Контроль концентрации и дисперсности пыли в вентиляционных выбросах

УДК 628.511:697.941

В. Т. САМСОНОВ, канд. техн. наук
(МИОТ)
Контроль концентрации и дисперсности
пыли в вентиляционных выбросах*
Продолжение. Начало см. в № 8, 1992.

В МНИИ охраны труда разработан новый 

способ определения дисперсного состава взвешенных в воздушных потоках частиц и создан 
реализующий этот способ универсальный прибор — центробежный каскадный сепаратор, не 
имеющий ограничений по отношению к какимлибо свойствам пылей, аэрозолей, дымов [1] и 
лишенный недостатков импактора и других 
приборов аналогичного назначения.

Прибор представляет собой портативную 

каскадную
центрифугу, в роторе которой 

находится сепарационный блок со встроенным 
в него фильтром. Проба запыленного воздуха, 
отбираемая из взвесенесущего потока через 
пробоотборный зонд, поступает в трехступенчатый сепарационный блок, в котором происходит пофракционное осаждение взвешенных 
частиц. Взвесенесущий поток проходит последовательно через все ступени сепарации, в которых сила центробежного поля скачкообразно 
увеличивается от ступени к ступени, благодаря 
чему сначала оседают крупные частицы, затем 
все более мелкие и, наконец, самые мелкие частицы задерживаются встроенным фильтром.

Благодаря тому, что все каналы для прохода 

запыленного воздуха имеют достаточно большое сечение, их закупорка пылью исключена. 
Это позволяет анализировать любые пыли:
крупно- и мелкозернистые, волокнистые, зернистоволокнистые, увлажненные, содержащие 
примеси продуктов неполного сгорания и частицы жиров и масел. Разрушения агрегатов
частиц не происходит, так как удары и трение 
их о стенки каналов исключены. По этой причине отсутствует абразивный износ деталей и 
не возникает необходимости в частом повторном тарировании ступеней сепарации. Погрешности измерения масс сведены к минимуму за счет уменьшения числа взвешиваний и 
исключения потерь пыли.

Четкость разделения на фракции в несколь
ко раз выше, чем у других устройств. Это достигается тем, что частицы пыли сначала при
обретают ускорения при одинаковом направлении действующих на них сил центробежного 
поля и аэродинамического сопротивления, затем при резком повороте потока на 180° (когда 
указанные силы начинают действовать в противоположных направлениях) либо выпадают на 
стенки ступени, либо уносятся в следующую 
ступень. Благодаря высокой четкости сепарации значительно повышается чувствительность 
к полидисперсности анализируемой пыли.

В сепарационном блоке, вращающемся с ча
стотой до 10000 об/мин, достигается полное 
осаждение всей пыли. Взвесив блок до опыта и 
после него, можно определить концентрацию 
пыли путем деления приращения массы на объем отобранного газа. При этом потери пыли в 
процессе транспортирования, разборки блока и 
взвешивания ступеней полностью исключаются. Благодаря тому, что на фильтр поступает 
небольшое количество пыли и его сопротивление во время отбора пробы практически не изменяется, верхний предел определяемых концентраций может быть достаточно большим и
ограничивается возможностями системы пробоотбора и предельной навеской осажденной 
пыли около 3 г. Нижний предел концентраций 
лимитируется временем отбора пробы, необходимым для осаждения пыли в количестве не 
менее 30 мг.

Известно, что чем выше концентрация пыли 

в потоке, тем выше эффективность процесса 
сепарации, протекающего в том или ином сепараторе, в том числе в приборах, разделяющих 
пыль на фракции. Эта особенность процесса
сепарации учтена в разработанной методике.

Для определения дисперсного состава пыли 

по результатам анализа необходимо найти приращение массы каждой ступени сепарации и 
фильтра, затем вычислить эффективность осаждения пыли в первой ступени, в последовательно соединенных первой и второй ступенях 
вместе и общую эффективность трех ступеней 
сепарации (исключая фильтр). На основании 
значений эффективности, концентрации пыли и 
предварительно определенных путем тарирования характеристик ступеней сепарации можно 
вычислить параметры функции распределения 
размеров частиц (дисперсного состава) исследуемой пыли и при необходимости построить 
интегральный и дифференциальный графики. 
Возможность непосредственного определения 
осредненных характеристик дисперсного состава — среднего диаметра частиц и дисперсии