Оздоровление воздушной среды достигается снижением содержания в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих величины ПДК на данное вещество), а также поддержанием требуемых параметров микроклимата в производственном помещении.
Снизить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны можно, используя технологические процессы и оборудование, при которых вредные вещества либо не образуются, либо. не попадают в воздух рабочей зоны. Например, перевод различных термических установок и печей с жидкого топлива, при сжигании которого образуется значительное количество вредных веществ, на более чистое – газообразное топливо, а еще лучше – использование электрического нагрева.
Большое значение имеет надежная герметизация оборудования, которая исключает попадание различных вредных веществ в воздух рабочей зоны или значительно снижает в нем концентрацию их. Для поддержания в воздухе безопасной концентрации вредных веществ используют различные системы вентиляции. Если перечисленные мероприятия не дают ожидаемых результатов, рекомендуется автоматизировать производство или перейти к дистанционному управлению технологическими процессами. В ряде случаев для защиты от воздействия вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны, рекомендуется использовать индивидуальные средства защиты работающих (респираторы, противогазы), однако следует учитывать, что при этом существенно снижается производительность труда персонала.
Устройство и принцип работы общеобменной вентиляции, а также ее использование для поддержания требуемых параметров микроклимата рассмотрены в § 14.2.
В нем мы рассмотрели устройство общеобменной вентиляции, предназначенной для смены воздуха во всем помещении. Движение воздуха в этой системе достигается за счет использования специальных воздуходувных машин – вентиляторов. Такая система общеобменной вентиляции носит название механической. В ряде случаев, особенно в горячих цехах и помещениях со значительным избытком явной теплоты, может быть использован и другой тип общеобменной вентиляции – естественная. Перемещение воздуха при естественной вентиляции достигается за счет разности температур в производственном помещении и наружного воздуха (холодный воздух вытесняет из помещения теплый), а также в результате действия ветра (ветрового давления). Простейшим естественной вентиляции является проветривание помещений через окна, форточки или фрамуги. Кроме того, воздух может поступать в помещение и удаляться из него через различные щели и неплотности стен, окон и т.д. (инфильтрация воздуха). Кроме того, естественная вентиляция производственных помещений может осуществляться с специальных технических приемов: аэрацией и с использованием дефлекторов. Наиболее часто для снижения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используется механическая вентиляция, иногда возможно использование вентиляции, состоящей из естественной и механической систем.
Сотрудник Прандтля в Геттингене Никурадзе выполнил опыты по определению сопротивления труб с искусственно созданной равномерно распределенной зернистой шероховатостью на внутренней поверхности.
Шероховатость была получена путем приклейки песчинок определенного размера, полученного просеиванием песка через специальные сита. Сначала внутренние стенки труб покрывались лаком, затем труба заполнялась песком определенной зернистости, с диаметром равным средней неровности ∆, песчинки приклеивались к стенкам однородным слоем, потом опять покрывалась лаком и высушивалась.
Испытания были проведены в диапазоне относительных шероховатостей ∆/r0от 1/500 до 1/15) при числах РейнольдсаRe=500 – 106.
На рис.11.6 представлены результаты этих испытаний и построены зависимости lg(1000λ) отlgReдля значений ∆/r0. ∆ - высота бугорков,r0 – радиус трубы.
1.Область ламинарного режима. Уравнение прямой А, определяющей область ламинарного режима течения, получено из формулы для λл= 64/Reумножением на 1000 и логарифмированием
lg(1000λл) =lg64000 –lgRe.
От прямой А до осей координат находится область ламинарного режима, в которой коэффициент сопротивления λл зависит только от Re, определяется по формуле для ламинарного режима течения
λ= 64/Re.
2.Область гидравлически гладких труб при турбулентном режиме. Уравнение прямой В, определяющей эту область получено из формулы для Блазиуса λтр= 0,316/умножением на 1000 и логарифмированием
lg(1000λт) =lg316 – (¼)lgRe.
2.1. Под прямой В до оси абсцисс находится область "гидравлически гладких труб", коэффициент сопротивления λл зависит только от Reи определяется по формуле Блазиуса или Конакова для ламинарного режима течения.
При Re< 105(сто тысяч) применяется формула Блазиуса
λтр= 0,316/. (11.2)
При Re> 105 применяется формула Конакова
λтр= 1/(1,8*lgRe-1,5)2(11.3)
Штриховыми линиями показаны зависимости λтрдля труб с различной относительной шероховатостью ∆/r0.
2.2. Переходная область. Особенность турбулентного режима течения в этой области в том, что при увеличении числа Re(скорости) толщина ламинарного слоя δлуменьшается. Для турбулентного потока при малых числахReтолщина ламинарного слоя больше высоты бугорков шероховатости, бугорки находятся внутри ламинарного слоя, обтекаются плавно (безотрывно) и на сопротивление не влияют. При увеличенииReтолщина δлуменьшается, бугорки шероховатости начинают выступать за пределы слоя и влияют на сопротивление.
Над областью гидравлически гладких труб начинается переход к режиму шероховатых труб, для труб с шероховатостью ∆/r0 = 1/15, 1/30 и λтyже зависит не только отRe, но и от шероховатости и его значения отклоняются от прямой В сверху.
По числу Рейнольдса нижняя граница переходной области Reгл≥ 20d/Δ, верхняя граница –Reкв< 500d/Δ.
В переходной области значения λ определяются по графику или по ф-ле Альтшуля
( 11.4)
Следует отметить, что средние значения эквивалентной шероховатости для
- новых цельнотянутых труб Δ =0,1мм,
- для бывших в употреблении Δ = 0,2 мм
3. Область гидравлически шероховатых труб.
Для определения коэффициента λт используются графики или формула Никурадзе
( 11.5 )
или формула Шифринсона
(11.6).
Для старых водопроводных труб (стальных и чугунных) ∆ = 1 мм, применима формула
Область шероховатых труб, где λ зависит только от отношения ∆/r0 называется квадратичной или автомодельной зоной.
При больших Reкоэффициент λтперестает зависеть отReи становится постоянным для данной относительной шероховатости. Участки этих штриховых линий параллельны оси абсцисс.
При больших числах Reтолщина ламинарного слоя уменьшается, бугорки шероховатости обтекаются турбулентным потоком с вихревыми образованиями, этим объясняется квадратичный закон сопротивления, характерный для данной области.