книги из ГПНТБ / Сорокин, Н. С. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях учебник

Т а б л и ц а 2

Нормы метеорологических параметров воздуха в рабочей зоне производственных помещений на постоянных рабочих местах и вне рабочих мест

Параметры воздуха

для холодного и переходного периода года (температура наружного воздуха ниже 10° С)

воздуха в 13 ч самого жар­ кого месяца

*В числителе условных дробей указаны величины для помещений с удельным теплоизбытком, равным 80 кДж/мэ-ч и менее, в знаменателе — для помещений с удельным теплоизбытком более 80 кДж/м3*ч.

**Большая скорость движения воздуха соответствует максимальной температуре воз­ духа, меньшая — минимальной.

**• Для производственных помещений приведенные величины относятся к местностям с расчетной наружной температурой воздуха до 25° С включительно для параметров А. Для местностей с более высокой температурой воздуха следует руководствоваться данными табл. 3.

20

Т а б л и ц а 3

Допускаемые метеорологические параметры воздуха в производственных помещениях на постоянных рабочих местах в теплый период

года для местностей с расчетной температурой наружного воздуха теплого периода года для параметров А более 25° С

параметров А, Б и В наружного воздуха согласно строительным нормам и правилам СНиП П-Г.7—62.

Параметры А характеризуются:

для холодного периода года — расчетной зимней температурой (для проектирования вентиляции) и теплосодержанием, .соответ­ ствующим этой температуре при средней относительной влажности воздуха самого холодного месяца в 13 ч;

для теплого периода года — теплосодержанием наружного воз­ духа, более высокое значение которого в данном географическом пункте наблюдается не более 400 ч в год (в среднем по много­ летним наблюдениям).

Параметры Б характеризуются:

для холодного периода года — расчетной зимней температурой (для проектирования отопления) и теплосодержанием, соответ­ ствующим этой температуре при средней относительной влажности воздуха самого холодного месяца в 13 ч;

для теплого периода года— теплосодержанием наружного воз­ духа, более высокое значение которого в данном географическом

пункте наблюдается не более 200 ч в год (в среднем по много­ летним наблюдениям).

Параметры В характеризуются:

для холодного периода года — абсолютной минимальной тем­ пературой и теплосодержанием воздуха, соответствующим этой температуре и средней относительной влажности воздуха самого холодного месяца в 13 ч;

для теплого периода года — максимальным теплосодержанием воздуха, которое было зарегистрировано наблюдениями за много­ летний период в данном географическом пункте.

Таким образом, в установках для кондиционирования воздуха, рассчитанных по параметрам А наружного воздуха, внутренние параметры воздуха в летний период будут выходить за пределы допустимых норм не более 400 ч в год, а при параметрах Б — не более 200 ч в год.

В установках, рассчитанных по параметрам В наружного воз­ духа, внутренние параметры воздуха будут выдерживаться в пре­ делах норм в течение всего года.

Расчетные параметры А, Б и В наружного воздуха для различ­ ных городов Советского Союза приведены в табл. III приложения.

Как уже указывалось, на самочувствие человека большое влия­ ние оказывает подвижность воздуха. Ниже приведены величины допустимых скоростей движения воздуха, при которых он оказы­ вает благоприятное влияние на самочувствие человека; эти вели­ чины рекомендованы Всесоюзной государственной санитарной ин­ спекцией (ВГСИ).

Из приведенных данных видно, что с повышением температуры скорость воздуха необходимо увеличивать, так как с увеличением скорости воздуха происходит дополнительная отдача тепла чело­ веком в окружающую среду, что компенсирует повышение темпе­

ности и загазованности воздуха, необходимо еще учитывать элек­ трическое состояние воздушной среды, или степень ионизации воздуха.

Ионы разделяются на положительные и отрицательные. Поло­ жительные ионы представляют собой атомы, лишенные одного или нескольких электронов. Отрицательные ионы образуются в резуль­

22

тате присоединения свободных электронов к нейтральным части­ цам газа.

Ионизация воздуха является униполярной, причем под униполярностыо понимается отношение числа положительных ионов к числу отрицательных ионов.

Ионы разделяются также на легкие и тяжелые. Легкие ионы, или аэроионы, представляют собой частицы воздуха, несущие элек­ трические заряды. Тяжелые ионы образуются в результате оседа­ ния легких ионов на пылинках или частицах жидкости. Тяжелые ионы могут быть также положительными и отрицательными.

Тяжелые ионы вредны для человека, а легкие отрицательно заряженные ионы оказывают благотворное и целебное действие на организм человека. Какое влияние оказывают положительные ионы, точно еще не установлено.

Наружный воздух всегда содержит известное количество ионов. В горных местностях, на морских побережьях, у водопадов содер­ жание ионов в 1 см3 атмосферного воздуха составляет 2000—3000 с преобладанием отрицательных ионов, т. е. с униполярностью зарядов меньше единицы. В обычных условиях содержание ионов в 1 см3 наружного воздуха равно около 1000.

В помещениях без вентиляции, где находятся люди, происхо­ дит быстрое уменьшение числа полезных для человека легких ионов.

2. Технологические основы вентиляции

Вентиляция и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях имеют не только гигиеническое значение и оздоров­ ляют труд, но также оказывают большое влияние на технологиче­ ский процесс прядения и ткачества.

В вытяжных приборах прядильных машин вследствие трения волокон о вытяжные валики образуются значительные электро­ статические заряды преимущественно положительного знака. Во­ локна, заряженные одноименным электричеством, отталкиваются, связь между ними нарушается, что приводит к излишней пуши­ стости пряжи, выпадению волокон из мычки, и в конечном итоге к повышению обрывности. Такие явления происходят при недо­ статочной относительной влажности воздуха. В то же время из­ лишняя влажность воздуха вызывает налипание волокон на рабо­ чие органы машин.

Оптимальный температурно-влажностный режим в сочетании с надлежащей степенью ионизации воздуха в прядильных залах, создаваемый установками кондиционирования воздуха, способст­ вует нейтрализации электростатических зарядов, снижению обрыв­ ности нитей и существенному увеличению производительности тех­ нологического оборудования.

В ткацком производстве при недостаточной влажности воздуха происходит подсушка шлихты. Основа становится более хрупкой, в результате чего значительно повышается ее обрывность.

23

В связи с вышеизложенным на текстильных предприятиях необ­ ходимо нормировать температуру и влажность воздуха в цехах не только исходя из гигиенических, но и из технологических со­ ображений. Поэтому в дополнение к общесоюзным нормативам, приведенным в табл. 2 и 3, устанавливаются дополнительные ве­ домственные нормативы по искусственному климату, учитывающие не только гигиенические, но также и технологические требования. Эти нормативы приведены во втором разделе учебника для раз­ личного вида перерабатываемых волокон: хлопка, шерсти, льна, шелка и синтетических волокоц.

На текстильных фабриках основные вредности — это пыль, по­ вышенные температура и влажность и вредные (ядовитые) газы.

Пыль . Пылью называются мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества, способные витать в газообразной среде. На текстильных фабриках пыль образуется при сортировке и меха­ нической обработке волокнистых материалов: хлопка, льна, пень­ ки, шерсти и др.

По своему составу пыль текстильных фабрик разделяется на органическую и минеральную.

Органическая пыль подразделяется на три разновидности: растительного происхождения — хлопковая, льняная, пеньковая, джутовая и др.; животного происхождения — шелковая, шерстя­ ная; пыль от искусственных волокон.

Микроскопические исследования показали, что в состав на­ званной пыли входят обрывки волокон, шелуха, волоски, грибки, обломки костры и т. п.

Минеральная пыль состоит из мелких частиц почвы, попадаю­ щих в волокнистую массу при сборе волокна и при его транспор­ тировке. Мельчайшие частицы волокна асбеста представляют со­ бой также минеральную пыль.

Кроме того, на предприятиях, где обрабатываются крашеные хлопок и пряжа, в значительных количествах выделяется пыль, состоящая из мельчайших частиц краски.

Количество пыли и ее состав в воздухе рабочих помещений раз­ личных отраслей текстильной промышленности и на разных ста­ диях обработки волокна непостоянны (от 2 до 150 мг/м3) и зави­ сят от стадии обработки, а также вида и сорта обрабатываемого волокна. Наибольшее количество пыли выделяется в цехах пер­ вичной обработки сырья, где содержание пыли на 1 м3 воздуха достигает нескольких десятков и даже сотен миллиграммов. Коли­ чество минеральной пыли, загрязняющей волокно, в пыли цехов первичной обработки волокна иногда составляет 70%; в пыли пря­ дильных и ткацких залов содержится небольшое количество мине­ ральной пыли — от 4 до 16%.

24

Пыль текстильных предприятий нетоксична; однако, находясь в больших количествах в воздухе производственных помещений, она может вызвать гнойничковые заболевания кожи, воспаление слизистой оболочки глаз (конъюнктивит), а также оказать вредное влияние на пищеварительные органы.

Мелкая пыль считается более вредной, чем крупная, так как она легче попадает в дыхательные органы. Размер пылинок опре­ деляется в микронах (1 мк = 0,001 мм). На текстильных предприя­ тиях встречается главным образом мелкая пыль размером частиц до 10 мк.

Весьма вредное воздействие на дыхательные пути оказывает кварцевая пыль, содержащая свободную кремниевую кислоту (ЭіОг) и вызывающая заболевание — силикоз.

С санитарно-гигиенической точки зрения большое значение имеют предельно допустимые концентрации пыли. Предельно до­ пустимой концентрацией пыли (как и всякой другой вредности) называется максимальное ее содержание, при котором не возни­ кает заметных болезненных явлений в организме человека при длительном воздействии вредности в течение нескольких лет.

По степени воздействия на организм человека вредные веще­ ства согласно санитарным нормам СН 245—61 делятся на четыре класса: класс 1— вещества чрезвычайно опасные; класс 2 — веще­ ства высоко опасные; класс 3 — вещества умеренно опасные; класс 4 — вещества мало опасные.

В санитарных нормах СН245—71 предусмотрены следующие предельно допустимые концентрации пыли растительного и живот­ ного происхождения в воздухе рабочей зоны:

с примесью двуокиси кремния более 10% (зерновая, древесная, лубяная, хлопчатобумажная, льняная, шерстяная, пуховая и др.) — 2 мг/мэ;

с примесью двуокиси кремния от 2 до 10% — 4 мг/м3; с примесью двуокиси кремния менее 2% — 6 мг/м3.

Из сопоставления этих величин следует, что содержание свобод­ ной двуокиси кремния в пыли определяет ее предельно допусти­ мую концентрацию: Поскольку в цехах текстильных фабрик содер­ жание двуокиси кремния редко превышает 10%, предельно допу­ стимую концентрацию пыли для большинства цехов можно считать равной 4 мг/м3.

Вместе с тем следует отметить отрицательное действие пыли на технологический процесс прядения и ткачества. Пух и пыль, попа­ дая в полуфабрикаты (ровницу, пряжу, ткани) загрязняют их, в результате чего качество изделий снижается. Засоренность пряжи приводит к увеличению ее обрывности.

Пыль, особенно при больших ее скоплениях, представляет боль­ шую пожарную опасность.

П о в ы ш е н н а я т е м п е р а т у р а . При значительных тепло­ выделениях машинами, производственной аппаратурой, людьми, солнечной радиацией и другими источниками тепла во многих це­ хах текстильных фабрик при отсутствии вентиляции или малой ее

25

мощности температура воздуха повышается до 38° С, а иногда и выше. Повышенная температура затрудняет процесс терморегуля­ ции, происходящий в организме человека, вследствие чего ухуд­ шается самочувствие рабочих и понижается производительность их труда.

П о в ы ш е н н а я в л а ж н о с т ь . В ряде цехов текстильных фаб­ рик некоторые технологические процессы (шлихтование, отбелка, крашение, мокрое прядение и т. п.) сопровождаются значительным влаговыделением. Повышенной влажности воздуха обычно сопут­ ствует повышенная температура; терморегуляция человека в этом случае становится весьма затруднительной, так как при повышен­ ных температурах воздуха, часто близких к температуре человече­

Таким образом, сочетание высокой температуры и повышенной влажности весьма неблагоприятно для самочувствия и здоровья работающего.

Т о к с и ч е с к и е г а з ы и ж и д к о с т и . На текстильных пред­ приятиях токсические газы выделяются главным образом в цехах отделочных фабрик, где на ткань действуют различные химиче­ ские вещества. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Окись углерода (СО) — бесцветный без запаха газ с плотно­ стью по отношению к воздуху 0,967. Чаще всего окись углерода является продуктом неполного сгорания и в значительных количе­ ствах выделяется при обработке ткани на опаливающих машинах.

Хлор (О) — газ желтовато-зеленого цвета с резким удушливым

Хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха и поэтому скапливается в ниж­ ней зоне помещения.

Сернистый газ (S02) — бесцветный, обладающий едким запа­ хом. Плотность по отношению к воздуху 2,26; выделяется этот газ при кубовом и сернистом крашении.

Сероводород (H2S ) — бесцветный газ со зловонным запахом; выделяется при сернистом крашении, а также в процессе приготов­ ления сернистых красителей. Его плотность равна 1,19. Значитель­ ное количество сероводорода выделяется при производстве искусст­ венного волокна.

Сероуглерод (CS2) — бесцветная маслянистая легко воспламе­ няющаяся жидкость с температурой кипения 46° С; ее п ар ^ в 2,6 раза тяжелее воздуха.

Сероуглерод применяется как растворитель жиров, серы, фос­ фора и других веществ; выделяется при производстве искусствен­ ного шелка.

Окислы азота (N0 и N02). Окись азота N0 и двуокись азота N 02 выделяются при работе с азотной и азотистой кислотами или их солями. Окись азота в воздухе быстро окисляется и переходит в двуокись азота; последняя представляет собой бурый газ с рез­

26

ким запахом. Плотность его равна 1,58. Окислы азота выделяются в процессе приготовления диазокрасителей вследствие разложения

в красильном и ситцепечатном производствах, весьма ядовит. Пары анилина в 3,2 раза тяжелее воздуха.

При работе с анилином необходимо соблюдать большую осто­ рожность. Во избежание отравления следует создавать условия, исключающие малейшую возможность попадания анилина на по­ верхность колеи. Этого молено достигнуть только при полной герме­ тизации аппаратуры и механизации процессов приготовления ани­ линовых растворов.

Цианистый водород (HCN) — пары синильной кислоты с плот­ ностью 0,94. При черноанилиновом крашении, помимо паров ани­ лина, выделяется опасный яд — цианистый водород.

Токсические вещества проникают в организм человека через ды­ хательные пути, колеу и желудочно-кишечный тракт. Большинство токсических газов и жидкостей (окись углерода, анилин и др.), всасываясь в кровь, поглощают гемоглобин, за счет которого пи­ таются кислородом клетки организма. В итоге образуется кисло­ родная недостаточность, удушье, головные боли. Некоторые токси­ ческие вещества (хлор, окислы азота) вызывают раздралсение и воспаление слизистых оболочек дыхательных путей и глаз.

Рассмотренные газы в основном тял<елее воздуха, поэтому они стремятся скапливаться в нижней части помещения. Однако при наличии нагретых поверхностей конвекционные токи могут способ­ ствовать значительному уносу газов в верхнюю часть помещения.

Ниже указаны предельно допустимые концентрации (в мг/м3) некоторых ядовитых газов в воздухе рабочей зоны производствен­

27

Г л а в а IV

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС В РАБОЧИХ ЗАЛАХ

Приступая к проектированию и выбору установок для кондицио­ нирования воздуха (основное назначение которых — создавать внутри помещения искусственный климат заданных параметров) необходимо составить для данного помещения тепловой баланс. Для этого надо, во-первых, определить количество тепла, уходя­ щего в окружающую среду через ограждения помещения-— наруж­ ные стены, окна, двери, полы, потолки; во-вторых, учесть приток тепла внутрь рабочего помещения от имеющихся источников тепла.

1. Теплопотери через ограждения здания

Вследствие теплопроводности строительных конструкций и раз­ ности температур между внутренним и наружным воздухом в хо­ лодное время года происходит передача тепла изнутри наружу че­ рез ограждения здания. В летнее время нередко происходит обрат­ ное явление.

Теплопотери через стены

Рассмотрим общий случай теплопередачи через монолитную стену толщиной б. Процесс теплопередачи можно разделить на три стадии:

1) теплопереход от внутреннего воздуха к внутренней поверх­ ности стены;

2)теплопереход через толщу стены от ее внутренней поверх­ ности к наружной;

3)теплопереход от наружной поверхности стены в окружаю­

щую среду.

На рис. 8 изображена кривая изменения температуры при теп­ лопередаче через однородную среду для всех трех стадий тепло­ передачи. У внутренней поверхности стены происходит значитель­ ное снижение температуры от tB до тв (где tB— температура воз­ духа внутри помещения, тв — температура внутренней поверхности стены). Если стена сделана из однородного материала, то падение температуры в толще стены будет происходить по закону прямой линии от Тв до Тп (где тн — температура наружной поверхности стены). У наружной стороны стены температура упадет от тв до

где ав — коэффициент теплоперехода от внутреннего воздуха к внутренней поверхности стены в кДж/м2-ч-град, т. е. количество тепла, проходящего через I м2 внутренней по­ верхности стены в 1 ч при разности температур в І°С.

28

1

Величина ---- называется сопротивлением теплопереходу у внут-

CCQ

реиней поверхности.

Величина коэффициента теплоперехода зависит от двух факто­ ров: конвекции и лучеиспускания (лучепоглощения).

Под конвекцией понимается перенос тепла движущимся газом или жидкостью около охлаждаемой поверхности ограждения. В на­ шем случае частицы воздуха охлаждаются, соприкасаясь с более холодной поверхностью стены, в связи с чем плотность воздуха изменяется. Разность между плотностями охлажденного и более нагретого воздуха вызовет циркуляцию или движение воздуха около поверхности стены. Чем сильнее циркуляция, тем большее количество теплого воздуха соприкасается с охлажденной внут­

вГС;

б— толщина стены в м.

Коэффициент теплопроводности зависит от плотности мате­ риала, однако какой-либо. определенной зависимости здесь нет. Тела с малой плотностью, как правило, имеют меньшие значения величины К] это объясняется тем, что у таких тел имеется значи­ тельное количество пор, заполненных воздухом, в то время как известно, что воздух.— плохой проводник тепла.

Коэффициент теплопроводности материала в значительной сте­ пени зависит от его влажности: с увеличением влажности X резко

29