CC BY
36
Проблемы обеспечения нормируемых условий труда в производстве
железобетонных конструкций
И.И. Евтушенко, А.И. Евтушенко, А.И. Евтушенко Ростовский государственный строительный университет
Аннотация: Рассматриваются способы борьбы с пылью в производственных помещениях. Анализируются направления повышения эффективности пылеподавления низконапорным орошением. Приводится зависимость для оценки эффективности пылеподавления низконапорным орошением.
Ключевые слова: запыленность, гидрообеспыливание, низконапорное орошение, ороситель, эффективность пылеподавления
Общеизвестно, что в России сборные железобетонные конструкции (стеновые панели, перекрытия, балки и т.д.) находят широкое применение во всех сферах строительства. Вместе с тем, следует отметить, что работающие на предприятиях этой отрасли подвергаются одновременному воздействию различных вредных производственных факторов, в первую очередь шума [1, 2, 3, 4, 5] и пыли [6, 7, 8]. Так, например, по имеющимся данным на участках транспортировки инертных материалов на заводах железобетонных конструкций (ЖБК) запыленность воздуха в рабочей зоне значительно превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) и достигает в среднем 50-300 мг/м .
Для обеспечения нормируемых параметров воздушной среды производственных помещений при проведении любого технологического процесса должен быть реализован комплекс мероприятий, которые направлены на обеспыливание воздуха, и которые можно разделить на три группы.
Первую группу составляют организационные мероприятия, для которых не требуется создание специальных инженерно-технических систем, и для осуществления которых предусматривается компоновка и организация производственного
процесса, рабочих зон и мест, исключающих попадание пыли в зону дыхания человека с учетом эргономических, технологических и других требований. Технические мероприятия - вторая группа -предусматривают создание и применение в производственно-технологическом процессе специальных инженерно-технических комплексов, задачей которых является поддержание параметров микроклимата и запыленности воздуха в рабочей зоне в пределах санитарно-гигиенических нормативов. Входящие в третью группу организационно-технические мероприятия предполагают
совместное применение отдельных элементов из предыдущих двух групп.
Ввиду свойств и особенностей поведения пылевого аэрозоля, характеристик производственно-технологического оборудования и требований к размещению рабочих мест ведущая роль в решении задачи снижения пылевого загрязнения воздушной среды отводится техническим мероприятиям, например, применению локализующей вентиляции [9]. Задача локализации пыли средствами вентиляции состоит в укрытии очага пылеобразования и воспрепятствовании прорыву пыли через отверстия и неплотности укрытия, поэтому единственными рациональными укрытиями при интенсивных пылевыделениях являются всевозможные кожухи [9].
В некоторых случаях, например, при наличии протяженных движущихся источников пылевыделения (линии транспортировки и перегрузки сыпучих материалов), борьба с пылью ведется не только с помощью вентиляции, но и с помощью гидрообеспыливания, т. е. искусственного увлажнения пылящих материалов. При этом следует различать два процесса: первый -
увлажнение всей массы материала при поливе его водой из перфорированных труб или с помощью форсунок; второй -локализация пылевого облака за счет коагуляции и естественного осаждения пылевых частиц, достигаемая в результате механического или пневматического распыления воды до мелкодисперсного состояния в зоне пылеобразования [7, 10]. Во втором случае с учетом типа применяемых технических средств и режимов их работы выделяют [9]:
- низконапорное орошение с использованием гидравлических оросителей с рабочим давлением орошающей жидкости перед ними от 0,25 до 2,00 МПа;
- высоконапорное орошение, осуществляемое с помощью прямоточных насадок при рабочем давлении орошающей жидкости от 7,5 до 20,0 МПа;
- пневмогидроорошение с использованием пневмогидро-оросителей с рабочим давлением орошающей жидкости от 0,45 до 1,0 МПа и сжатого воздуха в качестве дополнительного диспергирующего компонента.
Наиболее простым в эксплуатации, универсальным и распространенным из известных способов гидрообеспыливания является низконапорное орошение.
В общем виде процесс пылеподавления орошением включает три взаимосвязанные стадии [7]: захват и укрупнение пылевых частиц при их смачивании каплями; осаждение полученных агрегатов; связывание уловленной пыли за счет действия адгезионных сил.
Происходящий на первой стадии захват частиц может быть обусловлен инерционным и безинерционным механизмами.
Инерционный захват действует в активной зоне факела орошения вблизи распылителя и обусловлен только инерцией движущихся пылевых частиц в окрестности капли при пренебрежимо малом проявлении эффекта обтекания. В этом случае исключается влияние внешних сил. Условием инерционного захвата является соотношение Stk > 1 (где Stk - критерий Стокса, определяющий величину эффекта обтекания). Частицы пыли безынерционно увлекаются потоком воздуха при Stk < 1, что, как правило, отмечается на отдалении от оросителя. В этом случае пылевая частица, преодолев вязкое сопротивление, может достичь поверхности капли только под действием сил притяжения -электростатического или молекулярного [7].
Очевидно, что наибольшая эффективность пылеподавления при использовании орошения может быть обеспечена при определенном энергетическом состоянии как самих частиц пыли и капель жидкости, так и их поверхностей. С учетом этого определяются два направления для решения вопросов, связанных с повышением эффективности рассматриваемого способа обеспыливания воздушной среды производственных помещений. Первое из них предполагает наиболее полное использование энергообеспеченности процесса посредством минимизации энергопотребления. Второе предусматривает сообщение дополнительной энергии дисперсной системе «пыль-жидкость-воздух» [6].
Для реализации первого направления необходима оптимизация основных параметров орошения, а именно: дисперсность, расход и давление орошающей жидкости; форма и ориентации факела орошения относительно пылевого потока;
условия образования внутрикапельной циркуляции жидкости; устойчивость и дробление капель в воздушном потоке.
Как отмечалось выше, процесс орошения является многостадийным, поэтому для оценки его эффективности при низконапорном орошении может быть использовано выражение
'эф
= [1 - (1 - Еэф 0(1 - Еэф 0(1 - Еэф 3)]В1 (1)
где Еэф - общая эффективность обеспыливания низконапорным орошением; Еэф г - эффективность захвата пылевых частиц каплями диспергированной жидкости под действием адгезионных сил; Еэф 2 - эффективность захвата частиц пыли под действием
электростатических сил;
'эф 3
эффективность инерционного
захвата; Вг - поправочный коэффициент, для учета гидрокинетических свойств материала пылевых частиц относительно вещества орошающей жидкости.
Подставив в (1) соответствующие определения каждой из составляющих математических преобразований получим
зависимости для выражения, после
Еф =
1 - 4,48
/
\
3/2'
В,
0Д47(^сДд(о:/2))1/2
V
Мв^кА?
я,
1/3
/
X
X
[1 - 0,037^1 Л2^5/6П-
X
X ( 1 -
Бгк
С080
БЬк + а1/)соБ0 + 1/а±
(2)
где £п- медианный диаметр пылевых частиц, м; 0 - краевой угол смачивания, град; Ян5/6 — давление жидкости перед оросителем, Па; йс - диаметр сопла
1
оросителя, м; у. - коэффициент расхода сопла оросителя; а - корневой угол раскрытия факела, град; рж — плотность орошающей жидкости, кг/м ; vK - скорость капли, м/с; В2 - константа межмолекулярного взаимодействия с учетом эффекта электромагнитного запаздывания, Дж-м; - динамическая вязкость воздуха, Па-с; q - удельная электрозаряженность факела орошения, Кл/кг; аг - эмпирический коэффициент, определяющий динамические условия в зоне инерционного захвата.
Зависимость (2), являющаяся результатом предложенного математического описания, положена в основу прогноза эффективности процесса обеспыливания низконапорным орошением [7].
Литература
1. Евтушенко И.И., Евтушенко А.И., Евтушенко А.И. Повышение эффективности мероприятий охраны труда в производстве железобетонных конструкций // «Инженерный вестник Дона», 2015, №1. URL: ivdon.ru/magazine/ n1y2015/1346.
2. Пушенко С.Л., Волкова Н.Ю. Производственный шум - как элемент профессионального риска на предприятиях стройиндустрии // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4 (часть 1). URL: ivdon.ru/magazine/archive/ n4p1y2012/1075.
3. Евтушенко И. И. К постановке задачи снижения производственного шума формовочных отделений заводов ЖБК // Международная научно-практическая конференция «Строительство-2008». Ростов-на-Дону: Ростовский государственный строительный университет, 2008. С. 131-133.
4. Zeng S. X., Tam V. W. Y., Tam C. M. Towards occupational health and safety systems in the construction industry of China . Safety science. 2008. Т. 46. №. 8. рр. 1155-1168.
5. Steenland K. et al. Dying for work: the magnitude of US mortality from selected causes of death associated with occupation. American journal of industrial medicine. 2003. Т. 43. №. 5. рр. 461-482.
6. Евтушенко И.И., Беспалов В.И. К вопросу взаимосвязи аэрогидродинамического режима и физико-химических свойств жидкости при обеспыливании ленточных конвейеров орошением // Безопасность жизнедеятельности. Пром. безопасность и охрана труда. 2009. №7. С. 18-20.
7. Евтушенко И.И., Беспалов В.И. Прогноз эффективности обеспыливания воздуха рабочих зон орошением // Безопасность жизнедеятельности. Пром. безопасность и охрана труда. 2009. №9. С. 2-4.
8. Азаров В.Н. О концентрации и дисперсном состав пыли в воздухе рабочих и обслуживаемых зон предприятий стройиндустрии // Международная конференция «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды». Волгоград, 2003. С. 1-7.
9. Молчанов Б. С., Четков В. А. Проектирование промышленной вентиляции. М.: Стройиздат, 1984. 280 с.
10. Райст П. Аэрозоли. М.: Мир, 1987. 280 с.
References
1. Evtushenko I.I., Evtushenko A.I., Evtushenko A.I. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015, №1 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2015/1346.
2. Pushenko S.L., Volkova N.Ju. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №4, P. 1 URL: ivdon.ru/magazine/archive/ n4p1y2012/1075.
3. Evtushenko I.I. Mezhdunarodnaja nauchno-prakticheskaja konferencija «Stroitel'stvo-2010»: trudy (Proc. International Scientific-practifical Symp. "Construction- 2018"). Rostov-on-Don, 2010, pp. 131-133.
4. Zeng S. X., Tam V. W. Y., Tam C. M. Towards occupational health and safety systems in the construction industry of China. Safety science. 2008. ^ 46. №. 8. рр. 1155-1168.
5. Steenland K. et al. Dying for work: the magnitude of US mortality from selected causes of death associated with occupation. American journal of industrial medicine. 2003. ^ 43. №. 5. рр. 461-482.
6. Evtushenko A.I., Bespalov V.I. Bezopasnost' zhiznedejatel'nosti. Promyshlennaja bezopasnost' i ohrana truda. 2009. №7. pp. 18-20.
7. Evtushenko A.I., Bespalov V.I. Bezopasnost' zhiznedejatel'nosti. Promyshlennaja bezopasnost' i ohrana truda. 2009. №9. pp. 2-4.
8. Azarov V.N. Mezhdunarodnaja nauchnaja konferencija «Kachestvo vnutrennego vozducha i okruzhajushei sredy»: trudy (Proc. International Scientific Symp. «Indoor air and environmental duality»). Volgograd, 2003. pp. 1-7.
9. Molchanov B.S., Chetkov V.A. Proektirovanie promyshlennoi ventiljacii [Industrial ventilation projecting]. М.: Strojizdat, 1984. 280 р.
10. Rajst P. Ajerozoli [Aerosols]. M.: Mir, 1987. 280 p.
