1. Лабораторная работа №1.

Исследование процесса загрязнения воздушной среды помещения при выделении в воздух рабочей зоны вредных веществ

Цель работы - определение временной зависимости концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны помещения и выбор оптимальных условий, при которых концентрация вредных веществ в помещении в течение рабочей смены не превысит предельно допустимую.

1. Краткие теоретические сведения

В различных отраслях промышленности широко применяются технологические процессы, сопровождающиеся выделением в воздух химических веществ в виде пыли, пара, газа.

Вредными веществами называют вещества, которые при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности могут вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья.

В организм человека вредные вещества могут поступать через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, неповрежденную кожу.

Влияние вредных веществ на организм человека зависит от их физико-химических свойств, количества в воздухе, характера, времени и опасности воздействия.

В соответствие с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны - это концентрации, которые при ежедневной работе 8 ч. или при другой продолжительности, но не более 41 ч. в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья.

Рабочей зоной считается пространство, ограниченное 2 м над уровнем пола или площадки, на котором находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

Источником выделения вредных веществ может быть негерметичное оборудование: печи пламенного нагрева, насосы, компрессоры, газопроводы, баллоны и др.

В лабораторной работе источником выделения вредных веществ в воздушную среду помещения цеха является открытая ванна с раствором, с поверхности которого в воздух поступают пары соли, кислоты, щелочи, в зависимости от выполняемой в ванне операции: обезжиривание, травление, промывка деталей, нанесение гальванических покрытий.

Интенсивность испарения с поверхности раствора зависит от температуры раствора и температуры воздуха в помещении, которые определяют разницу между давлением насыщающих паров раствора заданной температуры и давлением насыщающих паров при температуре окружающего воздуха. Кроме того, интенсивность выделения паров зависит от подвижности воздушного потока вдоль поверхности раствора, которая влияет на величину коэффициентов конвективной теплоотдачи и массоотдачи.

Поток испаряющегося вещества с 1 м поверхности раствора рассчитывается по формуле:

B= βM(p_w- p₀) / R₀ T, кг/м²с, (1.1)

где: β=α/ρC _р - коэффициент конвективной массооотдачи, м/с;

α- коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт /м²К;

ρ- плотность раствора, кг/м;

С_р - удельная теплоемкость, кДж/кг К;

М- молекулярный вес раствора;

p_w- парциальное давление пара раствора при заданной температуре раствора, мм рт.ст.;

р_о- парциальное давление пара раствора в воздухе при расчетной температуре воздуха, мм рт ст.;

Т- температура воздуха в помещении,⁰С;

R₀- газовая постоянная.

Таблица 1

Вещество, его плотность и коэффициенты конвективной теплоотдачи и массоотдачи.

Предполагается, что пары вещества за счет процессов диффузии и конвективного переноса равномерно распределяются в воздушном пространстве помещения. Процесс перемешивания вещества в ванне во время выполнения технологической операции в работе не учитывается.

Концентрация паров вещества в воздухе помещения с учетом времени испарения определяется по формуле:

С=BS τ_см/V , г/м³ , (1.2)

где: S- площадь открытой поверхности ванны, м²;

τ_см - время испарения, с;

V- объем помещения, м³.

Таблица 2

Давление паров веществ в зависимости от температуры раствора

Таблица 3

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны (выписка из ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ)

1.2. Порядок выполнения работы

1. Получить у преподавателя исходные данные:

• наименование вещества,

• температура раствора,

• размеры производственного помещения,

• продолжительность рабочей смены.

2. Включить ПК.

3. Выбрать на экране метку лабораторной работы – PROL1.xls.

4. Открыть листы 1-5, где излагается теория вопроса.

5. Открыть лист 6 и ввести исходные данные:

- номер вещества,

• размеры помещения,

• температуру раствора,

• продолжительность рабочей смены,

• ПДК вещества.

6. Выбрать самостоятельно значения технологических параметров:

• площади открытой поверхности ванны,

• температуры воздуха в помещении в пределах допустимых норм при работе средней тяжести – 15-27 ⁰С,

• скорость движения воздуха вдоль поверхности ванны.

7. Проанализировать результаты расчета концентрации паров вещества в воздухе помещения и определить время, за которое концентрация достигнет уровня ПДК.

Если вышеуказанное время меньше длительности рабочей смены, то изменить технологические параметры таким образом, чтобы концентрация паров в течение рабочей смены не превысила ПДК.

8. Составить отчет по работе.

9. Закрыть задачу, выбрав из меню «FILE»- «ЗАКРЫТЬ – БЕЗ СОХРАНЕНИЯ» – «ВЫХОД».

10. Выключить машину.

1.3. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Распечатка листа 6.

Примечание. При отсутствии печатающего устройства исходные данные, выбранные технологические параметры и результаты расчета с листа 6 перенести в отчет.

3. Выводы о безопасности работы в помещении при заданных условиях труда.

1.4. Вопросы для самоконтроля

1. Какие вещества называются вредными?

2. Каковы основные источники выделения вредных веществ?

3. В каком виде вредные вещества могут находиться в воздухе?

4. Что такое «рабочая зона»?

5. Какая концентрация вредных веществ является предельно допустимой?

6. При наличии в помещении ванны с испаряющимся веществом от каких технологических параметров зависит концентрация паров веществ в воздухе рабочей зоны?