Содержание к диссертации
Введение
1 . Обоснование необходимости моделирования и многофакторного анализа регулируемого воздухообмена производственных помещений с выделением газообразных вредных веществ 11
1.1 .Современный подход к расчету поступления газообразных вредных веществ в помещение от технологического оборудования, работающего под давлением 11
1.2. Состояние проблемы моделирования процессов вентиляции производственных помещений с выделением тяжелых газообразных вредных веществ 17
1.3. Выводы по первой главе. Постановка цели и задач исследования 25
2. 3акономерности динамических процессов воздухообмена и распределения концентраций вредных веществ в производственных помещениях 27
2.1. Математическая модель полей концентраций газообразных вредных веществ в производственных помещениях 27
2.2. Исследование процессов воздухообмена на воздушно- тепловой модели производственных помещений для выявления закономерностей распределения концентрации газообразных вредных веществ
2.3. Построение и анализ корреляционно-регрессионных моделей55
2.3.1. Метод обработки и анализ экспериментальных данных, полученных при моделировании 55
2.3.2.Моделирование процессов регулируемого воздухообмена 62
2.4.Выводы по второй главе 87
3. Эксперементальные исследования в промышленных условиях закономерностей распространения в помещениях тяжелых газообразных вредных веществ 88
3.1. Исследование эффективности вентиляции производственных помещений с незначительными избытками теплоты и выделением газообразных вредных веществ 88
3.2. Исследование влияния скорости истечения приточного воздуха и способов организации воздухообмена на распределение концентраций тяжелых газообразных вредных веществ 97
3.3 .Выводы по третьей главе 102
4. Разработка метода многофакторного решения регулируемого воздухообмена производственных помещений с незначительными теп- лоизбытками и выделением вредных газов 103
4.1. Алгоритм и блок-схема расчета регулируемого воздухообмена в производственных помещениях с выделением газообразных вредностей 103
4.2. Оценка экономической эффективности от регулирования производительности систем вентиляции в зависимости от режима работы технологического оборудования 107
4.3. Выводы по четвертой главе 112
Общие выводы 114
Литература 116
Приложения 125
- Состояние проблемы моделирования процессов вентиляции производственных помещений с выделением тяжелых газообразных вредных веществ
- Исследование процессов воздухообмена на воздушно- тепловой модели производственных помещений для выявления закономерностей распределения концентрации газообразных вредных веществ
- Метод обработки и анализ экспериментальных данных, полученных при моделировании
- Исследование влияния скорости истечения приточного воздуха и способов организации воздухообмена на распределение концентраций тяжелых газообразных вредных веществ
Введение к работе
Актуальность проблемы
Промышленные предприятия характеризуются, как правило, большим разнообразием используемого сырья и полупродуктов. Вещества, применяемые в большинстве производств, газообразны, взрывоопасны и представляют собой потенциальную опасность профессиональных заболеваний работающих.
Параметры воздушной среды помещений с выделением газообразных вредных веществ обеспечиваются целым комплексом строительных, технологических, инженерно-технических, экологических и экономических решений. Одной из основных составляющих комплекса является вентиляция. Существующие принципы и методы расчета промышленной вентиляции не учитывают в достаточной мере комплексного воздействия на параметры воздушной среды помещений таких факторов: молекулярной массы газообразных вредных веществ; геометрических размеров помещения; режимов работы технологического оборудования; потоков теплоты и вредных веществ, выделяющихся из оборудования; кратности воздухообмена; скорости истечения приточного воздуха из воздухораспределителей и способов организации воздухообмена.
Процесс распространения газообразных вредных веществ тяжелее воздуха в производственных помещениях с незначительными удельными тепло избытками (до 30 Вт/м ) остается все еще мало изученным, вследствие того, что он включает: неустойчивые воздушно-тепловые потоки, распространение вредностей навстречу потоку приточного воздуха, влияние геометрических размеров помещения, молекулярной массы газа, когда газы тяжелее воздуха занимают положение с минимальной диссипированной энергией.
Проблема разработки метода расчета и проектирования регулируемых и энергосберегающих систем вентиляции в производственных помещениях с незначительными теплоизбытками и выделениями газообразных вредных веществ тяжелее воздуха от технологического оборудования, учитывающего комплексное воздействие перечисленных выше факторов, является весьма актуальной, так как позволит улучшить качество внутреннего воздуха, которое обеспечит здоровье работающему персоналу, и одновременно снизит затраты на энергоресурсы.
Работа выполнена в рамках госбюджетных НИР ВГАСУ (рег.№01.9.10020523), а также в соответствии с Федеральной целевой программой «Архитектура и Строительство» (рег.№01.9.30002191) и гранта в области архитектуры и строительных наук «Эколого-экономическая оптимизация режимов работы промышленной вентиляции» (рег.№01.9.70006581).
Цель работы
Разработка метода многофакторного решения, обеспечивающего расчет и проектирование регулируемых и энергосберегающих систем общеобменной вентиляции производственных помещений с незначительными избытками теплоты и выделением газообразных вредных веществ тяжелее воздуха.
Задачи исследований
1. Разработать математическую модель динамики концентраций газообразных вредных веществ в вентилируемых производственных помещениях с учетом воздействия комплекса факторов: молекулярной массы газообразных вредных веществ; геометрических размеров помещения; режимов работы технологического оборудования; теплопоступлений и количества вредных веществ, выделяющихся из оборудования; кратности воздухообмена; скорости истечения приточного воздуха и способов организации воздухообмена.
2. Разработать воздушно-тепловую модель, позволяющую выполнить моделирование регулируемого воздухообмена и получить зависимости распределения полей концентраций газообразных вредных веществ в производственных помещениях от ряда переменных факторов.
3.Определить условия целесообразного применения способов организации воздухообмена в производственных помещениях с выделением газовых вредностей тяжелее воздуха и незначительными удельными теплоизбытками. Установить зависимости комплексного воздействия факторов на распределение полей концентраций газов, позволяющие обеспечить выполнение нормативных санитарно-гигиенических требований к параметрам воздуха рабочей зоны помещения.
4. Подтвердить адекватность математической и воздушно-тепловой моделей исследованиями в промышленных условиях воздушного, теплового и газового режимов помещений.
5. Разработать метод многофакторного решения общеобменной регулируемой вентиляции производственных помещений с незначительными тепло- избытками и выделением вредных газов тяжелее воздуха и программу расчета на ЭВМ.
Объектом исследования являются производственные помещения с удельными теплоизбытками до 30 Вт/м и выделением газообразных вредных веществ с отношением их удельного веса к удельному весу воздуха рабочей зоны от 1 до 8.
Предметом исследования являются обоснование и выбор многофакторного решения вентиляции производственных помещений с выделением газообразных вредных веществ от оборудования, работающего под давлением.
Методы исследования
Основные теоретические задачи в данной работе решались с привлечением математического аппарата, используемого при решении дифференциальных уравнений и корреляционно-регрессионных моделей, закономерностей тепло- массообменных процессов, аэродинамики, современных методов определения параметров воздуха производственных помещений. Правильность полученных зависимостей подтверждена промышленными исследованиями теплового, воздушного и газового режимов помещений с незначительными теплоизбытками и выделениями газообразных вредных веществ.
Научная новизна работы
1. Разработана математическая модель расчета полей концентраций газообразных вредных веществ в вентилируемых помещениях, позволяющая рассчитать распределение концентраций вредных веществ в помещении с учетом воздействия комплекса факторов: молекулярной массы газообразных вредных веществ; геометрических размеров помещения; режимов работы технологического оборудования; теплопоступлений и количества вредных веществ, выделяющихся от оборудования; кратности воздухообмена; скорости истечения приточного воздуха и способов организации воздухообмена.
2. Разработана воздушно-тепловая модель производственного помещения и выполнено моделирование регулируемого воздухообмена, что позволило получить зависимости концентраций газообразных вредных веществ в рабочей зоне от теплопоступлений, кратности воздухообмена, скорости истечения приточного воздуха из воздухораспределителей и способов организации воздухообмена.
3. Установлены области целесообразного применения способов организации воздухообмена в зависимости от комплекса факторов, влияющих на воздушную среду рабочей зоны помещений, в том числе от соотношения количества выделяющегося газообразного вредного вещества от технологического оборудования к максимально возможному.
4. Выявлена зависимость комплексного воздействия факторов, позволяющая обеспечить нормируемые метеорологические условия и чистоту воздуха в рабочей зоне помещения.
5. Разработан метод многофакторного решения общеобменной, регулируемой вентиляции производственных помещений с незначительными тепло- избытками и выделением вредных газов и программа расчета на ЭВМ.
На защиту выносятся
1. Математическая модель динамики концентраций газообразных вредных веществ в вентилируемых производственных помещениях, позволяющая рассчитать распределение концентраций вредных веществ в помещении с учетом воздействия молекулярной массы газообразных вредных веществ; геометрических размеров помещения; режимов работы технологического оборудования; теплопоступлений и количества вредных веществ, выделяющихся из оборудования; кратности воздухообмена; скорости истечения приточного воздуха и способов вентиляции.
2. Воздушно-тепловая модель производственного помещения позволяющая, выполнить моделирование регулируемого воздухообмена и динамики концентраций вредных газов и получить теоретические и экспериментальные зависимости распределения концентраций в рабочей зоне от теплопоступлений, кратности воздухообмена, скорости истечения приточного воздуха из воздухораспределителей и способов организации воздухообмена.
3. Методика обоснования целесообразного применения способов организации воздухообмена в зависимости от комплекса факторов, влияющих на воздушную среду помещений, в том числе от соотношения количества выделяющегося газообразного вредного вещества от технологического оборудования к максимально возможному.
4. Аналитические и экспериментальные зависимости комплексного воздействия факторов, позволяющие обеспечить гарантированные метеорологические условия и чистоту воздуха в рабочей зоне помещения, подтвержденные исследованиями воздушного, теплового и газового режимов помещений в промышленных условиях.
5. Метод многофакторного решения общеобменной, регулируемой вентиляции производственных помещений с незначительными теплоизбытками и выделением вредных газов тяжелее воздуха и программа расчета на ЭВМ.
Практическая значимость аналитические и экспериментальные зависимости концентраций газообразных вредных веществ, метод многофакторного решения общеобменной вентиляции, разработанные в диссертации на основе моделирования регулируемого воздухообмена и динамики концентраций вредных газов, позволяют проектировать энергосберегающие системы общеобменной вентиляции в производственных помещениях с незначительными те- плоизбытками и выделениями газообразных вредных веществ от технологического оборудования.
Апробация работы и внедрение
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, семинарах ВГАСУ (г. Воронеж, 1999 - 2002 гг.) и на II Всероссийской научно-технической конференции (г. Воронеж, ВГТА, 2002г.).
Корреляционно-регрессионные модели динамики концентраций вредных веществ, номограмма для определения эффективных способов организации воздухообмена, проектно-конструкторские разработки применяются в практике институтов Воронежское ОАО «Синтезкаучукпроект», Воронежское ДОАО «Газпроектинжиниринг», внедрены на объектах ОАО «Воронежсинтезкаучук», ОООРМУ «Промвентиляция».
Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертации систематически используются в курсовом и дипломном проектировании, научно-исследовательской работе по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» ГОУ ВПО ВГАСУ.
Публикации
Результаты исследований диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах.
Состояние проблемы моделирования процессов вентиляции производственных помещений с выделением тяжелых газообразных вредных веществ
Величина поступления вредных веществ определялась от насосов, компрессоров, запорной арматуры, фланцевых соединений. При определении газовыделений от компрессоров и насосов, не оборудованных местными отсосами, запорной арматуры и фланцевых соединений последние укрывались специальными чехлами из дерматиновой ткани. Перед отбором проб газовоздушной смеси чехол вентилировался проса- сыванием воздуха в течение 5 мин со скоростью 2 л/мин. Для определения газовыделений от торцевых уплотнений компрессоров и насосов, оборудованных местными отсосами, отбирались пробы воздуха в медицинские шприцы или пипетки из воздуховодов местных отсосов, установленных над уплотнениями. Одновременно определялся объём удаляемого воздуха через каждый местный отсос. Анализ проб производился на хроматографе. От одного технологического узла или аппарата отбиралось не менее 5 проб. Количество газовыделений Ог, г/ч определялось по формуле: где С2 - концентрация газов в воздухе, удаляемом местным отсосом или в воздухе, удаляемом воздуходувкой из чехла, г/м3; С} - концентрация газов, отобранных в воздухе, подтекающем к обследованным технологическим узлам и оборудованию, г/м ; Ь - расход воздуха, отсасываемого воздуходувкой из-под чехла или удаляемого через местный отсос, м /ч Коэффициент негерметичности определялся из выражения (1.5). В приложении 1 приведены значения коэффициента негерметичности для насосов и компрессоров, запорной арматуры и фланцевых соединений, полученных по результатам натурных испытаний, причины, и количество случаев утечки газов.
Из приведённых данных следует, что выделение вредных веществ происходит, главным образом из-за разгерметизации оборудования и интенсивность выделения меняется во времени. Из анализа результатов натурных испытаний (прил.1) также следует, что действительные коэффициенты негерметичности превышают нормативные значения в 200-400 раз и только для запорно-регулирующей арматуры и фланцевых соединений коэффициенты негерметичности близки к нормируемым значениям, равным 0,001-0,005 .Результаты исследований согласовываются с данными исследований А.Н. Муссерской [52]. В работе, посвященной определению газовыделений [88], не учитывается, что многие аппараты из которых происходит истечение имеют ограниченный объем, и вследствие этого, поступление вредных веществ носит нестационарный характер.
Действующие нормы [76] предусматривают устройство аварийной вентиляции производственных помещений, в которых возможно внезапное поступление больших количеств вредных газов и паров. Однако, большинство норм технологического проектирования не содержат указаний о выборе расчетной аварийной ситуации. Это ведет к трудностям в выборе расчетной ситуации и, как следствие, к ошибкам в проектировании аварийной вентиляции. Отсутствует методика определения газовыделений при аварийных ситуациях, а также методика оценки пожаровзрывоопасности систем местных отсосов. В то же время в области пожаровзрывопредупреждения действуют нормы технологического проектирования [24, 54], которые позволяют моделировать расчетную аварийную ситуацию при определении категории производства по пожаровзрывоопасности. Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовывать взрывоопасные газовоздушные смеси, определяют исходя из следующих предпосылок: - происходит наиболее опасная авария одного из аппаратов; - все содержимое аппарата поступает в помещение; - одновременно происходит утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потокам в течении времени, необходимого для отключения трубопроводов. Изложенный подход, учитывающий надежность оборудования и интенсивность отказов технологических узлов, наиболее привлекателен при выборе расчетной аварийной ситуации и проектировании аварийной вентиляции. Однако и в данном случае не учитывается динамика поступления вредных веществ из оборудования в помещение, отсутствует классификация нестационарных источников выделения тяжелых газообразных вредных веществ.
Таким образом, анализ известных зависимостей по расчету поступления вредных веществ от технологического оборудования и технологических узлов в помещении и результаты натурных исследований, проведенных нами на ряде заводов синтетического каучука, показывают, что: - известные зависимости учитывают главным образом стационарный процесс истечения вредных веществ из оборудования, находящегося под давлением, в то время как процесс истечения вредных веществ, как правило, носит нестационарный характер; - зависимости не учитывают всю совокупность факторов, влияющих на процесс выделения вредных веществ при нормальном технологическом режиме и аварийных ситуациях; - отсутствует классификация и характеристика нестационарных источников выделения вредных веществ; - отсутствуют зависимости по определению массы вредных веществ, поступивших в помещение в единицу времени при аварийных ситуациях в зависимости от степени ненадежности технологического оборудования, интенсивности отказов отдельных элементов и узлов оборудования. Так как, указанные выше зависимости являются исходными при расчете и проектировании вентиляции, то это приводит, как правило, к увеличению энергоемкости систем вентиляции, большим затратам на регулирование вентиляционных процессов в помещении и вентиляционных выбросов, особенно при аварийных ситуациях и неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ).
Исследование процессов воздухообмена на воздушно- тепловой модели производственных помещений для выявления закономерностей распределения концентрации газообразных вредных веществ
Для определения оптимального воздухообмена и правильного решения его организации необходимо знать характер распределения концентрации вредностей по высоте и в плане помещения. Определить концентрацию вредных веществ в рабочей зоне теоретическим расчетом пока не представляется возможным в следствии многих переменных факторов. С помощью натурных исследований выявить истинную картину распределения вредностей очень затруднительно, а зачастую и невозможно, так как для проведения натурных исследований мы почти лишены возможности варьировать различными схемами организации воздухообмена, направлением движения воздушных потоков. Это затрудняет выявление закономерностей, поэтому основным методом экспериментального изучения рассматриваемых явлений является метод воздушно-теплового моделирования. За натурными испытаниями остается лишь огромная роль проверочного звена. Метод воздушно- теплового моделирования свободен от перечисленных недостатков натурного эксперимента. Он дает возможность производить экспериментальные работы с исключением второстепенных и регулированием основных факторов. Путем моделирования можно с большой точностью установить степень влияния любого единичного фактора на всю работу системы. Все выше изложенное позволило в качестве основного метода исследования вентиляции помещений с оборудованием, работающим под давлением, выбрать метод приближенного теплового и аэродинамического моделирования на воздушной модели. При моделировании процессов вентиляции необходимо равенство критериев подобие в модели и натуре.
Нами рассматривался стационарный изобарический процесс, который моделировался лишь в теплый период года, когда условия труда самые неблагоприятные. Приближенное моделирование проводилось при выполнении следующих условий подобия. 1. Геометрическое подобие модели и натуры. Выполнение этого условия означает, что все элементы внутри модели геометрически подобны натурным, а их линейные размеры составляют ш-часть натурной величины. Масштаб модели а=т является константой геометрического подобия. Масштаб модели выбирали по конструктивным соображениям, с учетом возможности измерения скоростей воздуха применяемым прибором, а также исходя из размеров помещения, в котором проводятся экспериментальные исследования. Исходя из этих соображений, масштаб моделей нами был принят сн/ю 2. Турбулентный режим течения приточных струй. Характер движения воздушного потока в приточной струе определяется критерием Рейнольдса где с1 -диаметр воздушного канала, м; и - кинематическая вязкость воздуха, м2/с. Установлено, что нарушение закона трения Гагена-Пуазейля происходит при Яе крит =2000, а для каналов, ограниченных твердыми стенками, при Яе Яе =500. При выполнении в модели указанного условия для приточных струй, поступающих в помещение, явление автомодельно относительно критерия подобия Яе. В наших опытах при минимальном значении скорости Следовательно, проведенные опыты лежат в автомодельной области по отношению к критерию Яе. 3. Инвариантность критерия Архимеда Аг в модели и натуре. Критерий Аг характеризует соотношение между гравитационными и инерционными силами в приточной струе, которое должно быть одинаковым в модели и в натуре. В нашем случае, когда плотность среды изменяется как от температуры, так и от величины примеси к воздуху, критерий Аг имеет вид где g - ускорение свободного падения, м/с ; р - плотность воздуха, кг/м . Согласно рекомендация Эльтермана [96], нами в предварительных опытах с целью равенства критерия Агм = Агн масштаб концентраций был принят Сс=1. Однако, производить замеры концентраций при таком масштабе было почти невозможно. Для возможности замеров концентраций в модели и увеличения их точности масштаб концентраций в опытах был увеличен от 2 до 18. Увеличение Сс изменило критерий Аг модели. Расхождение Аг в модели и натуре при максимальном масштабе Сс=18 и принятом масштабе температур С1=1 рассчитанное по формуле (2.44) составило менее 0,001
Метод обработки и анализ экспериментальных данных, полученных при моделировании
Основным методом обработки и анализа статистических данных является метод статистических группировок [17,18]. Основой статистической обработки результатов наблюдений является научная группировка, так как остальные методы статистического анализа и обработки результатов исследований (индексный метод, метод корреляционного и регрессионного анализа) основаны на методе группировок.
В статистике группировкой называется выделение в совокупности явлений, типов характерных групп и подгрупп по существенным для них признакам.
Выделяют следующие виды статистических группировок: типологические, структурные, аналитические.
С помощью типологических группировок разделяют множества разнородных явлений на социально-экономические типы. В настоящее время с помощью типологических группировок изучается структура состава населения, подразделение продукции на средства производства и предметы потребления и другие явления, изучаемые в статистике.
Структурные группировки применяются при исследовании внутреннего строения совокупности в пределах определенного социально-экономического типа явлений и дают возможность выявить тенденцию изменения однородных составляющих исследуемого типа явлений. Для проведения исследования методом структурных группировок нужно разгруппировать единицы изучаемой совокупности в однородные группы по определенному признаку и рассчитать абсолютные или относительные значения величины по каждой группе. При выборе группировочного признака для расчленения данных нужно учитывать, что они должны характеризовать наиболее существенные качественные особенности данного типа на основе теоретического анализа изучаемого явления или процесса, учитывать специфические особенности изучаемого процесса в зависимости от места, условий и времени. При группировке данных особое значение имеет установление обоснованных интервалов группировок и определение числа групп. При этом выбор интервалов осуществляется так, чтобы в каждую группу попало достаточно большое число единиц совокупности, различие между которыми несущественно. Количество выделяемых групп должно быть определено конкретными условиями в зависимости от пределов колебания груп- пировочного признака.
Предметом аналитических группировок является выявление взаимосвязи между двумя или несколькими признаками, направления взаимосвязи и приближенной характеристики степени ее тесноты. Взаимосвязанные признаки подразделяются на факторные (влияющие) и зависимые (результативные). При наличии взаимосвязи изменение значения факторного признака влечет изменение значения результативного признака. При этом аналитическая группировка может быть построена как по факторному, так и по результативному признаку.
Для предварительного распознавания связей используется группировка, построенная по результативному признаку, а для установления зависимости между признаками предназначена группировка, построенная по факторному признаку.
В анализе экономических явлений метод корреляций и регрессий используется для более полного анализа и выявления многосторонних и глубоких взаимосвязей причин и следствий, носящих не строго функциональный, а стохастический характер [17,18]. Этот метод позволяет выявить существенные закономерности в более общем виде, элеминируя влияние случайных колебаний в зависимости от анализируемых факторов. Особенностью корреляционных зависимостей является изменяемость средних значений переменной величины функций под влиянием средних значений аргумента.
При исследовании зависимостей между случайными и неслучайными величинами, следует иметь ввиду, что регрессионный и корреляционный анализы взаимосвязаны. Отличие регрессионного анализа заключается в том, что исследуемые признаки-факторы могут иметь не случайный характер, а результативный признак должен быть случайной величиной [19]. Регрессионный метод позволяет выявить зависимости отдельных составляющих от изучаемых факторов влияния, дает возможность количественно оценить силу совместного воздействия факторов и влияние каждого фактора отдельно на составляющие. Используя регрессионный метод, можно выделить из совокупности воздействующих факторов наиболее значительные, что позволит разработать методику их расчета, требующую значительно меньшего количества исходных данных. Использование регрессионного метода при исследовании явлений вентиляционных процессов состоит в построении модели вида где У - зависимая переменная, характеризующая исследуемый показатель процесса; Х],Х2,...,Хп - независимые переменные или факторы-аргументы регрессионной модели.
При построении регрессионной модели задача сводится к определению параметров а// = 1,2,...,п), входящих в функцию/(Х,а1,а2, ...аг), тип которой выбирается заранее. Определение неизвестных параметров а, осуществляется, как правило, по методу наименьших квадратов из условия, что сумма квадратов отклонений расчетных значений зависимых переменных должна быть минимальной, т.е. удовлетворять условию
Исследование влияния скорости истечения приточного воздуха и способов организации воздухообмена на распределение концентраций тяжелых газообразных вредных веществ
В других сечениях концентрации также возрастают под действием приточных струй до высоты 1,5-2 м, а затем уменьшаются при ослаблении влияния приточной струи до 4 м, после чего начинают возрастать и становятся постоянными, или уменьшаются с градиентом 0,5 мг/м на метр. Такое распределение концентрации указывает на образование в верху помещения застойной зоны, которая образуется из-за неправильной организации вытяжной вентиляции. В третьих сечениях концентрации возрастают по гиперболической кривой до 4 м, а за тем ведут себя аналогично второму сечению.
Величина концентрации в каждом сечении находится в зависимости от кратности воздухообмена. Анализируя показатели таблицы и графиков, можно заключить, что концентрация в рабочей зоне увеличивается с уменьшением кратности воздухообмена (см. главу 2). При уменьшении кратности в 2 раза концентрация в рабочей зоне увеличивается в 1,5—3 раза. Область с сечениями, когда концентрация возрастает до высоты 1,5-2 м охватывает большую часть помещения. Эта область подчеркивает неудовлетворительную организацию воздухообмена. Даже летом, когда воздухообмен увеличивается, концентрация в рабочей зоне от этого не уменьшается.
Температурно-влажностный режим насосных обуславливается тепловыделениями, солнечной радиацией, метеорологическими условиями, работой отопительно-вентиляционных систем. Анализ полученных данных показывает, что в цехах имеется градиент нарастания температуры по высоте, приметно равный 0,8-1,2 С (см. рис. 3.2, 3.4). Максимальный градиент отмечался в зоне расположения трубопроводов и насосов.
В горизонтальной плоскости цехов на уровне рабочей зоны температура не претерпевает существенных изменений. Отклонения средних максимальных и минимальных температур от средней температуры в рабочей зоне находится в пределах от 2,5-3 С. Эти отклонения вызваны поступлением в цех значительного количества воздуха неорганизованным путем, который оказывает существенное влияние на циркуляцию воздушных потоков, а следовательно и на распределение вредных веществ. Результаты обследования воздухообмена показали, что он более или менее стабилен лишь в холодный период года и осуществляется в основном за счет механической вентиляции.
Несовершенная конструкция дроссель-клапанов у дефлекторов и отсутствие в некоторых приточных системах фиксаторов положения дроссель- клапанов в воздуховодах не позволяет производить регулировку воздухообмена, что приводит к потере эффективности работы механической вентиляции.
В большинстве обследованных цехов с оборудованием, работающем под давлением, было выявлено отсутствие увязки вентиляции с технологических процессом и строительным проектированием помещений, несоответствие между запроектированным и фактически установленным вентоборудованием, большая скорость на выходе из приточных насадков 3-5 м/с, весьма неудачная конструкция местных отсосов, небольшая скорость воздухоприемных насадках 1 -3 м/с, отсутствие в ряде цехов отражательных щитков между электродвигателями и сальниками насосов, недостаточный уход за вентсистемами. Все это вместе взятое и приводит к тому, что при нормальном ведении технологического процесса и кратности воздухообмена выше проектной концентрации паров стирола и температура в воздухе рабочей зоне не отвечают санитарно- гигиеническим нормам. Температура воздуха в рабочей зоне и рабочих проходах была близка к допустимой только в ХПГ.
Аналогичная картина распространения температур и концентраций наблюдается и в других цехах с оборудованием, работающем под давлением. Относительная влажность воздуха в производственных помещениях находилась в пределах 21-52%.
На основании проведенных натурных исследований можно рекомендовать некоторые технические мероприятия, которые позволят улучшить микроклимат в помещениях с оборудованием, работающем под давлением.
1. Прежде веего необходимо уменьшить количество выделяющихся вредностей путем замены существующих местных отсосов у оборудования на отсосы встроенного типа или применение бессальникового оборудования, замены кранов у манометров на вентили со сильфонным уплотнением, применение задвижек более высокой надежности, своевременным устранением неплотностей во фланцевых и других соединениях.
2. Установлено, что приточные струи влияют на динамику концентраций газообразных вредных веществ тяжелее воздуха в производственных помещениях.
3. Для регистрации валовых выделений тяжелых газообразных вредных веществ в воздухе помещений с оборудованием, работающим под давлением, необходимо установить автоматические газоанализаторы, с помощью которых можно будет контролировать состояние воздушной среды на всех фазах технологического процесса.
При равномерно распределенном притоке воздуха в рабочую зону насосной скорость его истечения менялась от 0,4-6,3 м/с. Испытывались сетчатые трехсторонние и трехдиффузорные насадки, т.е. насадки, которые наиболее часто проектируются в помещениях с оборудованием, работающим под давлением. Опыты показали, что концентрации вредных веществ в рабочей зоне насосной зависят от скорости истечения приточного воздуха из насадков, что подтверждает математическую модель и исследования на воздушно-тепловой модели (см. главу 2). Зависимости концентраций в рабочей зоне от скорости приточного воздуха приведены на рис.3.6.
Похожие диссертации на Моделирование регулируемого воздухообмена в производственных помещениях с источниками выделения газообразных вредных веществ
