При виділенні шкідливих парів чи газів в приміщенні необхідний обмін повітря визначається, виходячи з їх розбавлення до допустимих концентрацій.

Припустимо, що в приміщенні з внутрішнім об’ємом ,м³, виділяються шкідливі пари чи гази в кількості мг/год. Для забезпечення нормальних санітарно-гігієнічних умов праці в приміщення повинно поступати й одночасно відводитися , м³/год повітря. Припускаючи, що шкідливі речовини виділяються рівномірно по приміщенню та при тривалій роботі вентиляції зміна їх вмісту не відбувається, витрата повітря може бути визначена з умови балансушкідливих речовин, які поступають в приміщення та тих, які з нього вилучаються:

, (2.8)

де та – концентрації шкідливих речовин в приточному та у відкачаному повітрі (мг/м³), – об’єм приточного чи відкачаного повітря, і який буде дорівнювати:

, м³/год. (2.6)

Якщо зовнішнє повітря не мстить шкідливих речовин, тобто , то

, м³/год. (2.9)

Концентрація не повинна перевищувати гранично допустиму концентрацію, тобто (навпаки – буде порушення санітарних норм), а концентрація повинна бути по можливості мінімальною (тоді необхідний обмін повітря буде відносно невеликим), за санітарними нормами .

При запобіганні надлишковому теплу обмін повітря визначається з умов асиміляції надлишків тепла. Об’єм приточного повітря (м³/год) визначається згідно виразу:

, (2.10)

де 0.24 – тепплоємність сухого повітря, ккал/кг∙град; – надлишкове тепловиділення, ккал/год, що визначається за формулою (2.2); – температура вилученого повітря, °С; – температура приточного повітря, °С; – густина приточного повітря, кг/м³ .

Температура повітря, яке вилучається з приміщення, визначається за емпіричною формулою

, (2.11)

де – температура в робочій зоні, яка не повинна перевищувати допустиму по нормам температуру, тобто t_доп,; Dt – температурний градієнт по висоті приміщення (Dt = 1-5°С/м); – відстань від підлоги до центра витяжних отворів, м; 2 – висота робочої зони, м.

Температура приточного повітря при наявності надлишкового тепла повинна бути на 5-8°С нижче температури повітря в робочій зоні.

При виділеннях вологи об’єм приточного повітря в м³/год визначається за формулою

, (2.12)

де – маса водяних парів, що виділяються в приміщенні, г/год; , – вміст вологи повітря, яке відповідно вилучається та нагнітається в приміщення, г/ м³. d₂ визначається з санітарних норм на вологість повітря при певній температурі в приміщенні.

При одночасному виділенні в приміщенні шкідливих речовин, тепла та вологи приймається найбільша кількість повітря, яка знаходиться при розрахунках для кожного з видів виробничих виділень.

В якості прикладу розрахунку необхідного обміну повітря при загаль-нооб’ємній вентиляції розв’яжемо задачу. В монтажному цеху об’ємом = 8000 м³ проводиться пайка та лудіння м’яким припоєм ПОС-40. За 1 годину роботи витрачається 1 кг припою, в склад якого входить 0.6 кг свинцю. При пайці та лудінні випаровується 0.2% припою. Визначити кількість повітря, яке необхідно ввести в приміщення, щоби концентрація парів свинцю не перевищувала гранично допустиму. Вміст парів свинцю в зовнішньому повітрі рівний нулю.

Для розв’язування задачі використаємо другий метод, оскільки у нас у виробничому приміщенні виді-ляються шкідливі речовини.

Тобто використовуємо формулу , де та – концентрація шкідливих речовин в при-точному та у відкачаному повітрі, а кількість виділених в приміщенні шкідливих речовин за годину. Враховуючи, що в нашому випадку зовнішнє повітря не містить шкідливих речовин, тобто тоді , м³/год (2.13).

Причому згідно санітарних норм . Знайдемо

Тоді необхідний обмін повітря буде згідно (2.13) м³/год.

Визначимо кратність обміну повітря в монтажному цеху за 1 годину роботи: раз/год. в цьому випадку мабуть краще використати місцеву витяжку.

Очищення повітря

Очищення повітря від пилу може проводитися як при подачі зовнішнього повітря в приміщення, так і при вилучені з нього запиленого повітря. В першому випадку забезпечується захист працюючих у виробничих приміщеннях, а в другому – захист оточуючого середовища.

Універсальних пилезатримуючих пристроїв, придатних для довільних видів пороху та для довільних початкових концентрацій, не існує. Кожен з відомих пристроїв придатний для певного виду пороху, початкової концентрації та необхідної степені очищення.

Важливим показником роботи знепилюючого устаткування є коефіцієнт очищення повітря, який визначається за формулою

, (2.14)

де q₁ та q₂ вміст пороху до і після очищення в мг/м³.

Очищення повітря від пороху може бути грубим, середнім та тонким.

При грубому очищенні повітря затримується крупний пил з розміром частинок > 100 мкм. Таке очищення використовують як попереднє для сильно запорошеного повітря при багатоступінчатому очищенні.

При середньому очищенні затримується порох з розміром частинок до 100 мкм, а його кінцевий вміст не повинен перевищувати 100 мг/м³.

Тонким є таке очищення, при якому затримується дуже дрібний пил (до 10 мкм) та з кінцевим вмістом пилу в повітрі до 1 мг/м³.

Зенпилююче обладнання поділяється на пилеуловлювачі та фільтри.

Пилеуловлювачі– це устаткування, дія якого базується на використанні для осідання частинок пилу сил тяжіння або інерційних сил, які відокремлюють пил від повітряного потоку при зміні швидкості (що використовується в пилеосадочних камерах) і напрямку його руху (циклони, інерційні та ротаційні пилеуловлювачі).

Пилеуловлювачі використовують при вмісті пилу у вилучаємому повітрі більше 150 мг/м³.

а) Пилеосадочні камери. Ці камери використовують для осадження крупного та важкого пилу з розміром часток більше ніж 100 мкм.

Рис. 2.7. Пилеосадочні камери: а – звичайна, б – лабіринтного типу

Потік запиленого повітря потрапляє у великий об’єм камери (рис. 2.7, а) і різко втрачає свою швидкість. Швидкість запиленого повітря в поперечному перерізі камери приймається невеликою (до 0.5 м/сек) для того, щоби пил встиг осісти в камері раніше, ніж він залишить її. Тому розміри камери отримуються досить значні, що обмежує їх використання, не дивлячись на очевидні переваги – малий гідравлічний опір, дешева експлуатація та простий догляд. К_еф ~ 70%.

Ефективність очищення можна підвищити до 80-90%, якщо камеру зробити лабіринтного типу (рис. 2.2, б), хоч це і призводить до збільшення гідравлічного опору.

б) Інерційні пилеуловлювачі.

Рис. 2.8. Інерційний пилевловлювач

Такий пилевловлювач представляє собою набір усічених конусів 1 (рис. 2.8), які встановлені один в один таким чином, що між ними утворюються щілини 2. Запилене повітря поступає через отвір 3. Пилевідділення основане на зміні напрямку руху запиленого повітря, при цьому завислі частинки пилу, які мають значно більшу силу інерції ніж чисте повітря, продовжують рухатися в тому самому осьовому напрямку до вузького отвору 4, а чисте повітря виходить через щілини 2.

в) Циклони. Їх використовують для грубого та середнього очищення повітря від сухого не волокнистого та незлипающогося, пилу.

Пилевідділення основане на принципі відцентрової сепарації. Попадаючи в циклон по дотичній через вхідний патрубок 1 (рис. 2.9), запилений повітряний потік набуває обертального руху по спіралі. Під дією відцентрових сил частинки пилу відкидаються до стінок циклону та захоплені повітряним потоком осідають на дно в пилезбірник.

Рис. 2.9. Циклон

Ефективність очищення зростає до 90% при зменшенні розмірів циклона, оскільки в цьому випадку збільшується відцентрова сила. Тому замість одного циклона великого розміру для забезпечення того ж гідравлічного опору встановлюють паралельно два чи більше циклонів меншого діаметру.

Через можливе самозапалення та вибух пилу в циклонах їх встановлюють зовні виробничих приміщень.

Для очищення повітря з великим вмістом пилу використовують циклони з водяною стікаючою плівкою, яка створюється на його внутрішній поверхні.

г) Ротаційні пилеуловлювачі (ротоклони). Ці пилеуловлювачі представляють собою центробіжний вентилятор (рис. 2.10), який одночасно з переміщенням повітря очищує його від частинок пилу з розміром >10 мкм завдяки силам інерції та силам Коріоліса, що виникають при обертанні робочого колеса вентилятора.

Рис. 2.10. Ротаційний пилевловлювач

Запилене повітря поступає у всмоктувальний отвір 1. При обертанні колеса 2 суміш пилу з повітрям рухається по міжлопаточним каналам колеса при цьому частинки пилу під дією відцентрових сил і сил Коріоліса притискуються до поверхні диску колеса та до набігаючих сторін лопаток колеса. Пил з дуже невеликою кількістю повітря (3-5%) поступає через проміжок 8 між колесом 2 та диском колеса у кільцеподібний приймач 3, а очищене повітря – в завиток 4 та вихідний патрубок 9. Збагачена пилом суміш через патрубок 5 поступає в бункер 6, в якому пил осідає, а повітря, що звільнилося від нього, через отвір 7 знову повертається в пилеприймач 3. У бункері 6 пил зволожується.

Ротоклони забезпечують порівняно високу ефективність очищення: для частинок пилу від 8 до 20 мкм – 83%, а для крупніших до 97%.

Фільтри – це устаткування, в якому запилене повітря пропускається через пористі, сітчасті матеріали, а також через конструкції, здатні затримувати чи осаджувати пил.

В якості фільтруючих матеріалів використовують скловату, гравій, кокс, металеву стружку, пористий папір чи тканину, тонку металеву сітку, фарфорові кільця та інше. В залежності від матеріалу, який використовується, або від принципу дії фільтри мають відповідну назву – матерчасті, паперові, електричні, ультразвукові тощо.

б) Тканинні фільтри. Розглянемо рукавний самострушуючий фільтр типу ФВ зі зворотною продувкою.

Рис. 2.11. Тканинний рукавний самострушуємий фільтр

Він складається з кількох секцій одна з яких показана на рис. 2.11. В кожній з секцій

Періодичне струшування рукавів фільтру проводиться механізмом 7, при цьому проводиться зворотна продувка при відкритому клапані 6.

Для тонкого та практично повного очищення повітря (К_еф = 99.9%) використовується фільтруючий матеріал з тканини марки ФПП.

в) Електричні фільтри. Їх використовують для очищення повітря чи газу від дрібнодисперсного пилу.

д) Масляні фільтри. Такі фільтри використовують для очищення повітря, яке нагнітають в приміщення при малих концентраціях пилу (до 20 мг/м³). Приклад конструкції такого фільтру, який використовується в купейних вагонах, показано на рис. 2.9: касета, яка являє собою прямокутну раму, обтягнута сіткою і заповнена гофрованими сітками. Ця касета перед встановленням в систему опускається у веретенне чи вазелінове мастило. Частинки пилу, проходячи з повітрям

В останній час широке поширення отримали самоочисні масляні фільтри (рис. 2.15). Фільтрація здійснюється двома полотнами з металевої сітки 2 які неперервно рухаються. Нижня частина полотна приблизно на 150 мм занурена в мастило, яке знаходиться у ванні 1.

Якщо необхідна ефективність очищення повітря досягається в одному пилеуловлювачі чи фільтрі, то таке очищення називається одноступінчатим. При великій початковій запиленості повітря для отримання необхідної чистоти використовують двоступінчате чи багатоступінчате очищення. Наприклад, спочатку повітря очищають в циклоні, а потім в тканинному фільтрі.