые |
молекулы |
|||
удерживаются сорбентом, главным образом, |
электростатическими силами и |
||||||
силами Ван-дер-Ваальса. |
|
|
|
|
|
|
|
При хемосорбции поглотитель |
соединяется |
с компонентами газовой |
|||||
смеси с образованием |
малолетучих |
или |
малорастворимых |
соединений. |
|||
Химическая реакция протекает, |
как обратимо, так и необратимо. |
|
|||||
Существуют два принципиально отличных типа сорбционных процессов: абсорбция и адсорбция.
Абсорбция - поглощение газа всем объёмом поглотителя. Процесс состоит в проникновении молекул газа в массу поглотителя с образованием раствора. Распространение молекул газа в массе поглотителя происходит, в основном, за счёт диффузии. В качестве физических абсорбентов в промышленности используют воду, органические растворители и их водные растворы. В качестве хемосорбентов применяют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.
При абсорбции происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую, т.е. осуществляется передача массы вещества от газа к жидкости. Этот процесс
состоит из процессов |
переноса вещества в каждой из фаз (массоотдача ) и |
|||
переноса вещества через границу раздела фаз (массопередача ). |
При этом |
|||
принимается, что на границе раздела фаз существует равновесие. |
|
|||
При физической |
абсорбции уравнения |
массоотдачи для |
процессов |
|
переноса вещества в каждой из фаз: |
|
|
|
|
|
G = βГF P – P |
Р) ; |
(4.1) |
|
|
|
(CР – C), |
(4.2) |
|
|
G = βЖF |
|||
где G – масса вещества, переносимого в единицу времени, кг/с; F – поверхность контакта фаз, м2;
P – парциальное давление поглощаемого вещества в газовой фазе, Па; C – концентрация поглощаемого вещества в жидкой фазе, кг/м3;
βГ и βЖ – коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах, кг/(м2 с) на единицу движущей силы.
Уравнения массопередачи для процессов переноса вещества из одной фазы в другую при физической абсорбции:
G = KГF (P – P*), G = KЖF (C* – C), |
(4.3) |
25