Разработка и создание цикла лабораторных работ по проблеме контроля параметров аэродисперсных систем

В настоящее время по причине неблагоприятной экологической ситуации в РФ появилась необходимость в подготовке специалистов в области экологического приборостроения и мониторинга окружающей среды.

В ГНЦ "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" авторами был разработан цикл лабораторных работ для студентов СПбГИТМО, охватывающий одну из основных проблем экологического мониторинга — контроль параметров аэродисперсных систем (АДС). Эта проблема актуальна в различных отраслях промышленности: в современных чистых помещениях; при контроле промышленных выбросов, воздуха рабочей зоны и атмосферного воздуха; при технологических процессах; оценке эффективности пылеочистных устройств.

Основными параметрами, характеризующими состояние АДС, являются массовая и счетная концентрации аэрозольных частиц, скорость воздушного потока, температура и влажность воздуха и т.д. [1, 2] На базе созданного комплекса обору -дования, включающего высокоточную установку для создания аэродисперсных систем и измерения содержания аэрозоля в воздушных средах, проводятся лабораторные работы, которые позволяют ознакомиться с различными методами и приборами для определения вышеперечисленных параметров.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА "ИЗМЕРЕНИЕ СЧЕТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЬНЫХ

ЧАСТИЦ МЕТОДОМ ОПТИЧЕСКОГО СВЕТОРАССЕЯНИЯ"

Цель лабораторной работы "Измерение счетной концентрации аэрозольных частиц методом опти- ческого светорассеяния" заключается в изучении методов и средств определения счетной концентрации аэрозольных частиц. Проблема контроля чистоты воздуха в производственных помещениях электронной, фармацевтической, медицинской промышленности приобретает все большую актуальность в связи с внедрением новых технологий производства, применением большого числа чувствительной контрольной и измерительной аппаратуры [3]. Одним из обязательных контролируемых параметров в современных чистых помещениях является счетная концентрация аэрозоля, т. е. количество частиц в единице объема воздуха. ГОСТ 50766-95 "Помещения чистые. Классификация. Методы аттестации" устанавливает классы чистоты помещений по счетной концентрации аэрозольных частиц с диаметрами от 0.1 до 5 мкм [4]. Основным методом контроля частиц в данном диапазоне размеров, принятым в отечественной и зарубежной практике, является оптический. Для измерений используются фотоэлектрические или лазерные счетчики аэрозольных частиц, принцип действия которых заключается в регистрации рассеянного излучения от отдельно пролетающей через измерительный тракт частицы [5].

В вышеуказанной лабораторной работе студентам предлагается ознакомиться со счетчиками аэрозольных частиц двух типов, генератором аэрозоля, а также освоить процедуру приготовления растворов монодисперсного полистирольного латекса, предназначенного для градуировки счетчиков.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА "ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ АНАЛИЗАТОРАМИ АЭРОЗОЛЯ

РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ"

Эта лабораторная работа позволяет ознако- миться со следующими задачами: измерение массовой концентрации аэрозольных частиц в воздухе рабочей зоны; построение функции распределения частиц по размерам; градуировка анализаторов аэрозоля, основанных на электроиндукционном, радиоизотопном и оптическом принципах действия, при помощи гравиметрической методики.

Массовая концентрация аэрозоля остается единственным нормируемым показателем аэрозольного загрязнения воздуха рабочей зоны, актуальность контроля которого в настоящее время существенно возросла. Существует ряд принципов, на которых основаны современные измерители массовой концентрации аэрозоля. Каждый из них характеризуется рядом специфических особенностей. Так, например, электроиндукционные, пьезо- и трибоэлектрические, оптические методы, бесспорно, обладают высокой чувствительностью, быстродействием, позволяя осуществлять контроль в режиме реального времени в течение длительных циклов измерений. Более того, оптические методы позволяют проводить измерения в широких диапазонах массовой концентрации. В зависимости от схем построения эти диапазоны достигают 105 мг/м3. Однако основным недостатком указанных методов является сильная зависимость от параметров частиц, необходимость проведения градуировки приборов при измерениях на каждом новом объекте. В настоящее время единственным узаконенным методом для проведения градуировки и поверки анализаторов, а также арбитражных анализов, является гравиметрический метод.

В ходе лабораторной работы студентам предлагается ознакомиться с построением гравиметрической методики, освоить конструкцию и работу анализаторов аэрозоля, основанных на различных методах, и провести их градуировку.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА "ПОСТРОЕНИЕ ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОАНЕМОМЕТРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕСЧЕТА ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИХ ТРУБОК"

В лабораторной работе "Построение градуировочной характеристики термоанемометра и определение коэффициента пересчета пневмометриче-ских трубок" речь идет о приборах и методах для измерения скорости воздушного потока. Цель работы — определение коэффициента пересчета пневмометрических трубок для определения скоростей воздушного потока в стационарных пылегазовых потоках.

В данной лабораторной работе подробно рассмотрены теория метода динамического напора, измерение скорости потока газа в трубопроводе различными методами. Работа также позволяет ознакомиться студентам с приборами для измерения скорости воздушного потока и аэродинамической установкой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема контроля параметров АДС на сегодняшний день является слабо изученной, поэтому необходимо готовить специалистов для дальнейшего развития данной области.

Созданный цикл лабораторных работ, охватывающий основные и перспективные методы, применяемые в экологическом мониторинге, позволяет осуществлять сбалансированную подготовку специалистов.

В настоящее время цикл лабораторных работ внедрен в учебный процесс СПбГИТМО на кафедре "Экологическое приборостроение и мониторинг", а также готовится к печати сборник методических указаний, включающий данные работы. Разработанные и опробованные на лабораторных занятиях методики, алгоритмы и программы позволили обеспечить высокую точность результатов измерений в соответствии с рекомендациями Госстандарта РФ.