ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВОЙСТВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПЫЛИ

Понятие о токсичности выделяющихся в помещении газов и паров вредных веществ связано с их опасным действием на организм челове­ка. Вредные для здоровья вещества носят название промышленных ядов; сюда же относится и токсичная пыль. Ядами называют вещества, кото­рые, попадая в организм человека в небольших количествах, приводят к заболеваниям и отравлениям. Отравления бывают острыми и хрони­ческими. Острые отравления возникают в результате поступления в ор­ганизм ч'еловека в течение короткого периода относительно больших ко­личеств яда. Хронические отравления возникают в результате поступ­ления в организм человека относительно небольших количеств яда в течение сравнительно длительного периода. В производственных усло­виях яды могут проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу. "

Газы и пары вредных веществ делятся на две основные группы: 1 — химически нереагирующие газы и дары, которые не вступают в ре­акцию с клетками организма человека и не изменяются в нем; 2 — хи­мически реагирующие газы и пары.

Токсичность вещества зависит от его химической структуры, физи­ческих свойств и агрегатного состояния.

Газы и пары вредных веществ выделяются в воздух производствен­ных помещений при химических реакциях, испарении жидких растворов с открытых поверхностей, испарении летучей части лакокрасочных ма­териалов с окрашенных поверхностей, прорыве через различные неплот­ности аппаратуры и коммуникационных трубопроводов, сжигании топ­лива, выхлопе газов от двигателей внутреннего сгорания автомобилей, отборе проб из химических аппаратов, загрузке и выгрузке материалов и изделий из аппаратов и в других случаях.

Газы и пары вредных веществ могут легко переноситься потоками перемещающегося по помещению воздуха от мест их выделения в места, где источники вредных выделений отсутствуют. Содержание вредных веществ в воздухе производственных помещений на различных участках крайне неравномерно и зависит от мощности, мест и плотности распо­ложения источников их выделения, от мест расположения приточных и вытяжных отверстий систем вентиляции к от характера циркуляции воз­душных потоков в помещении. Газы и пары вредных веществ могут рас­пространяться по помещению и вследствие диффузии.

Пыль выделяется в воздух производственных помещений в резуль­тате различных технологических процессов. Выделение пыли происхо­дит в цехах предприятий текстильной, горнорудной, металлообрабаты­вающей, деревообрабатывающей, зерноперерабатывающей и других от­раслей промышленности. При этом пыль может в больших количествах попадать в атмосферу, загрязняя воздушную среду.

По действию на организм человека различают ядовитую пыль (свинцовая, ртутная и пр.) и неядовитую (песчаная, асбестовая и пр.). Неядовитая пыль при длительном вдыхании может вызывать у челове­ка различные легочные заболевания под названием пневмокониозы (си­ликоз, асбестоз и др.).

Пыли как органического, так и неорганического происхождения, об­разующиеся при размельчении горючих материалов, взрывоопасны вследствие очень развитой суммарной поверхности пылевых частиц по сравнению с поверхностью вещества, из которого они получены. К та­ким пылям относятся мучная, угольная, табачная, сахарная и др.

Взрывоопасность пыли зависит от размеров пылевых частиц. На­пример, очень взрывоопасна угольная пыль при размерах частиц 75 мкм. Та же угольная пыль при размерах частиц 10 мкм и менее имеет пони­женную взрывоопасность благодаря быстрому окислению пылевых час­тиц и способности их свертываться в хлопья. Каждая взрывоопасная пыль имеет свои пределы взрывоопасных концентраций.

Некоторые пыли способны воспламеняться при температуре 205°С. Эти же пыли при концентрации 68 мг/м3 и выше взрывоопасны.

Пыль, выделяющаяся в производственных помещениях, оказывает вредное воздействие не только на организм человека, но и на техноло­гический процесс, часто ухудшая его и приводя к износу оборудования.

§ 33..ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ГАЗОВ И ПАРОВ, ПОСТУПАЮЩИХ В ВОЗДУХ ПОМЕЩЕНИЙ

Выделение углекислого газа С02 людьми. Количество углекислого газа, выделяемого людьми, зависит от интенсивности выполняемой ими работы и может быть определено по табл. VII. 1.

Таблица VII.1

Выделение тазов и паров при химических реакциях. Массу газов, выделяющихся при химических реакциях, следует определять на осно­вании формул этих реакций. При этом необходимо учитывать, что в про­мышленности используются не химически чистые вещества, и поэтому в воздух помещения могут поступать и побочные продукты.

Например, масса водорода, выделяющегося при зарядке свинцово - кислотных аккумуляторов, может быть определена следующим образом. Под действием электрического тока идет реакция разложения серной кислоты, находящейся в аккумуляторе:

2H2S04 = 2Н2 + 2SOg + Оа.

При зарядке аккумулятора выделяются водород и кислород; наи­более интенсивное их выделение наблюдается в конце зарядки. В пе­риод перезарядки выделяются также так называемые «полые капли» — пузырьки газа, заключенные в оболочку электролита H2S04. Полые кап­ли, поднимаясь над поверхностью аккумуляторов, лопаются и загряз­няют воздух мельчайшими частицами серной кислоты. Кислород с водородом, выделяющиеся из аккумуляторных батарей, могут образо­вать взрывоопасную смесь при содержании водорода в воздухе 4% и более (по объему).

По закону Фарадея один элемент при пропускании тока в 1 А-ч выделяет при 0°С и 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) такие объем и массу водо­рода и кислорода:

Водород Кислород

Объем, л................................................................................. 0,418 0,21

Масса, г.................................................................................. 0,03748 0,2984

При установке нескольких батарей в аккумуляторном помещении и других условиях средний объемный расход выделяющегося водорода может быть определен по формуле

Где V — средний объемный расход выделяющегося водорода, м3/ч; Т — абсолют­ная температура воздуха, К; В — барометрическое давление, МПа; I — мак­симальная сила зарядного тока для каждой из батарей, находящихся в аккумуляторном помещении, А; п — число элементов в батареях (включая как рабочие, так и резервные гру-ппы элементов).

При проектировании вентиляции в аккумуляторных помещениях до­пустимое содержание водорода в воздухе из условия взрывОбезопасно - сти принимается равным 0,7% по объему.

Пример VII.1. Определить массу выделяющихся паров соляной кислоты (хлори­стого водорода) при взаимодействии 1 кг хлористого натрия с серной кислотой.

Решение. В этом случае уравнение запишется следующим образом:

2NaCl-f H2S04=Na2S04-f-2HCl,

Т. е. при взаимодействии 116,908 г хлористого натрия и 98,075 г серной кислоты обра­зуется 142,054 г сернонатриевой соли и 72,929 г хлористого водорода. Следовательно, из 1 кг хлористого натрия можно получить соляной кислоты:

1000

72,929 ------------------------------------------------- = 624 г — 0,624 кг.

116,908

Выделение газов и паров со свободной поверхности жидкости. Мас­совый расход испаряющейся жидкости, содержащей химические веще­ства, может быть определен с достаточным приближением по формуле

G = M (0,000352 + 0,000786и) pF, (VII.2)'

Где G — массовый расход испаряющейся жидкости, кг/ч; М — относительная мо­лекулярная масса испаряющейся жидкости; v — скорость перемещения воздуха над по­верхностью жидкости, м/с; р — упругость пара жидкости, насыщающего воздух при температуре жидкости, мм рт. ст.; F — площадь поверхности испарения, м2.

Значения упругости пара р некоторых жидкостей, испаряющихся при температуре помещения, приведены в табл. VII.2.

Таблица VII 2 -

Проникание газов и паров через неплотности. Массовый расход га­зов и перегретых паров, просачивающихся через неплотности техноло­гических аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением, мо­жет быть определен по формуле (для адиабатического процесса)

, f~M

G=KcVy (VII.3)

Где G — массовый расход просачивающихся газов, кг/ч; К — коэффициент запаса, характеризующий состояние оборудования (/С=1 ... 2); с — коэффициент, зависящий от давления газов наш паров в аппаратуре (табл. VI 1.3); V — внутренний объем аппа­ратуры и трубопроводов, находящихся под давлением, м3; М — относительная молеку­лярная масса газов иди паров в аппаратуре; Т — абсолютная температура газов или паров в аппаратуре, К-

Утечка газа в зависимости от его относительной молекулярной мас­сы при удовлетворительной эксплуатации составляет в 1 ч примерно 7—12% объема апп^>атуры, в которой содержится газ.

Массовый расход вредных веществ, выделяющихся через сальники насосов, может быть определен по формуле

(VII. 4)

Где G — массовый расход вредных веществ, кг/ч; d — диаметр вала или штока, мм; К — коэффициент, учитывающий состояние сальников и степень токсичности выделений (К.=0,0002 ...0,0003), р — давление, развиваемое насосом, ат.

Таблица VII.3

Испарение различных растворителей и лаков. Массовый расход па­ров растворителей, выделяющихся при окраске или лакировке вне ка­мер, определяют по формуле

(VH.5)

Где G — массовый расход выделяющихся паров растворителей, г/ч; А — расход лакокрасочных материалов, г на 1 м2 площади поверхности изделия, m — содержание летучих растворителей в лакокрасочном материале, %; F — площадь поверхности изде­лий, окрашиваемой или лакируемой за 1 ч, м2

Значения Лит приведены в табл. VI 1.4.

Таблица VII.4

Расход лакокрасочных материалов на покрытие изделий (на один слой) А и содержание в них летучих растворителей m

Пример VII.2. Определить массовый расход выделяющихся паров растворителей при окраске изделия цветным аэролаком, если за 1 ч окрашивается площадь поверхно­сти 200 м2.

Решение. Из табл. VI 1.4 находим Л = 180г/м2, т=75%. Тогда по форму­ле (VII.5)

180-75л

G = —— 200 = 27 000 г/ч = 27 кг/ч.

Газовыделения при сжигании топлива. Массовый расход газов, вы­деляющихся при сжигании топлива, определяют по формуле

Gr = GTgr, . (VII.6)

Где Gr — массовый расход газов, выделяющихся при сжигании топлива, кг/ч; От — массовый расход сжигаемого топлива, кг/ч; gr — масса продуктов сгорания в кг на 1 кг топлива (табл. VII.5),

Таблица VH.5

Масса и объем продуктов сгорания топлива при теоретической массе воздуха

Топливо

Дрова с влажностью

20%........................................

Торф воздушно-сухой с влажностью 25% . . Бурые угли.... Каменные > . . .

Антрациты..........................

Горючие сланцы. . . Древесный уголь. . Подмосковный » . .

Кокс....................................

Мазут..................................

Автомобильный бензин Природный газ. . . Генераторный газ из каменного угля.... То же, из торфа. . .

Газовыделения при работе дизелей. Массовый расход газов, выде­ляющихся в воздух машинных залов через неплотности дизелей, мож­но определить по формуле

(?д = /V (З/Сц ~Ь ЗОКк), (VII. 7)

Где <3Д — массовый расход выделяющихся газов, мг/ч; N — эффективная мощ­ность дизеля, л. е.; Кц и Кк — концентрации отдельных составляющих в газах, образу­ющихся в цилиндрах и в картере, мг/л, принимаемые по табл. VII,6.

Таблица VII.6

Газовыделения при работе карбюраторных двигателей. Массовый расход газов (акролеина и окиси углерода), выделяющихся в помеще­ние при работе карбюраторных двигателей автомобилей, определяют по формуле

Где GK — массовый расход выделяющихся газов, кг/ч; 15 — масса выхлопных газов, образующихся из 1 кг топлива, кг; Б — расход топлива одним автомобилем, кг/ч; Р — содержание в выхлопных газах окиси углерода или акролеина, % (табл. VII.7),

Таблица VII.7

Расход тошшва одним автомобилем может быть определен по формуле

Б = 0,5кУ~М, (VII. 9)

Где Б — расход топлива одним автомобилем, кг/ч; 0,5 — удельный расход топли­ва, кг/ч на 1 л. е.; К — коэффициент, учитывающий режим работы автомобиля; N — мощность двигателя, л. с.

Коэффициент К при прогреве двигателя и выезде автомобиля из гаража принимается равным 1, при въезде в гараж и установке автомо­биля на место — 0,75.

Продолжительность операций, мин, может быть принята следую­щей:

Выезд автомобиля из гаража................................................................ 3—5

Въезд автомобиля в гараж с установкой на место

Стоянки......................................................................................................... 2

Газование в профилактории.......... 10

Для определения расхода топлива одним двигателем может быть использована и другая формула:

Б = 0,6 + 0,8Уц, (VII. 10)

Где Б — расход топлива одним двигателем, кг/ч; Уц — рабочий объем цилиндров двигателя, л.

Значения Уц для отечественных автомобилей с карбюраторными двигателями могут быть приняты по данным специальной литературы.

Определение массы газов или паров вредных веществ, поступаю­щих в помещение, на основании химических анализов воздуха. В про­изводственных условиях массу выделяющихся1 газов или паров опре­деляют путем одновременного проведения анализов воздуха и расчета воздухообмена, как естественного, так и искусственного.

Массовый расход газов, поступающих в помещение, определяют по формуле

У(х2 — л:£) + L (ху — ха) г

10®2 '

(VII.11)

Где G — массовый расход газов, поступающих в помещение, кг/ч; V — объем по­мещения, м3; хі, Хг — соответственно начальная и конечная концентрация газов или па­ров в воздухе Помещения, мг/м3; L — воздухообмен в помещении, м3/ч; хв, ху — кон­центрация газов или паров соответственно в приточном и удаляемом воздухе, мг/м3; г — продолжительность испытания ч.

Пример VI 1.3. В формовочно-заливочном отделении чугунолитейного цеха в пе­риод заливки металла выделяется окись углерода СО. Воздухообмен в холодное время года составляет 90 765 м3/ч. Объем отделения 8250 м3. Продолжительность испыта - 6—425

Ния 6 ч. Концентрации окиси углерода: jci = 10 мг/м3; я2=40 мг/м3; хп=0; х7— = 50 мг/м3. Определить массовый расход поступающей в помещение окиси углерода. Решение

8250 (40 — 10) + 90765 (50 — 0) 6 G ------------------------------ — = 4,9 кг/ч.