Выделение вредных веществ при сварочных работах

(г вещества на 1 кг расходуемых материалов) /4.4/

Вид сварки	Сварочный аэрозоль,
Всего	в том числе
Окислы Mn	Окислы Сг	SiO₂	СО	HF	N0₂
Автоматическая и полуавтоматическая сварка стали без защиты	7, 5-14, 4	0, 2-2, 2	-	-	-	0, 1-2, 7	0, 8
В среде СО₂	4, 4-15, 0	0, 14-0, 8	0, 02-1, 0	1, 9	2-14	-	0, 8

Решение

1. Поскольку в состав аэрозоля входит окись железа с примесью марганцевых и фтористых соединений, принимаем по ГОСТ 12.1.005-88 ПДК1 = 4 мг/м, класс опасности - 4.

2. Необходимый воздухообмен на 1 кг расходуемых материалов на прихватку, м³/кг,

L₁ = G • 1000/ПДК = 14, 4 • 1000/4 = 3600.

Проверяем по двуокиси азота (ПДК = 5 мг/м³):

L_n_о2 = G_n_о2 • 1000/ПДК = 0, 8 • 1000/5 =160 м³/кг.

Принимаем воздухообмен по аэрозолю.

3. Расчет воздухообмена на 1 кг расходуемых на сварку материалов. Необходимый воздухообмен по аэрозолю окислов железа с примесью марганцевых соединений (ПДК = 6 мг/м³), м³/кг,

L₂ = G • 1000/ПДК = 15, 0 • 1000/6 = 2500.

Проверим воздухообмен по двуокиси кремния (ПДК = 1 мг/m³) и оксиду углерода (ПДК₂ = 20 мг/м³):

Lsio₂ = Gsio₂* 1000/ПДК = 1, 9 • 1000/1 ⁼ 1900 м³/кг,

Lco ⁼ Gco *1000/ПДК₂ = 14 • 1000/20 = 700 м³/кг.

Примем воздухообмен по аэрозолю 2500 м³/кг. Если на участке расходуется 1 кг/ч материалов на прихватку и 20 кг/ч на сварку, необходимый воздухообмен, м³/ч,

L = L₁ • 1 + L₂ • 20 = 3600 • 1 + 2500 • 20 = 53600.

4. Количество аэрозоля, выбрасываемого в атмосферу с вентиляционным воздухом за смену, т. е. 8 часов,

Gа = (L₁ • ПДК₁ + L₂ • 20 • ПДК₂) • 8 =

(3600 • 4 + 2500 • 20 • 6) • 8 = 2515200 мг = 2, 515 кг.

5. Объем атмосферного воздуха, загрязняемый указанным аэрозолем, м³,

La = Ga/ПДКсс = 2515200/0, 15 = 16768000,

где ПДКсс - предельно допустимая среднесуточная концентрация нетоксической пыли в воздухе населенных пунктов, ПДКсс. =0, 15 мг/м³.

Если указанный аэрозоль распространяется в слое до 15 м, т. е. до высоты аэрационных фонарей, то он займет площадь

F ⁼ La/Н = 16768000/15 = 1117867 м² = 1, 1 км².

Если аэрозоль распространяется по направлению ветра полосой В = 100 м, то в этой полосе будет загрязнена атмосфера до ПДК на расстоянии от сварочного участка, км,

L = F/B= 1, 1/0, 1 = 11.

Любые пылевыделения (транспорт, предприятия, сдув пыли ветром) приведут к повышению запыленности воздуха в этой полосе выше допустимых концентраций.

Задача

Ванна хромирования имеет ширину В = 0, 75 м, длину l = 1, 2 м. Барометрическое давление в помещении Р_бар = 750 мм рт. ст. Температура раствора t = 60 °С, температура воздуха в помещении t_пом = 16 °С. Скорость движения воздуха в помещении - 0, 4 м/с. Определить количество воздуха, необходимое для разбавления испаряющейся влаги и хромового ангидрида вентиляцией (ток, проходящий через ванну, меньше 500 А). || Влажность в помещении - 50 %, над ванной - 95 %.

Решение

1. Необходимое количество воздуха, м³/ч,

L = G/p*(d₂ – d₁),

где G - количество испаряющейся влаги; d₂ и d₁ - влагосодержание воздуха соответственно над ванной и подаваемого в помещение, г/кг, р -плотность воздуха в помещении, р = 1, 2 кг/м³.

2. Количество испаряющейся влаги, кг/ч,

G = [45, б.К_и_c_п*(Р₂ - P_l)*F]/P₆_ap,

где К_исп ^- коэффициент испарения, при умеренном движении воздуха К = 0, 71; Р₂ и P₁ - парциальные давления водяного пара соответственно над ванной и в воздухе помещения; F - площадь испарения,

F= В •l = 0, 75 • 1, 20 = 0, 9м².

3. Определим парциальное давление водяного пара и содержание влаги в 1 м³ воздуха, подаваемого в помещение при влажности j_пом = 50 % и t_пом ⁼ 16 °С. По i-d диаграмме /4.2/ P₁ = 7 мм рт. ст.; d₁ = 6, 5 г на 1 кг Сухого воздуха.

4. Находим парциальное давление и влагосодержание над ванной при j_ван = 95 % и t_в = 60 °С. По i-d диаграмме /4.2/ Р₂ = 80 мм рт. ст.; d₂ = 75 г/кг.

5. Количество испаряющейся влаги, кг/ч,

G = 45, 6 • 0, 71 • (80 - 7) • 0, 9/750 = 2, 84.

6. Необходимое количество воздуха, м³/ч,

L = 2840/1, 2 • (75 - 6, 5) = 34, 5.

7. Проверим воздухообмен по выделению хромового ангидрида. Согласно /4.4/, при электрохимическом хромировании выделение в атмосферу хромового ангидрида зависит от тока: при токе 1000 А - 36 г/ч-м², при токе менее 500 А - 3, 6 г/ч-м².

8. Количество выделяющегося хромового ангидрида, мг/ч,

G_хр ⁼ 3, 6 • 1000 • F ⁼ 3, 6 * 1000 • 0, 9 ⁼ 3240.

ПДК для хромового ангидрида составляет 0, 01 мг/м³ Тогда

L ⁼ G_хр /ПДК = 3240/0, 01 ⁼ 324000 м³/ч.

Вывод: воздухообмен очень велик, целесообразно рассмотреть варианты:

1) изменение технологии - проведение операции в герметично укрытой ванне;

2) применение бортового отсоса или аспирационного укрытия типа вытяжного шкафа*.

Обще обменная вентиляция, достигая средних нормируемых значений вредных веществ производственных помещений, практически не влияет на источник загрязнения. Ее нельзя использовать для удаления вредных веществ, например, при сварке на открытых местах, в неудобных труднодоступных условиях: при обработке больших резервуаров, баков, кабин, корпусов и др. С точки зрения экономики, применение обще обменной вентиляции в этих условиях неэффективно и энергоемко. Поэтому для фиксированных рабочих мест с источниками выделения вредных веществ вместо малоэффективной и неэкономичной обще обменной системы вентиляции используют малогабаритную гибкую местную вентиляцию в виде аспирационных укрытий, вытяжных зонтов и шкафов, бортовых отсосов, а также других устройств, удаляющих вредные вещества непосредственно от мест их образования.

Устройства местной вытяжки вредностей, выделяемых оборудованием, должны удовлетворять следующим требованиям:

место выделения вредностей следует заключать в кожух с наименьшим количеством не плотностей;

воздух, отсасываемый из-под укрытия, должен создавать внутри последнего разрежение, достаточное для устранения

проникновения вредностей через не плотности наружу.

Задача

Рассчитать объем воздуха, необходимый для транспортирования стружки в пылестружкоотсасывающем устройстве. Обрабатываемый материал - чугун; количество стружки, образующейся от обрабатываемого изделия, Gc = 10 кг/ч, температура перемещаемой смеси t = 20 °С.

Решение

1. Количество воздуха, необходимое для непрерывного удаления стружки и пыли от режущего инструмента, кг/ч,

G_в= G_с/m ⁼ 10/1 = 10,

где m - весовая концентрация смеси, принимаем m = 1 кг/кг воздуха.

2. Необходимый для транспортирования стружки объем воздуха, м³/ч,

L_в = G_в/p_в= 10/1, 2= 8, 33,

где р_в - плотность воздуха при t = 20 °С, принимаем р_в= 1, 2 кг/м³.

Задача

Определить количество воздуха, необходимое для автоматической системы удаления пыли и стружки от режущего инструмента, а также диаметр трубопровода при токарной обработке заготовок из серого чугуна СЧ32-52 при следующих режимах резания: скорость резания V = 198 м/мин, глубина резания t = 5 мм, шаг резания S = 0, 3 мм/об. Плотность металла g = 7*10³ кг/м³, плотность воздуха р_в = 1, 205 кг/м³

Решение

1. Количество стружки от обрабатываемой детали, кг/ч,

Gc = 60 * t * S * V * g * 10^-6,

где t - глубина резания, мм, S - шаг резания, мм/об; V - скорость резания, м/мин; g - плотность металла, кг/м³.

2. Количество воздуха, необходимое для непрерывного удаления стружки и пыли от режущего инструмента, кг/ч,

G_в = G_с/m = 10/1 = 10,

где m - весовая концентрация смеси, принимаем m = 1 кг/кг воздуха.

Тогда

Gв = 60 * 5 * 0, 3 * 198 * 7 * 10³ * 10^-6/1 = 124, 74 кг/ч.

2. Сечение трубопровода, м²,

f = G_в/p_в * 3600 * V_в = 124, 74/1, 205 * 3600 * 2, 5 * 8 = 0, 00144,

где V_в = 2, 5 * V_вит, V_вит - скорость витания частиц стружки, зависит от размера частиц и плотности материала, принимаем, V_вит ⁼ 8 м/с.

3. Диаметр трубопровода, мм,

d = = = 0, 43 м = 43, 0.

Проектирование и расчет вентиляционной сети (сети трубопроводов) начинают после определения количества воздуха, которое необходимо удалить с рабочих мест или зон производственного помещения.

Количество приточных и вытяжных систем обще обменной вентиляции и количество местных отсосов, подсоединяемых к одной системе вентиляции, определяют из условия, что эффективный радиус действия систем обще обменной вентиляции составляет 30-40 м, а количество местных отсосов, объединяемых в одну систему, не рекомендуется принимать больше 10-12. Следует также учитывать возможность очистки вентиляционного воздуха от вредных веществ в однотипных сооружениях очистки и взрывопожароопасности удаляемых паров и газов. Системы местных отсосов от технологического оборудования предусматривают отдельными для веществ, соединение которых может образовать взрывоопасную смесь или создать более опасные и вредные вещества. Системы местных отсосов горючих веществ, оседаемых или конденсирующихся в воздуховодах или вентиляционном оборудовании, проектируют отдельными для каждого помещения или каждой единицы оборудования.

Расчет конкретной вентиляционной системы производят в такой последовательности:

1. Определяют количество выделяющихсяна рабочих местах или проветриваемых зонах" вредностей.

2. Рассчитывают количество воздуха, которое необходимо удалить с рабочих мест или зон для обеспечения требуемых санитарных условий.

3. По планам и разрезам помещения (с расстановкой оборудования) составляют аксонометрическую схему вентиляционной системы.

4. На схему наносят номера расчетных участков, количество воздуха, проходящего по участку трубопровода, и длину участка в метрах (см. пример расчета). Расчетным участком считают участок воздуховода, на котором скорость и количество перемещаемого воздуха не меняются. Вначале нумеруют участки основного направления движения воздуха от самого дальнего с меньшим расходом воздуха до вытяжной трубы. Затем нумеруют ответвления трубопроводов, начиная от наиболее удаленного, приближаясь к вентилятору.

5. Назначают скорости движения воздуха на расчетных участках (рекомендуемые скорости указаны в табл. 4.12). На концевых участках системы рекомендуется принимать меньшие скорости, на участках с большим расходом - большие.

6. По расходу воздуха на участке и назначенной скорости определяют площадь поперечного сечения воздуховода, м², по формуле

f = Lр/V,

где Lp - расчетный расход воздуха на участке, м³/с; V - принятая (расчетная) скорость движения воздуха, м/с.

Таблица 4.12

Рекомендуемые скорости движения воздуха на участках и в элементах вентиляционных систем с механическим побуждением движения воздуха /4.2/

Участки и элементы вентиляционных систем

Рекомендуемые скорости, м/с

Жалюзи воздухозабора -

Приточные шахты 4 - 6

Горизонтальные воздуховоды и сборные каналы 6 - 12

Вертикальные каналы и воздуховоды 5 - 8

Приточные решетки 1 – 2, 5

Вытяжные решетки 1 - 3

Вытяжные шахты 5 - 8

7. Определяют диаметр круглого воздуховода по формуле

d =

Выбирают стандартный ближайший размер. Для воздуховодов и фасонных частей установлены следующие диаметры: 100, 110, 125, 160, 200, 250, 280, 315, 400, 500, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600 мм.

Для систем аспирации и пылеудаления дополнительно к перечисленным делают воздуховоды диаметром 140, 180, 225, 355, 560 мм.

После выбора диаметра уточняют фактическую площадь воздуховода и скорость движения воздуха. Данные заносят в таблицу расчета системы вентиляции (см. пример расчета).

8. По выбранному диаметру воздуховода и скорости движения воздуха, пользуясь номограммой /4.2/, определяют удельные потери напора вентилятора, приходящиеся на 1 м длины воздуховода. Номограмма составлена для стальных воздуховодов круглого сечения с шероховатостью стенок 0, 1 мм. Для воздуховодов других сечений и изготовленных из других материалов необходимо вносить поправки /4.2/. Умножив удельные потери на длину расчетного участка, получают потери давления на трение на данном участке, Па,

Рт = R • l

Расчеты заносят в таблицу (см. пример расчета).

9. Определяют потери давления в местных сопротивлениях*. В местных сопротивлениях происходит потеря энергии воздушного потока пропорционально динамическому давлению воздуха в воздуховоде:

Рд = x * (p-V²/2),

где x - коэффициент местного сопротивления, выраженный в долях динамического давления воздуха, определяемый по табл. 4.13. На расчетном участке может быть несколько местных сопротивлений, например, вход в трубопровод, поворот, регулирующий шибер. Все коэффициенты местных сопротивлений складывают для расчетного участка и вычисляют потери давления, Па, в местных сопротивлениях по формуле

Z = Sx* (р *V²/2),

где Sx, - сумма коэффициентов местных сопротивлений; р - плотность воздуха в расчетном участке воздуховода, кг/м³; V - скорость движения воздуха на этом участке, м/с.

Таблица 4.13

10. Складывают потери давления на трение и в местных сопротивлениях и получают полную потерю давления на расчетном участке, Па,

Р_уч = R * l + Z

11. Путем сложения полных потерь давления на участках основного направления (от самого дальнего участка до вентилятора и после вентилятора, включая вытяжную шахту или вентиляционную трубу) получают необходимый напор вентилятора.

12. Производят аэродинамический расчет ответвлений. Суть расчета сводится к подбору таких диаметров воздуховодов, чтобы при движении по ним расчетного количества воздуха потери давления на трение и местные сопротивления не превышали располагаемых (давлений в воздуховоде основного направления в точках присоединения ответвлений). Расчет носит характер подбора с элементами метода последовательного приближения. Расчет считается законченным, если невязка давлений не превышает 10 %.

13. По расходу воздуха и расчетному напору, пользуясь индивидуальными характеристиками, подбирают вентилятор, определяют необходимое число оборотов вентилятора и его КПД.

14. Производят расчет необходимой мощности двигателя, кВт, для вентилятора по формуле

N = L * Р/1000 * h,

где L - производительность вентилятора, м³/с; Р - необходимый напор вентилятора, Па (Н/м²); h - КПД вентилятора.

Выполненный расчет является основой для конструкторской проработки системы вентиляции и составления монтажной схемы.

Задача

Рассчитать систему вентиляции, подобрать необходимые диаметры воздуховодов и вентилятор для удаления загрязненного воздуха от шести однотипных рабочих мест. От каждого рабочего места необходимо удалять 1000 м/ч загрязненного воздуха. Аксонометрическая схема системы вентиляции представлена на рис. 4.2. Трубопроводы стальные круглого сечения.

Решение

1. Намечаем расчетные участки воздуховодов основного направления. Наиболее удаленный от вентилятора обозначаем цифрой 1, нумеруем, последовательно приближаясь к вентилятору, остальные 4 участка и участок после вентилятора (вентиляционную трубу) обозначаем цифрой 6. По такой же схеме обозначаем ответвления (участки с 7 по 12).

Рис. 4.2. Аксонометрическая схема системы вентиляции

(к примеру расчета)

2. Наносим на расчетные участки на выносных полках количество воздуха, проходящего по участку (числитель), и длину участка (знаменатель).

3. Задаемся скоростью движения воздуха на 1-м участке, V = 8 м/с.

4. Площадь поперечного сечения воздуховода, м²,

f = Lp/V*3600= 1000/8 • 3600 = 0, 0347.

5. Диаметр воздуховода, мм,

d = = = 0, 21 м = 210.

Принимаем стандартный воздуховод диаметром d_r = 200 мм, тогда скорость движения воздуха будет

V_ф = L/( * 3600) = 1000/( * 3600) = 8, 85 м/с

6. Принимаем скорость равной 8, 9 м/с. По номограмме /4.2/ определяем удельные потери давления на 1 м воздуховода и динамическое давление воздушного потока. Для принятых диаметра воздуховода (200 мм) и скорости движения воздуха (8, 9 м/с) искомые величины будут равны:

R = 4, 8 Па/м; Р_д = 48, 4Па.

Умножая удельные потери давления на длину / участка, получаем потери па трение в первом участке, Па,

R • l ⁼ 4, 8 • 5, 6 = 26, 9

7. Определяем коэффициенты местных сопротивлений на 1-м участке: вход через жалюзийную решетку с поворотом x = 2.

Отвод (поворот) 90^о при радиусе закругления, равном 1, 5 диаметра воздуховода, x = 0, 2

Тройник на проход при отношении скорости на проход к скорости в ответвлении равном 1x = 0, 2.

Сумма коэффициентов:

Sx = 2, 4.

8. Потери давления в местных сопротивлениях на 1-м участке, Па,

Z = Sx (V₂*p/2) = Sx P_д = 2, 4*48, 4 = 116, 16.

9. Общие потери давления на 1-м участке, Па,

R * l + Z = 26, 9 + 116, 16 = 143, 1

10. Аналогично рассчитываем потери давления на участках 2, 3, 4, 5, 6. Расчет принято производить с записью в таблицу расчета системы вентиляции (табл. 4.14). Расчет ответвлений начинаем с участка 7. По законам гидравлики давление в точках разветвления (слияния) потоков одинаково для каждого из потоков. Следовательно, в точке подсоединения участка 7 к основной вентиляционной сети давление будет равно потерям давления на 1-м участке, т.е. 143, 1 Па.

Задача нашего расчета сводится к подбору такого диаметра воздуховода на участке 7, чтобы при транспортировке по нему 1000 м³/ч воздуха потери давления на участке были равны 143, 1 Па. Если потери давления будут больше, то мы не сможем пропустить по участку требуемое количество воздуха. Если эти потери будут меньше, то по участку пойдёт больше необходимого количества воздуха. И в том и в другом случае произойдет регулирование системы вентиляции.

Так как расход воздуха на участке 7 равен расходу на участке 1, а длина участка в несколько раз меньше, целесообразно принять диаметр меньше, чем на 1-м участке. Принимаем диаметр равным 180 мм. Пользуясь номограммой, определяем:

R = 7, 7 Па/м; V = 10, 8 м/с; Рд = 70 Па

11. Коэффициенты местных сопротивлений:

вход с поворотом 2, 0

отвод 90^о 0, 2

тройник на соединение потоков 0, 3

Сумма коэффициентов 2, 5

12. Потери давления:

на трение

Рт = R * l = 7, 7 * 1, 5 = 11, 55 = 11, 6 Па

на местные сопротивления

Z= Sx * Рд =2, 5 * 70= 175 Па.

13. Общие потери давления, Па,

Р = R • l + Z ⁼ 11, 55 + 175 ⁼ 186, 55 = 186, 6.

14. Невязка составит

= 0.30, т.е. 30%

что недопустимо, поэтому принимаем диаметр воздуховода 200мм.

Тогда

R = 4, 8 Па/м; Рд = 48, 4 Па; V = 8, 9 м/с,

Р ⁼ R • l + Sx • Рд = 4, 8*1, 5 + 2, 5 * 48, 4 ⁼ 7, 2 + 121, 0 ⁼ 128, 2 Па,

невязка составит

= 0.10, т.е. 10%

Вывод: так как невязка давлений не превышает 10 %, тоокончательно принимаем диаметр воздуховода 7-го участка 200 мм.

Аналогично производим расчет остальных ответвлений.

Задача

Расход воздуха в вытяжной системе вентиляции составляет 6000 м³/ч, потери напора в вентиляционной сети - 260 Па. Требуется подобрать вентилятор, определить необходимую скорость вращения его колеса и рассчитать необходимую мощность двигателя.

Решение

По каталогу вентиляторов /4.6/, пользуясь аэродинамическими характеристиками, подбираем такой вентилятор, чтобы при заданных потерях напора (260 Па) его производительность была не менее заданной (6000 мч). Таким условиям удовлетворяет вентилятор Ц4-70 № 5 (рис. 4.3) при числе оборотов колеса 1100 об/мин. КПД на этом режиме составляет 0, 6. Необходимая мощность двигателя, кВт,

N = L * Р/1000 * h = 1, 67 * 260/1000 • 0, 6 ⁼ 0, 72.

Вывод: принимаем двигатель мощностью 0, 8 кВт, входящий в комплект поставки вентилятора.

Освещение

Информацию об окружающей среде человек получает в основном (до 90 %) через зрительный анализатор. Поэтому ^ полнота и качество информации, поступающей через органы зрения, зависят во многом от освещения. Правильно спроектированное и выполненное освещение рабочих мест, комнат отдыха способствует здоровью, безопасности и общему психологическому состоянию работающих Неудовлетворительное освещение помещений, места производства работ может явиться причиной несчастных случаев, утомления органов зрения, снижения производительности" труда и ухудшения самочувствия работающих. Неправильно выполненное освещение может привести к взрывам, пожарам или неспособности человека различить условную окраску на электрических кабелях, баллонах, трубопроводах, знаках безопасности и др.

В зависимости от источника света освещение бывает естественное, искусственное и совмещенное.

Естественное освещение - освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через проемы в наружных ограждающих конструкциях.

По конструктивному оформлению естественное освещение бывает:

одностороннее боковое - естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах;

двустороннее боковое;

верхнее - естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания;

комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения.

При оценке естественного освещения используют:

количественный показатель - коэффициент естественной освещенности (КЕО) - отношение естественной освещенности, созданной в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выражаемой в процентах;

качественный показатель - неравномерность освещения (учитывается, поскольку наружная освещенность не постоянна и резко колеблется как по времени года, так и по часам суток)

п = ,

где КЕО_ср и KEO_min - среднее и минимальное значения КЕО в помещении

Гигиенические требования к естественному освещению К регламентируют СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Согласно этому документу, для систем естественного освещения нормируемыми параметрами являются коэффициент неравномерности освещения и КЕО (е_N):

е_N= e_н * m_N,

где е_N - номер группы обеспеченности естественным светом;

m_N - коэффициент светового климата (в табл. 4.15 значения приведены в качестве примера для 1-й и 2-й групп административных районов обеспеченности световым климатом); е_н - значение КЕО (табл. П11 прил. 8).

Таблица 4.15

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 101112 13 14 15 Следующая ⇒