Методы / Мельникова1
.pdf
4. В необслуживаемых помещениях АЭС используется рециркуляционная вентиляционная система (рис. 2.3). Каково может быть ее назначение?
Рис. 2.3. Схема рециркуляционной вентиляции: 1 – калорифер (теплообменник для подогрева или охлаждения воздуха); 2 – аэрозольный фильтр (для очистки воздуха от пыли); 3 – адсорбционный угольный фильтр для удаления радиоактивного 131I; 4 – вентилятор
5. Вентиляция должна обеспечивать движение воздуха от более чистых помещений в сторону более грязных. Такой принцип положен в основу так называемой зональной планировки производственных помещений. Почему давление воздуха в более грязных помещениях поддерживают с помощью вентиляции на 200 Па (20 мм. вод. ст.) меньше, чем в менее грязных? Смотри схему зональной планировки помещений, изображенную на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Схема зональной планировки помещений, например, на АЭС
6.Что такое кратность воздухообмена? Какова ее размерность? Из каких соображений определяется необходимая кратность воздухообмена? Стр. 38.
7.Как определить необходимую по нормам кратность воздухообмена с помощью общеобменной вентиляции в студенческой аудитории (см. табл. 2.4).
8.Каким образом можно оценить фактическую кратность воздухообмена в аудитории 2-310 при включенной вентиляции, ис-
31
пользуя термоанемометр и рулетку? Напомним, что в стенах аудитории есть отверстие для входа воздуха приточной вентиляции (ПВ) и отверстие для выхода воздуха вытяжной вентиляции (ВВ).
9.Нормирование содержания вредных веществ в воздухе: понятия ПДКРЗ, ПДКСС, ПДКМР (см. табл. 2.3).
10.Как гигиенисты на практике определяют относительную
влажность В воздуха?
11.На каком принципе основана работа аспирационного психрометра? Чем он отличается от бытового психрометра?
12.Какие параметры используются для характеристики микроклимата помещения?
13.Что такое эквивалентная температура? Чему равна эквивалентная температура для условий: температура воздуха 10 оС, скорость ветра 11 м/с (см. табл. 2.6)?
14.Что такое эффективная температура? Оцените эффективную
температуру для условий: ТС = 22 °С, ТВ = 17 °С, u = 0.1 м/с. Являются ли указанные параметры микроклимата благоприятными для человека, выполняющего нетяжелую работу?
15. Предскажите ощущения человека (озноб, холодно, жарко, душно, тепловой удар) в следующих ситуациях:
1)В > 75% и ТС < 20 °С
2)В > 75% и ТС > 30 °С
(Теплопроводность водяного пара в 2.5 раза больше теплопроводности воздуха. Кроме того, молекулы воды интенсивно поглощают инфракрасное излучение в дыхательных полостях организма, т.е. при одинаковой температуре увлажненный воздух кажется более холодным).
16. Принцип работы термоанемометра.
Задача
1.Аудитория 2-310 имеет размеры 6×9×3.2м. Учитывая, что она рассчитана для занятий с группой в 25 человек (включая препода-
вателя), определите минимально необходимую объемную скорость G, м3/ч вентиляционного воздуха и кратность воздухообмена К, 1/ч (табл. 2.4.).
2.В зимний период холодный наружный воздух перед его подачей в аудиторию нагревают и дополнительно увлажняют (рис. 2.5).
32
|
Нагреватель |
|
|
|||
Т1 = –5°С |
|
|
|
|
|
V, м3 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
В1 = 50 % |
|
|
|
|
|
T2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
m(H2О), кг/ч |
B2 |
|||
|
|
|
||||
Рис. 2.5. Схема подогрева и увлажнения вентиляционного воздуха
Пусть, например, наружный воздух имеет температуру Т1= – 5°С и относительную влажность В1 = 50%. В кондиционере воздух нагревают до температуры Т2 и увлажняют до относительной влажности В2, причем Т2 и В2 должны соответствовать нормам (табл. 2.5) для помещений с легкими условиями физического труда в холодный сезон (рис. 2.6).
P |
|
|
|
|
Ps2 |
|
Ps1 |
P2, B2 |
|
B1 |
P2′, B2′ |
|
P1 |
|
|
T1 |
T |
C |
T2 |
|
|
|
|
|
|
Cs2 |
|
Cs1 |
C2, B2 |
|
B1 |
C2′, B2′ |
|
C1 |
|
|
T1 |
T |
|
T2 |
Рис. 2.6. Иллюстрация к задаче. Графики изменения парциального давления Р паров воды (или концентрации С паров воды) в воздухе при его заборе с улицы в помещение с последующим подогревом и увлажнением
1.Сделайте выбор Т2 и В2, соответствующих нормам.
2.Определите парциальное давление Р1 водяных паров в наружном воздухе по известным Т1 и В1.
3.Определите абсолютную влажность С1, кг/м3 наружного воздуха.
33
4. Определите абсолютную влажность С2′ наружного воздуха после его подогрева до температуры Т2 без дополнительного увлажнения. Абсолютная влажность С2′ будет отличаться от С1, т.к. воздух при нагревании расширяется. Но в данной задаче расширением можно пренебречь.
5. Определите относительную влажность В2′ воздуха после его подогрева до температуры Т2, но без дополнительного увлажнения. Вы увидите, что относительная влажность уменьшится до величины В2′, которая окажется ниже рекомендованной нормами. Следовательно, воздух перед его подачей в помещение нужно не только нагреть, но еще и увлажнить.
6.Определите массу m, кг/ч воды, испаряемой в кондиционере (при температуре помещения) в течение часа для достижения относительной влажности В2.
7.Определите количество электроэнергии, расходуемой в течение
часа для нагревания воздуха от Т1 до Т2, а также для испарения m кг воды при Т2. Считайте, что потери тепла отсутствуют (рис. 2.5).
Теплоемкость воздуха при 1 атм и температурах от Т1 до Т2 равна 1 кДж/кг·К. Теплоемкость водяных паров равна 1.84 кДж/кг·К.
Теплота испарения воды при 20°C равна 584 кДж/кг.
8. Вы решили задачу в предположении, что источниками водяных паров в воздухе студенческой аудитории являются только наружный воздух и кондиционер. Как изменится ход решения (качественно), если учесть, что каждый студент через кожу с потом и с выдыхаемым воздухом выделяет около 0.025 кг влаги в час (избыток выдыхаемой влаги над вдыхаемой)?
Справочный материал
Относительная влажность В, %
B = |
C |
100% или |
В = |
P(H2O) |
100% , |
(2.3) |
|||
C |
S |
P (H |
O) |
||||||
|
|
|
|
S |
2 |
|
|
|
|
где С – абсолютная влажность (это масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 влажного воздуха), кг/м3; CS – масса насыщенных водяных паров в единице объема воздуха при данной температуре; 0 < C < CS.
34
Абсолютную влажность воздуха (концентрацию водяных паров
ввоздухе) можно определить с помощью уравнения состояния идеального газа, если известно парциальное давление водяных паров Р
ввоздухе и температура Т влажного воздуха:
P(H2O) V = |
q |
RT |
|
|
|
||
M (H2O) |
|
|
(2.4) |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
P(H2O) M (H2O) |
|
PS (H2O)M (H2O) |
||||
C(H2O) = |
,CS = |
, |
|||||
|
RT |
||||||
|
|
RT |
|
|
|
||
где q – масса (кг) водяных паров в объеме V, м3 влажного воздуха; P(H2O) – парциальное давление водяных паров в воздухе, Па; РS – парциальное давление насыщенных водяных паров в воздухе, Па (табл. 2.1); СS – абсолютная влажность насыщенного водяными парами воздуха, кг/м3 при температуре Т; Т – температура влажного воздуха, К; R – газовая постоянная (R = 8.31 Дж/моль К); М(Н2О) – мольная масса воды (М(Н2О) = 0.018 кг/моль).
I, мА 50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
T |
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
u |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
T, 0C |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
|
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
u, м/с |
Рис. 2.7. Калибровочные графики для определения скорости ветра и температуры воздуха с помощью термоанемометра
35
Таблица 2.1
Парциальное давление Ps(H2O) насыщенных водяных паров при разных температурах, мм рт. ст.
Целые |
|
|
|
Десятые доли градуса |
|
|
|
|||
градусы |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
−5 |
3,16 |
3,13 |
3,11 |
3,09 |
3,06 |
3,04 |
3,02 |
2,99 |
2,97 |
2,95 |
−4 |
3,40 |
3,38 |
3,35 |
3,33 |
3,30 |
3,28 |
3,25 |
3,23 |
3,21 |
3,18 |
−2 |
3,95 |
3,92 |
3,89 |
3,86 |
3,84 |
3,81 |
3,78 |
3,75 |
3,72 |
3,70 |
0 |
4,58 |
4,61 |
4,65 |
4,68 |
4,72 |
4,75 |
4,78 |
4,82 |
4,86 |
4,89 |
2 |
5,29 |
5,28 |
5,37 |
5,41 |
5,45 |
5,49 |
5,52 |
5,56 |
5,60 |
5,64 |
4 |
6,10 |
6,14 |
6,19 |
6,23 |
6,27 |
6,38 |
6,36 |
6,41 |
6,45 |
6,50 |
6 |
7,01 |
7,06 |
7,11 |
7,16 |
7,21 |
7,26 |
7,31 |
7,36 |
7,41 |
7,46 |
8 |
8,04 |
8,10 |
8,16 |
8,21 |
8,47 |
8,32 |
8,38 |
8,44 |
8,49 |
8,55 |
10 |
9,21 |
9,27 |
9,33 |
9,40 |
9,46 |
9,52 |
9,58 |
9,65 |
9,71 |
9,78 |
12 |
10,52 |
10,59 |
10,66 |
10,73 |
10,80 |
10,87 |
10,94 |
11,01 |
11,08 |
11,16 |
14 |
11,99 |
12,06 |
12,14 |
12,22 |
12,30 |
12,38 |
12,46 |
12,54 |
12,62 |
12,71 |
16 |
13,63 |
13,72 |
13,81 |
13,90 |
13,99 |
14,08 |
14,17 |
14,26 |
14,35 |
14,14 |
18 |
15,48 |
15,58 |
15,67 |
15,77 |
15,87 |
15,97 |
16,07 |
16,17 |
16,27 |
16,37 |
20 |
17,54 |
17,64 |
17,75 |
17,86 |
17,97 |
18,08 |
18,20 |
18,31 |
18,42 |
18,54 |
22 |
19,83 |
19,95 |
20,07 |
20,19 |
20,32 |
20,44 |
20,56 |
20,69 |
20,82 |
20,94 |
24 |
22,38 |
22,51 |
22,65 |
22,78 |
22,92 |
23,06 |
23,20 |
23,34 |
23,48 |
23,62 |
25 |
23,76 |
23,90 |
24,04 |
24,18 |
24,33 |
24,47 |
24,62 |
24,76 |
24,91 |
25,06 |
26 |
25,28 |
25,36 |
25,51 |
25,66 |
25,81 |
25,96 |
26,12 |
26,27 |
26,43 |
26,58 |
36
Таблица 2.2
Психрометрическая таблица для определения относительной влажности воздуха по аспирационному психрометру (по показаниям сухого и влажного термометров)
|
Показа- |
|
|
|
|
|
|
Показания влажного термометра, °С |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
ния сухо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
15,5 |
16 |
17,5 |
18 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
21 |
21,5 |
22 |
22,5 |
23 |
23,5 |
24 |
24,5 |
25 |
|
|
го термо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительная влажность, В, % |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
метра, °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17,5 |
77 |
81 |
86 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
73 |
77 |
82 |
95 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18,5 |
69 |
73 |
78 |
91 |
95 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
66 |
70 |
74 |
86 |
91 |
95 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19,5 |
62 |
66 |
70 |
82 |
86 |
91 |
95 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
20 |
59 |
63 |
66 |
78 |
83 |
87 |
91 |
96 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20,5 |
56 |
59 |
62 |
75 |
79 |
83 |
87 |
91 |
96 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
53 |
56 |
60 |
71 |
75 |
79 |
83 |
87 |
91 |
96 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21,5 |
50 |
53 |
57 |
68 |
71 |
75 |
79 |
83 |
87 |
92 |
96 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
47 |
50 |
54 |
64 |
68 |
72 |
76 |
80 |
83 |
88 |
92 |
96 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
22,5 |
44 |
48 |
51 |
62 |
65 |
68 |
72 |
76 |
80 |
84 |
88 |
92 |
96 |
100 |
|
|
|
|
|
|
23 |
42 |
45 |
48 |
58 |
62 |
65 |
69 |
72 |
76 |
80 |
84 |
88 |
92 |
96 |
100 |
|
|
|
|
|
23,5 |
39 |
42 |
46 |
55 |
59 |
62 |
66 |
69 |
72 |
78 |
80 |
84 |
88 |
92 |
96 |
100 |
|
|
|
|
24 |
37 |
40 |
43 |
53 |
56 |
59 |
63 |
66 |
70 |
73 |
77 |
80 |
84 |
88 |
92 |
96 |
100 |
|
|
|
24,5 |
35 |
38 |
41 |
50 |
53 |
56 |
60 |
63 |
66 |
69 |
73 |
77 |
81 |
84 |
88 |
92 |
96 |
100 |
|
|
25 |
33 |
36 |
38 |
47 |
50 |
54 |
57 |
60 |
63 |
67 |
70 |
74 |
77 |
81 |
84 |
88 |
92 |
96 |
100 |
1. По способу перемещения воздуха
|
|
Естественная |
|
|
Принудительная |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(вентилятором) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Неорганизованная |
|
Организованная (аэрация за счет разности давле- |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
ния наружного и внутреннего воздуха), создавае- |
|
|
||||||||||||||||
|
(щели окна двери) |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
мого разностью температур |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
2. По направлению потока воздуха |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
приточная |
|
|
приточно-вытяжная* |
|
|
вытяжная |
|
|
|||||||||||||
*в производственных зданиях используется только приточно-вытяжная вентиляция |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3. По зоне действия |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
общеобменная |
|
|
|
смешанная |
|
|
|
местная (с обязательной |
|||||||||||||
(по всем помещениям) |
|
|
|
|
|
|
очисткой выбросов) |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Рис. 2.8. Классификация систем вентиляции помещений |
|||||||||||||||||||||
|
Кратность воздухообмена К(1/ч) определяется по формуле |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K = |
G |
, |
|
(2.5) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
V |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где G – объемный расход вентиляционного воздуха в помещении, м3/ч, V – объем помещения, м3.
Расчет кратности воздухообмена К по величинам мощности Ф(Х) источника вредного вещества Х, выделяющегося в помещении, [кг/ч], предельно допустимой концентрации (ПДК(Х)) вещества Х,
[кг/м3], объему помещения V, |
G |
|
G |
|
3 |
концентрации этого |
|
||
[м ], |
C0 |
|
C ≤ ПДК |
|
вещества в атмосферном возду- |
|
|||
|
|
|
||
хе С0, [кг/м3]; концентрации |
|
|
|
|
вещества Х в воздухе помеще- |
|
|
|
|
ния С, [кг/м3], которая должна |
|
|
|
|
быть не больше ПДК(Х). |
|
|
|
|
38
Уравнение баланса:
G C0 +Ф =G C |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
м3 |
|
кг |
+ |
кг |
= |
м3 |
|
кг |
(2.6) |
||||||
|
ч |
м3 |
|
ч |
ч |
м3 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
G = |
|
Ф |
|
|
, |
K = |
G |
. |
|
|
||||||
|
C −C |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
V |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.9. Схема естественной вентиляции здания: а) при безветрии; б) при ветре; 1 – вытяжные и приточные отверстия; 2 – тепловыделяющий объект
Рис. 2.10. Схема механической приточно-вытяжной вентиляции:
1 – воздухозаборная шахта; 2 – камера для очистки и обработки воздуха; 3, 4 – вентиляторы; 5 – воздуховоды вытяжной вентиляции; 6 – воздуховоды приточной вентиляции; 7 – устройство для очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха
39
Фильтр |
Вентилятор |
*Ф |
*Ф |
|
Плита |
Вытяжной шкаф |
Кожух над плитой |
Рис. 2.11. Примеры местной вентиляции: вытяжной шкаф в лаборатории и вытяжной кожух над плитой на кухне. *Ф – источник загрязнения
Таблица 2.3
Предельно допустимые концентрации ПДК, мг/м3 некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений и в атмосферном воздухе
№ |
Вещество |
ПДКрз |
ПДКмр |
ПДКСС |
Класс опасности |
1 |
SO2 |
10 |
0.5 |
0.05 |
3 |
2 |
H2SO4 |
1 |
0.3 |
0.1 |
2 |
3 |
HCl |
5 |
0.2 |
0.2 |
2 |
4 |
H2S |
10 |
0.008 |
– |
2 |
5 |
Hg |
0.005 |
– |
0.0003 |
1 |
6 |
Cl2 |
1 |
0.1 |
0.03 |
2 |
7 |
Ацетон |
200 |
0.35 |
0.35 |
4 |
8 |
СО |
20 |
5 |
3 |
4 |
Примечание. ПДК(Х) – предельно допустимая концентрация вредного вещества Х, считающаяся еще безопасной для здоровья человека. В этом определении заложен принцип порогового вредного действия химических веществ на человека.
ПДКрз(Х) – предельно допустимая концентрация вещества Х в воздухе рабочей зоны. Фактическая концентрация Срз(Х) вещества Х в воздухе рабочей зоны, усредненная за рабочую смену (6 или 8 часов), должна удовлетворять условию Срз(Х) ≤ ПДКрз(Х).
ПДКмр(Х) – предельно допустимая максимально разовая концентрация вещества Х в атмосферном воздухе. Фактическая концентрация Смр(Х) вещества Х в атмосферном воздухе, усредненная за 30 минут, должна удовлетворять условию Смр(Х) ≤ ПДКмр(Х).
40