Производственная вентиляция

169. Естественная вентиляция подразделяется на организованную (аэрация) и неорганизованную (инфильтрация).

170. Рассчитаем требуемую производительность вентиляционной уста­новки, полагая, что G=14 мг/ч, q_уд =0,01 мг/м³, а q_вх=0,3·0,01=0,003 [мг/м³]. L=G/(q_уд - q_вх) =14/(0,01-0,003)=2000 [м³/ч]. Откуда требуемая кратность воздухообмена составит

K=L/V =2000/20·40· 5=0,5 [1/ч].

171 Задача решается аналогично предыдущей. Полагая G= 14000 мг/ч, q_уд =200г/м³, а q_вх =0,3· 200=60 [мг/м³], получим L=14000/(200-60) = 100[м³/ч]. Откуда К = 100/10·20·5=0,1 [1/ч].

172 Задача решается аналогично предыдущим. Полагая G= 105000 мг/ч, q_уд = 300 мг/м³, а q_вх =0,3·300=90 [мг/м³], получим L=105000/(300-90)= =500 [м³/ч]. Откуда К=500/20·20· 5=0,25 [1/ч].

173.Средняя скорость поступления паров растворителя G= 1,44/24=0,06[кг/ч]=60000 [мг/ч]. Следовательно, требуемая производительность форточки L=G/ q_уд = 60000/300=200 [м³/ч]. Откуда требуема; кратность воздухообмена К=200/4·5·2,5=4 [1/ч]. Кстати, при размерах форточки 0,5x0,5 м такая производительность достигается при ско­рости воздуха 0,22 м/с, что вполне достижимо даже при небольшом сквозняке.

174. Требуемую мощность нагревательной установки найдем как Q=Lcp (t_уд-t_вх) /3 600 [кВт], где L=1000м³/ч, с=1 кДж/кг·град,; ρ=1 кг/м³. Откуда Q =1000·1·1·(20-(-16))/ 3600=10 [кВт].

175. Задача решается аналогично предыдущей с той лишь разницей, что t_вх =2 ⁰С.

Q = 1000·1·1·(20-2)/3600=5 [кВт].

176. Так как эти вещества однонаправленного действия, то необходимо учитывать их фактические концентрации. C_Pb/q_Pb + C_Hg /q_Hg + C_Mg /q_Mg≤ 1, где С соответствует фактической, a q - предельно допустимой концентрации данного вещества. Откуда С_Mg =(1-0,005/0,01-0,01/0,05)^·0,05=(1- 0,5 - 0,2) 0,05 = 0,015{мг/м³].

177. Эта задача - ловушка для тех, кто правильно решил предыдущую. Так как свинец и хлор вещества разнонаправленного действия, то до­пустимая концентрация хлора соответствует его ПДК, т.е. 1 мг/м³.

178. Поскольку это вещества однонаправленного действия, то допусти­мая концентрация может быть найдена из соотношения q_доп/q_{пдк ацет} + 2q_доп/q_{пдк бенз} <1. Откуда, подставляя соответствующие значения ПДК, получаем q _доп /200+ 2q_доп/300<1 или q _доп < 85 мг/м³. Следовательно, концентрация ацетона не должна превышать 85 мг/м³, а концентра­ция бензина 170 мг/м³.

179. При работе с веществом, имеющим ПДК 0,1 мг/м³, его фактическая концентрация на рабочих местах составляла q_уд=G/L+q_вх=G/VK+q_вх. Если считать, что в поступающем воздухе это вредное вещество не содержалось, то в лучшем случае q_уд =900/10000·3=0,03 [мг/м³], что в 3 раза превышает ПДК. При замене токсичного вещества на новое с ПДК 0,05 мг/м³ его концентрация, которая в худшем случае при по­ступлении с улицы уже загрязненного этим веществом воздуха может составить q_уд =0,03+0,3·0,05=0,045 [мг/м³], оказывается ниже ПДК, по­этому вентиляционную систему можно не переделывать.

180. В цехе используются вредные вещества однонаправленного дейст­вия, поэтому допустимое значение концентрации составляющих спиртобензиновой смеси при соотношении 1/1 найдем из соотноше­ния q_доп/ q_{пдк спирта}+ q_доп/ q_{пдк бенз} <1. Откуда, подставляя соответствующие значения ПДК,, получаем q_доп /300 + q_доп/ 1000<1 и q_доп<230 мг/м³. Фак­тическое значение концентрации каждой из составляющих спиртобензиновой смеси в цехе составляло q_уд=0,5G/L+q_ex =0,5G/VK + q_вх =0,5·660000/(10·20∙5·3)+0,3·230 = 179 [мг/м³], т.е. ниже допустимой концентрации. После замены смеси на чистый бензин его концентра­ция в воздухе составит q_уд=G/L+ q_вх= G/VK + q_вх =660000/3000+0,3·300=310 [мг/м³], т.е. превысит ПДК, и, следо­вательно, потребуется реконструкция вентиляции.

181. Так как в цехе отсутствует естественная вентиляция и вредные веще­ства, то механическая вентиляция должна обеспечивать не менее 60 м³/ч на одно­го работающего, т.е. L = 60·100=6000 [м³/ч]. Откуда К=6000/(20·50·10) =0,6 [1/ч].

182. Аналогично предыдущей задаче находим требуемую кратность воз­духообмена К= 0,6 1/ч, что больше фактического значения. Следова­тельно, производительность вентиляционной установки недостаточ­на.

183. В сталелитейном цехе необходимо оборудовать вытяжную вентиля­цию или приточно-вытяжную с преобладанием вытяжки, так как это цех с выделениями вредных веществ и необходимо исключить воз­можность их распространения в соседние помещения.

184. В технологически чистых (обеспыленных) помещениях используется приточная вентиляция, препятствующая за счет избыточного давле­ния попаданию в такие помещения загрязнения извне, поэтому в цехе сборки интегральных микросхем необходимо оборудовать приточ­ную вентиляцию для того, чтобы исключить возможность попадания пыли из соседних помещений.

185. Так как это цех с выделением вредных веществ, то избыточное дав­ление в нем не допускается, чтобы исключить проникновение вред­ных веществ в соседние помещения. Следовательно, такую вентиля­ционную установку эксплуатировать нельзя.

186. После установки дополнительных фильтров снизилась концентра­ция вредных веществ в приземном слое. Следовательно, цех теперь вправе требовать пересмотра значения ПДВ. Он может сохранить прежнее значение ПДВ, если хочет увеличить выпуск продукции без изменения технологии производства, или потребовать снижения ПДВ, если плата за выбросы ему экономически невыгодна.

187. Задача аналогична предыдущей и имеет такое же решение.

188. Процесс сборки печатных плат связан с выделением вредных ве­ществ, следовательно, цех уже оборудован приточно-вытяжной вен­тиляцией с преобладанием вытяжки. Для устройства участка лако­красочных покрытий не потребуется изменять вентиляционную уста­новку, если ее производительность окажется достаточной для устра­нения вредных веществ, возникающих на новом участке.

189. Гальванический цех является вредным производством, следовательно, эта задача аналогична предыдущей и имеет такое же решение.

190. Кондиционер представляет собой систему автоматического регулирования в отличие от механической вентиляции, где всё регулирование осуществляется вручную. То, что кондиционер неполный, означает, что регулируется только один какой-то параметр воздушной среды (чаще всего температура).

191. ПДВ это предельно допустимый выброс вредных веществ для данного источника выброса (дымовой или вентиляционной трубы и т.п.). ПДВ задается в граммах в секунду (тонн/год).

192. Да, различаются, так как при расчете ПДВ учитывается географическая широта местности, в которой находится источник выброса.

193. Да, различаются, так как ПДВ прямо пропорционален квадрату высоты трубы.

194. Величина ПДВ прямо пропорциональна температуре отходящих газов источника выброса.

195. При увеличении температуры отходящих газов увеличивается эффективная высота источника выброса, а следовательно, увеличивается значение ПДВ.

196..Основными источниками загрязнения атмосферы являются тепло­вые электростанции, предприятия цветной и черной металлургии, автомобильный транспорт, предприятия химической промышленности.

197. Основными валовыми загрязнителями атмосферы антропогенного происхождения являются двуокись углерода (СО₂), окислы серы (SO₂, SОз), окислы азота (NO, NO₂, N₂ O₃), аэрозоли (пыль, дым, сажа и т.п.).

198. Для улавливания аэрозолей используются:

- осадительные камеры, обеспечивающие улавливание крупных (диаметром более 200 мкм)

частиц с эффективностью 0,7 – 0,8 за счёт силы тяжести и расширении воздуховода;

- циклоны, обеспечивающие улавливание частиц крупнее 5 мкм с эффективностью до

0,95 за счёт действия центробежных сил на частицы и их осаждения на стенку

циклона;

- рукавные фильтры, обеспечивающие улавливание частиц крупнее 0,1 мкм с

эффективностью до 0,999;

- электрофильтры, обеспечивающие улавливание частиц менее 0,1 и более 1 мкм с

эффективностью до 0,998;

- скрубберы, обеспечивающие улавливание не только механических, но и парооб-

разных загрязнений за счёт их растворения или сорбции каплями воды.

199. При аномальном градиенте температур по мере подъема в высоту от поверхности земли с некоторой высоты наблюдается не пониже­ние, а повышение температуры, что препятствует подъему газов из источника выброса и, как следствие, вызывает повышение, концен­трации вредных веществ в приземном слое, провоцирует развитие смога.

200. Для удаления парообразных газообразных вредных веществ используется адсорбция и абсорбция, пламенное, термическое или каталитическое окисление или восстановление, химическое окисление или нейтрализация.

201. ВСВ - это временно согласованный выброс. Если современный уро­вень очистки вентиляционных выбросов не позволяет достигнуть значения ПДВ, то устанавливается значение временно согласованного выброса (ВСВ), действительное в течение срока, необходимо­го для замены очистного оборудования или изменения технологиче­ского процесса, но не более одного года.

202. Самоочищение атмосферы от выброшенных в нее вредных веществ происходит за счет естественного осаждения крупных частиц и вы­мывания мелких частиц и газов осадками. При этом растворенные в каплях дождя вредные вещества приводят к загрязнению почвы, снижению ее плодородия. Если в атмосфере содержатся ангидриды кислот типа H₂S, SO₂, SОз, NOx и т.п., то, реагируя с водой, они приводят к образованию так называемых "кислотных дождей", раз­рушающих здания, транспорт, почву. Накопление в атмосфере хло­рированных углеводородов (фреонов), используемых в холодильных установках и бытовых аэрозольных баллончиках, приводит к разру­шению озонового слоя атмосферы, что связано с увеличением уровня ультрафиолетовой радиации на поверхности земли и соответственно с ростом числа раковых заболеваний кожи в зоне расположения так называемых "озоновых дыр".

203. Для измерения запыленности воздуха применяются следующие при­боры и методики:

весовой (массовый) метод или методика АФА - основан на изме­рении массы пыли, осевшей на фильтр из некоторого объема воздуха. Для реализации метода необходим фильтр АФА (аналитический фильтр аэрозольный), алонж для крепления фильтра, насос для про­качки воздуха через фильтр и счетчик объема воздуха (или расходо­мер и секундомер), включаемые по схеме, приведенной на рис.5 (Концентрация пыли определяется как Cm=(m₂ – m₁)/Q, где m₁-масса чистого фильтра, m₂ - масса фильтра с осадком пыли, Q - объем воздуха, прошедшего че­рез фильтр);

Рис. 5. Схема включения приборов при измерении запыленности

- радиоизотопные концентратомеры пыли - их принцип действия основан на регистрации ослабления потока радиоактивного излуче­ния слоем пыли, осажденной на фильтр из некоторого объема возду­ха. Обычно в качестве источника излучения применяют изотопы, дающие преимущественно бета-излучение, так как в этом случае по­казания прибора меньше зависят от химического состава пыли. Схе­матично радиоизотопный пылемер изображён на рис.6. Интенсив­ность потока ионизирующего излучения в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бэра может быть записана как I=I₀e ^–μd, где d - толщина поглотителя, μ - эффективность поглощения, зависящая от энергии бета-частиц и химического состава вещества. При осаждении на фильтре слоя пыли его толщина увеличивается на Δ d=C_mQ/S, где С_т - массовая концентрация пыли, Q - объем воздуха, S – площадь фильтра. Откуда массовая концентрация пыли может быть найдена как C_m=(S/μQ)ln(I₁ /I₂), где I₁, и I ₂- измеренная плотность потока ионизирующего излучения до и после осаждения пыли на фильтр соответственно;

- оптические пылемеры регистрируют изменение оптической плотности аэрозоля, пропорциональное его концентрации (при больших концентрациях), или позволяют осуществлять подсчет отдельных частиц с определением их размера при малых концентрациях. Опти­ческие пылемеры для измерения больших концентраций основаны на регистрации ослабления потока излучения, проходящего через аэро­золь или отраженного от потока аэрозоля. В первом случае в соот­ветствии с законом Бугера-Ламберта-Бэра оптическая плотность по­тока аэрозоля, пропорциональная его концентрации, может быть найдена как d= ( 1 /μ)lп(I₀ /I₁), а во втором - d =( 1 /μ)lп(I₀/(I₀ -I₁). где I₀ - плотность падающего, а I₁ - плотность прошедшего или отражен­ного потока оптического излучения. Схемы таких пылемеров пред­ставлены на рис.7а, б. При подсчете отдельных частиц регистрирует­ся световой поток, отраженный от их поверхности, величина которо­го пропорциональна размеру частиц. Поскольку мерный объем опти­ческого прибора задается весьма малым (менее 1 мм³), то каждый ре­гистрируемый импульс света соответствует одной частице, а его ин­тенсивность - размеру частицы. Схема оптического прибора для счета отдельных частиц приведена на рис. 7 в;

Рис. 6. Схема радиоизотопного пылемера

- электроиндукционные пылемеры - их принцип действия основан на измерении заряда пылевых частиц, который они приобретают в поле формируемого в измерительном приборе электрического газо­вого разряда в воздухе. Величина этого заряда может быть поставле­на в соответствие концентрации частиц. Схема электроиндукционно­го пылемера приведена на рис.8.

204. Поскольку в данном случае речь идет о технологически чистом по­мещении, и контроль запыленности должен осуществляться не в санитарно-гигиенических, а в технологических целях, то измерение должно вестись в единицах счетной концентрации (в частицах на литр или в частицах на см³). К приборам, позволяющим проводить такие измерения, относятся, в основном, оптические типа АЗ-5. АЗ-6, ПКЗВ-905, ПКЗВ-906 и им подобные. Структурная схема таких при­боров приведена на рис. 7 в ответе на предыдущий вопрос.

Рис. 7. Схемы оптических пылемеров: а) по прохождению потока излучения,

б) по отражению потока излучения, в) для счета отдельных частиц.

Зарядная камера Измерительная камера

Экран

Поток аэрозоля Высокое напряжение для создания разряда в газе

Насос

К показывающему

прибору

Усилитель

Рис. 8. Схема электроиндукциннного пылемера

205. Для решения задачи воспользуемся формулой, приведенной в ответе №203, C_m=(m₂-m,)/Q. Из условия задачи следует, что m₂-m₁=0,01m₁ где т₁ - масса чистого фильтра. Так как объем анализируемого воздуха Q = =vt, где v - расход воздуха, а t - продолжительность отбора, то в резуль­тате получаем t=(m₂-m_l)/(C_m,v)=0.01m₁/(C_mv)=0,01×40/0.02=20 [мин], учитывая, что 20 л/мин=0,02 м³/мин.

206. Объем анализируемого воздуха в этом случае составляет Q=vt=1,25=6 [м³];

(20 л/мин=0,02м³/мин=1,2 м³/ч), следовательно, массовая концентрация аэрозоля составляет С_m =∆m/Q= 1,2/6=0,2 [мг/м³].

207. Принцип действия линейно-колористического газоанализатора ос­нован на цветной реакции между анализируемым веществом и инди­катором, осажденным на сорбент, помещенный в стеклянную трубку. При покачивании воздуха, содержащего анализируемое вещество, через трубку с сорбентом происходит цветная реакция, сопровож­дающаяся окрашиванием индикатора, нанесенного на сорбент. При­чем количество окрасившегося индикатора, а следовательно, и про­тяженность окрашенного слоя, зависят от концентрации анализируе­мого вещества в воздухе и объема прошедшего через трубку воздуха.

Это позволяет при из­вестном объеме возду­ха поставить длину окрашенного слоя ин­дикатора в соответст­вие концентрации анализируемого вещества. Схема такого газоанализатора приведена на рис.9.

фильтры

Окрашенный peaгент

Сорбент с реагентом

Стеклянная трубка

Анализируемый воздух

Рис.9 Схема линейно-колористического газоанализатора

На поверхность трубки обычно наносят риски, соответствующие долям ПДК на ана­лизируемое вещество в воздухе, что позволяет использовать такие устройства для экспресс-анализа вредных веществ.

208. За время отбора пробы через поглотитель прошло Q=vt=2· 2,5·60= = 300 [л] воздуха, из которых в поглотитель (полагая, что его эффек­тивность 100%) поступило m = С Q = 0,3·0.01 = 10^-3 [г]=3 [мг] аммиака. Откуда искомая концентрация составляет С_m =3/0,3=10 [мг/м³]. (Имеется в виду, что 10 мл=0,01 л и 300 л=0,3 м³)

209-212. Схемы этих устройств и описание их принципа действия приве­дены, например, в учебнике С.В. Белова «Безопасность жизнедеятельности» - М: Высш. шк., 1999. – 448с.

213. Загрязнение атмосферы хлорированными углеводородами (фреонами) приводит к разрушению озонового слоя, защищающего поверхность Земли от воздействия жесткого ультрафиолетового из­лучения Солнца, что может привести к гибели живых организмов. Наблюдаемое в данный момент разрушение озонового слоя, приво­дящее к образованию так называемых "озоновых дыр" в атмосфере, связано с увеличением числа раковых заболеваний кожи у людей, жи­вущих в этих районах и подвергающихся воздействию ультрафиоле­тового излучения.

214. Загрязнение атмосферы углекислотой приводит к возникновению так называемого "парникового эффекта", при котором солнечное из­лучение, попадающее на поверхность Земли в видимом диапазоне длин волн, трансформируясь на поверхности Земли в инфракрасное излу­чение, не может покинуть Землю и уйти в космическое пространство, так как задерживается углекислотой. В результате происходит на­грев атмосферы и постепенное глобальное повышение температуры на планете. Это в свою очередь может вызвать таяние льдов и повы­шение уровня Мирового океана, что приведет к затоплению больших поверхностей суши.