Материал: Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

организм это:

форма пылевых частиц;

дисперсность пылевых частиц;

химический состав пылевых частиц [4].

О большой опасности пылевых частиц размером менее 10 мкм (PM10) для органов человека говорится в работах [5, 6]. Данные частицы способны задерживаться в верхних дыхательных путях. Более мелкие пылевые частицы, размером 5 мкм и менее, проникают в легкие, вплоть до альвеол [7].

Исследования проводились на предприятии по производству металлорежущих инструментов ООО «Русский инструмент», расположенного в пгт. Северный, Белгородского района. На объекте уже имеется действующая система аспирации, имеющая две ступени очистки аспирируемого воздуха. В качестве первой ступени очистки используется циклон с обратным конусом, серии ЦМ 600У, в качестве второй – агрегат с установленным внутри фильтром класса очистки воздуха F9 (EU9). Был произведен отбор проб пылевых частиц, в разных частях заточного участка:

пыль рабочей зоны (на поверхностях универсальных заточных станков 3е462е);

пыль из бункера циклона цм 600у;

пыль из бункера второй ступени очистки, с фильтром класса очистки f9 (eu9);

пыль из поверхностей по периметру заточного участка.

Результаты пикнометрического и гранулометрического анализов отражены в [8]. Проведенный визуальный анализ пылевой обстановки на заточном участке показал, что в процессе выполнения работ на универсальных заточных станках типа 3Е462Е пылевые частицы распределяются по всей площади поверхностей заточного участка.

Функционирующая система аспирации (рис. 1) не справляется в полном объеме с решением вопроса локализации имеющихся вредных пылевыделений.

Рис. 1. Система аспирации заточного участка ООО Производственная Фирма «Русский инструмент»

Так же следует отметить, что на универсальных заточных станках предприятия ООО

«Русский инструмент» отсутствуют кожухи-пылеприемники для локализации вредных пылевыделений, которые, по мнению авторов, необходимо использовать в качестве местных отсосов системы аспирации. Кожух-пылеуловитель, подключенный к системе аспирации, не только снижает концентрацию вредных веществ в рабочей зоне, но и своей конструкцией

- 20 -

защищает глаза и поверхности кожи токаря-станочника от попадания на них различных горячих окалин, стружек и частиц абразива, которые выделяются в процессе заточных работ [9]. Воздействие пылевых аэрозолей на организм человека приводит к развитию профессиональных заболеваний пылевой этиологии, такие как пылевые бронхиты, пневмокониоз, астма и пр. [10]

Существенным отличием пылевых частиц от летучих соединений и паров является то, что в момент попадания в дыхательные пути происходит травмирование слизистых поверхностей или оседание. Принято разделять по форме и сравнительной протяженности частицы пылевых аэрозолей на три группы:

частицы, имеющие в двух измерениях значительную протяженность, чем в третьем (чешуйки, пластинки и др.);

частицы, имеющие большую протяженность в одном измерении (волокна, иглы, стержни);

изометрические частицы, имеющие в трех измерениях примерно одинаковые размеры (правильный многогранник, шар) [11].

Результаты и их анализ. По мнению авторов, наиболее актуальная информация будет представлена на основе проб пылевых частиц, собранных с поверхности заточных станков. Данные частицы не попадают в процессе заточных работ в существующую аспирационную сеть и находятся в зоне дыхания и зрения токарей – станочников. Результаты электронной микроскопии пылевых частиц данной пробы представлены на рис. 2, 3. Результаты получены на аппарате MIRA3 TESCAN, при помощи детектора вторичных электронов SE (secondaryelectrons). Использование SE – детектора позволяет получить максимально точный и четкий результат при изучении морфологии поверхности.

В результате проведенного визуального анализа результатов электронной микроскопии образцов пылевых частиц пыли из зон универсальных заточных станков, было установлено, что преобладают по большей части частицы шарообразной и продолговатой формы (рис. 2, б). Так же, частицы могут иметь грубые и неровные края. Стоит отметить, что частицы шарообразной формы оседают быстрее, нежели частицы пластинчатой формы [12]. Частицы размером менее 20 мкм можно отнести к кускам неправильной формы или осколкам (рис. 3).

Рис. 2. Микроскопия образцов пылевых частиц на заточных станках:

а– при 40-кратном увеличении; б – при 200-кратном увеличении

-21 -

Для определения численного значения коэффициента динамической формы пылевых частиц произвольно было выбрано несколько частиц различной формы (рис. 4). Образцы 1 и 2 имеют шарообразную форму, образцы 3 и 4 – пластинчатую. Форма определялась визуально. Главным критерием при выборе стала возможность определения размера частиц в трех измерениях (длины, ширины и толщины).

Подробно методика определения коэффициента динамической формы описана в [13].

Рис. 3. Микроскопия образцов пылевых частиц на заточных станках при 2000-кратном увеличении

Первично необходимо определить объем выбранных частиц, V, мм3, для чего необходимо произвести измерения в трех направлениях с максимально возможной точностью. Объемы частиц для выбранных образцов составили:

- 22 -

Рис. 4. Выборка частиц для определения коэффициента динамической формы: 1, 2 – образцы шарообразной формы, 3, 4 – образцы пластинчатой формы

Далее найдем диаметр шара, э, эквивалентного по объему рассматриваемой частице:

риваемой, примем значения динамической вязкости μв и плотности воздуха в равными 1,82·10-5 Н·с/м2 и 1,2 кг/м3 соответственно (при температуре воздуха в помещении цеха t = 20 ºC). Значение плотности частицы ч определено в работе [8], и равняется 4043 кг/м3 для данного образца пыли. Критерий Архимеда равен:

Вычислим число Рейнольдса, Re, и по полученному значению определим режим обтекания эквивалентной частицы:

Согласно расчетам, полученные значения коэффициентов динамической формы для рассматриваемых частиц шарообразной формы приблизительно равны 1, для частиц пластинчатой формы значения находятся в диапазоне 1,67…1,7. Рассматривая пластинчатые частицы, было установлено, что геометрические размеры ширины и высоты данных частиц превосходят толщину более чем в 10 раз. Это позволяет отнести их к классификации чешуек.

Заключение.

На основе результатов электронной микроскопии образцов пыли, собранных на производстве в зоне работы токарей-станочников, визуально было определено, что в рассматриваемых образцах присутствуют частицы шарообразной и пластинчатой формы, различной протяженности.

Произведен расчет, на основании которого был определен коэффициент динамической формы частиц. Для частиц пластинчатой формы, коэффициент динамической формы находится в диапазоне 1,67…1,7.

Полученные результаты работы позволяют дополнить информацию для произведения компьютерного моделирования течений пылевых аэрозолей в кожухе – пылеприемнике.

- 24 -