Источника опасности

Рассмотрим наиболее распространенное средство коллективной защиты от пыли, позволяющее снизить мощность источника опасности – противопылевые вентиляционные системы – аспирацию.

Назначение аспирационных систем – обеспечить вытяжку из помещения запыленного воздуха и приток в помещение воздуха чистого.

Основным показателем, характеризующим эффективность работы аспира­ционной системы, является объем воздуха, который эта вентиляционная сис­тема в состоянии подать в помещение (удалить из помещения).

Необходимое количество воздуха, подаваемого в помещение для снижения в нем вредных веществ до нормы (в том числе пыли), может быть определено из следующего выражения.

, (9.1)

где G – выделяющиеся в помещении вредные вещества (мг/ч),

L_пр, L_выт – требуемые количества приточного и вытяжного воздуха соответственно (м³/ч),

q_пр, q_выт – концентрации вредного вещества в приточном и вытяжном воздухе соответственно (мг/м³).

Учитывая что L_пр» L_выт и обозначая их за L, получим следующее соотноше­ние.

. (9.2)

Концентрация пыли в воздухе производственного помещения (q_выт) с уче­том вида пыли определяет мощность источника опасности и должна удовлетво­рять следующему выражению

,

где ПДК – предельно допустимая концентрация пыли в воздухе произ­водственного помещения, соотнесенная к виду пыли (мг/м³).

Следует отметить, что для эффективной системы аспирации необходимо соблюдение еще одного условия

. (9.3)

Примеры ПДК для различных видов пыли приведены в таблице 9.2.

Таблица 9.2

Предельно допустимые концентрации некоторых видов пыли

Вид пыли	ПДК (мг/м3)
Алюминий и его сплавы (в перерасчете на алюминий)
Аминопласты (пресс-порошки)
Известняк
Кремния диоксид кристаллический при содержании в пыли более 70% (кварцид, динас и др.)
Кремния диоксид кристаллический при содержании в пыли 10-70% (гранит, шамот, углепородная пыль и др.)
Силикатсодержащие пыли, силикаты, алкмосиликаты (цемент, оливин, апатит, глина)
Синтетические моющие средства
Углерода пыли: ископаемые угли и углепородные пыли с содержанием своболного ди­оксида кремния
до 5%
5-10%

Рассмотрим различные аспирационные системы, как средство защиты от пыли в производственном помещении.

Напомним, основной характеристикой вентиляционных систем является объем перемещаемого ими воздуха.

Классификация видов вентиляционных систем представлена в таблице 9.3.

Таблица 9.3

Классификация видов вентиляционных систем

Вентиляционная система
Естественная	Искусственная (механическая)
Неоргани- зованная	Организованная (аэрация)	Приточная	Вытяжная	Приточно- вы­тяжная
Бесканаль- ная	Канальная	Местная	Обще- обменная	Местная	Обще- обменная	Местная	Обще- обменная

Естественные вентиляционные системы, как средства защиты от пыли, являются низкоэффективными, поскольку не в состоянии обеспечить требуемый напор воздуха.

При искусственной вентиляции воздух перемещается осевыми или центро­бежными (радиальными) вентиляторами.

Осевые вентиляторы применяют, когда требуется значительная произво­дительность (L), то есть необходимо, чтобы вентиляция в больших объемах обеспечивала воздухообмен.

Здесь речь идет о больших концентрациях веществ (в том числе пыли), ко­торые оказывают вредное воздействие, и только с течением времени могут ока­зать воздействие опасное.

Центробежные вентиляторы используют, когда необходимо обеспечить высокое давление (p), то есть нагнетать (или удалять) пусть малые объемы воз­духа, но с большой скоростью. Здесь речь идет о малых концентрациях опасных веществ.

Виды вентиляторов представлены на рисунке 9.1.

Рис. 9.1. Осевой (а) и центробежный вентилятор (б): 1 – корпус, 2- крыльчатка, 3 – электродвигатель, 4 – станина, 5 – ци­линдр с лопастями.

Вентилятор характеризуется следующими параметрами:

- производительность, L (м³/ч);

- развиваемое давление, p (Па).

Электродвигатель вентилятора характеризуется следующими параметрами:

- электрическая мощность, N (кВт);

- коэффициент полезного действия, h.

При расчете искусственных вентиляционных систем особое внимание уде­ляют выбору вентилятора, поскольку он определяет ведущие характеристики эффективной работы системы искусственной вентиляции.

Для подбора вентилятора необходимо знать не только объем перемещае­мого воздуха (L), но и имеющиеся сопротивления в вентиляционной сети, по­скольку они определяют необходимое давление, которое должен развивать вен­тилятор (p). С целью определения давления, которое предстоит преодолевать воздуху на каждом i-том участке вентиляционной сети, расчетные сопротивле­ния вычисляют по следующей формуле:

, (9.4)

где R_i – удельные потери давления на трение на i-том участке сети,

L_i – длина i-того участка сети,

E_i – сумма коэффициентов местных потерь на i-том участке сети,

V_i – скорость движения воздуха на i-том участке сети,

Y – плот­ность воздуха.

Величины R_i определяют по справочникам в зависимости от диаметра воз­духовода и скорости движения воздуха по нему, E_i определяют по справочни­кам в зависимости от типа местного сопротивления, L_i, V_i определяют при по­мощи соответствующих измерений (реже – вычисляют).

Расчетные сопротивления отдельных участков сети суммируют, определяя требуемую мощность вентилятора. При этом создается 10% запас на непредви­денное сопротивление. Таким образом, результирующее давление, развиваемое вентилятором должно быть удовлетворять следующему неравенству:

, (9.5)

где n – количество рассматриваемых участков вентиляционной сети.

При выборе вентилятора по его производительности (L) также делают 10% запас.

Вентилятор снабжается электродвигателем, мощность которого (кВт) оп­ределяется по следующей формуле:

, (9.6)

где L_p – результирующая производительность вентилятора,

h_в – КПД вентилятора,

h_рп – КПД ременной передачи.

Конкретная марка вентилятора и электродвигателя определяется по спра­вочникам с учетом всех рассчитанных характеристик.

Искусственные вентиляционные системы по области действия бывают местными и общеобменными.

Местные имеют привязку к конкретным рабочим местам, общеобменные обеспечивают вентиляцию в целых помещениях.

По направлению движения воздуха относительно помещения вентиляци­онные системы бывают приточными (рис. 9.2,а), вытяжными (рис. 9.2,б) и приточно-вытяжными (рис. 9.3).

Приточные обеспечивают приток свежего воздуха, вытяжные – удаление воздуха запыленного (в общем случае – загрязненного), приточно-вытяжные – обеспечивают полную циркуляцию воздуха.

Рис. 9.2. Приточная (а) и вытяжная (б) общеобменные вентиляционные системы: 1 – воздухоприемник для забора чистого воздуха; 2 – воздуховод; 3 – фильтр для очистки воздуха от пыли; 4 – калорифер; 5 – вентилятор; 6 – воздухораспределительное устройство (насадка); 7 – вытяжная труба для удаления воздуха; 8 – устройство для очистки удаляемого воздуха; 9 – воздухозаборные отверстия для удаляемого воздуха.

В приточной общеобменной вентиляционной системе в общем случае на­ружный воздух всасывается (1), очищается (3), нагревается (4) и распределяется по помещению (6).

В частных случаях фильтр для очистки воздуха и калорифер могут отсут­ствовать.

В вытяжной общеобменной вентиляционной системе в общем случае воз­дух производственного помещения всасывается (9), очищается (8) и удаляется из помещения (7).

В частных случаях фильтр для очистки удаляемого воздуха может отсутст­вовать.

Рис. 9.3. Приточно-вытяжная общеобменная вентиляционная система:

1 – клапан для регулирования количества свежего, вторично рециркулированного и выбрасываемого воздуха; 2 – воздуховод для системы рецир­куляции; 3 – помещение, обслуживаемое приточно-вытяжной вентиляцией.

С помощью клапанов (1) регулируется объем воздуха подаваемого в по­мещение, удаляемого из него и воздуха циркулирующего в помещении по воз­духоводу (2). Воздухораспределительные и воздухозаборные отверстия должны располагаться по отношению к рабочим местам и источникам пыли таким обра­зом, чтобы оптимально обеспечить циркулирование свежего и запыленного воздуха в защищаемом помещении.

При проектировании вентиляционной системы необходимо определять площадь выходного сечения воздуховода (F) и диаметр воздуховода (d).

Площадь воздуховода зависит от допустимой скорости движения воздуха в воздуховоде (V) и объема вентилируемого воздуха (L). Они связаны следую­щим соотношением.

. (9.7)

Диаметр воздуховода (d) определяют по справочникам исходя из площади выходного сечения (F).

Рассмотрим местные вентиляционные системы, как средство защиты от пыли.

Как средство защиты от пыли местные вентиляционные системы реализу­ются в виде вытяжных шкафов, вытяжных зонтов, отсосов у станков. Первые два вида могут работать на естественной и искусственной вентиляции.

Вытяжные шкафы с естественной вытяжкой, как средство защиты от пыли не эффективны.

Рассмотрим вытяжной шкаф с искусственной вытяжкой (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Схема вытяжного шкафа: 1 – уровень нулевых давлений; 2 – эпюра распределения давлений в рабочем отверстии.

Необходимая высота (H) вытяжной трубы (м) вычисляется по следующей формуле.

, (9.8)

где V_вх+вых – сумма всех сопротивлений прямой трубы на пути движения воздуха,

d – диаметр трубы (м),

h – высота открытого проема шкафа (м),

F – площадь открытого (рабочего) проема шкафа (м²).

В трубе настоящего вытяжного шкафа расположен вентилятор, создающий динамическое давление воздуха и искусственно вытягивающий воздух загряз­ненный вредными веществами (в том числе, пылью).

Объем воздуха удаляемый вытяжным шкафом с искусственной вычисля­ется по формуле (9.7), где V – средняя скорость всасывания в сечениях открытого проема (м/с).

Вытяжные зонты применяют, когда движение воздуха в помещении незна­чительно.

При искусственной вентиляции расход воздуха, удаляемого зонтом вычис­ляется по формуле (9.7).

Рис. 9.5. Схема вытяжного зонта: D – диаметр вытяжного воздуховода; h (з) – высота развертки вытяж­ного зонта; h (б) – высота борта; H – расстояние от пола до вытяжного зонта; h – расстояние от источника пыли до вытяжного зонта; h (и) высота источника пыли; a и b – габариты источника пыли; A и B – габариты вытяжного зонта.

В частном случае, объемный расход воздуха L, удаляемого от заточных, шлифовальных и обдирочных станков, вычисляют в зависимости от диаметра круга станка d_кр (мм). При этом обычно для простоты руководствуются сле­дующей таблицей.

Таблица 9.4

Зависимость объема воздуха, удаляемого от станка от диаметра круга

Диаметр круга	Объем удаляемого воздуха
dкр <250 мм	L =2 dкр
dкр Î(250 мм; 600 мм]	L =1,8 dкр
dкр >600 мм	L =1,6 dкр

Для удаления пыли от различных станков применяют пылеприемные уст­ройства в виде защитно-обеспыливающих кожухов, воронок и т.п.

Расход воздуха, удаляемого воронкой, определяют по следующей фор­муле.

, (9.9)

где V_н – начальная скорость вытяжного факела (м/с), равная скорости транспортирования пыли в воздуховоде, принимается для тяжелой наждачной пыли 14-16 м/с, для легкой минеральной – 10-12 м/с,

l – рабочая длина вытяж­ного факела (м),

k – коэффициент, зависящий от формы и соотношения сторон воронки: для круглого отверстия k =7,7, для прямоугольного с соотношением сторон от 1:1 до 1:3 принимается k =9,1,

V_к – необходимая конечная скорость вытяжного факела у круга, принимается равной 2 м/с.

Замена пылящих материалов непылящими ограничивает формирование пыли в рабочем помещении. Герметизация помещений и пылящих материалов, применение защитно-обеспыливающих кожухов ограничивает распределение пыли (рис 9.6).

Рис. 9.6.Транспортировка пылящегося материала

в защитно-обеспыливающем кожухе

Увлажнение пылящих материалов увеличивает массу пыли и сцепление между ее частицами, ограничивая распространение и облегчая удаление. Сис­тематическая влажная уборка обеспечивает увлажнение и удаление пыли.

Все это приводит к снижению концентрации пыли в воздухе рабочего по­мещения, снижая мощность данного источника опасности.