Автор: Крупчатников В.М.
Теги: здания и сооружения сырье и материалы средства производства минеральные источники вентиляция
Год: 1964
Текст
В. М. КРУПЧАТНИКОВ
ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРИ РАБОТАХ
С РАДИОАКТИВНЫМИ
ВЕЩЕСТВАМИ
АТОМИЗДАТ
МОСКВА 1964
УДК 658.25 :553.76
Книга является одной из первых работ в отечественной
технической литературе, посвященной вопросам устройства
вентиляции помещений при работе с радиоактивными веще-
ствами.
Приведенный в книге материал обобщает главным образом
отечественный опыт проектирования и эксплуатации венти-
ляционных систем в рассматриваемой области. Материал
иллюстрируется чертежами, схемами, таблицами, примерами
расчетов и проектных решений.
Книга рекомендуется специалистам, работающим в об-
ласти эксплуатации и проектирования вентиляции зданий,
в которых проводятся работы с радиоактивными веществами.
Валентин Михайлович Крупчатников
ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРИ РАБОТАХ С РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Тематический план 1964 г. № 52
Редактор А. И. Мельникова
Переплет художника Ю. К. Мосеева
Техн, редактор И. А. Власова Корректор Г. М. Васина
Сдано в набор 20/IV 1961 г. Подписано в печать 18/VIII 1964 г. Бумага 60х90/ц
Физ. печ. л. 12,5 Уч.-изд. л. 12,9 Заказ изд. 1053 Тираж 2550 экз.
Т-12806 Цена 75 коп. Зак. 1845
Атомиздат, Москва, Центр, ул. Кирова, 18
Ленинградская типография № 6 Главполиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати.
Ленинград, ул. Моисеенко, 10
ПРЕДИСЛОВИЕ
С каждым годом атомная энергия находит все более и более
широкое мирное применение. Энергетика (атомные электростан-
ции), транспорт (атомные суда), промышленность, сельское хо-
зяйство, здравоохранение — это те области, в которых атомная
энергия уже прочно заняла свои позиции.
Целый ряд научно-исследовательских задач, например изуче-
ние процесса роста растений, износа двигателей и т. д., можно
решать с помощью радиоактивных изотопов. Мирный атом гораздо
быстрее и точнее, чем обычная аппаратура, может контролиро-
вать качество промышленной продукции. В нашей промышлен-
ности работает множество приборов, использующих атомную
энергию для автоматического контроля и управления техноло-
гическими операциями. Радиоактивные вещества, очевидно, най-
дут применение и в области вентиляционной техники при
исследовательских и пуско-наладочных работах. Радиоактивные
изотопы и измерительные приборы позволят точно и быстро
определять скорость и направление воздушных потоков, эффек-
тивность вентиляционной системы в целом и т. д.
Работа с радиоактивными веществами представляет потен-
циальную угрозу здоровью и жизни людей, участвующих в по-
лучении, хранении и использовании их. Создание условий,
обеспечивающих полную безопасность труда при работе с радио-
активными веществами, и является той частью задачи, в реше’
нии которой большая роль принадлежит специалистам по венти-
ляции.
Для того чтобы правильно, т. е. с наименьшими затратами
и с наибольшим эффектом, решать вопросы устройства вентиляции,
надо, во-первых, знать основы технологических процессов, про-
фессиональные вредности и их особенности, и во-вторых, обобщить
накопленный опыт по проектированию и эксплуатации вентиляции
зданий. Эти вопросы нашли свое отражение в предлагаемой книге.
** 3
Большую помощь специалистам, занимающимся проектирова-
нием и эксплуатацией вентиляционных установок оказывают
работники медико-санитарных служб. Именно они в первую
очередь, основываясь на объективных показателях, определяют
эффективность предусмотренных в проекте мероприятий по охране
труда. Знание основных принципов вентиляции и ее специфи-
ческих особенностей в условиях работы с радиоактивными веще-
ствами позволит им наиболее полезно использовать опыт в деле
осуществления квалифицированного контроля за соблюдением
санитарных норм и правил при проектировании и эксплуатации
вентиляционных установок.
Автор признателен М. И. Лебедеву за те полезные советы, кото-
рые он дал в процессе написания книги. Автор будет благодарен
читателям за все замечания по содержанию книги.
ГЛАВА 1
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВАХ
И О ВОЗДЕЙСТВИИ ИХ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
§ 1. 1. СТРОЕНИЕ АТОМА
Известно, что атом состоит из положительно заряженного
ядра и вращающихся вокруг ядра электронов, несущих отрица-
тельный электрический заряд. Ядро атома в свою очередь состоит
из протонов, положительно заряженных, и нейтронов, электри-
чески нейтральных. Заряд протона численно равен заряду элек-
трона, но имеет обратный знак. Количество протонов в ядре опре-
деляет заряд ядра и атомный номер элемента в периодической
таблице Менделеева. Таким образом, химические свойства элемента
определяются числом протонов в ядре.
Общее число протонов и нейтронов численно равно атомному
весу элемента. Зная атомный вес элемента и его порядковый номер,
можно легко определить, сколько в ядре протонов и нейтронов.
Например, уран имеет атомный вес 238 и порядковый номер
в периодической таблице Менделеева 92. Следовательно, общее
количество нуклонов (протоны + нейтроны) в ядре урана рав-
но 238, а из них протонов 92. Таким образом, в ядре атома урана
имеется 238 — 92 = 146 нейтронов. Электронов в обычном элек-
трически нейтральном атоме ровно столько, сколько протонов.
Число нейтронов в ядрах одного и того же химического эле-
мента может быть разным. Атомы химического элемента, имеющие
разное число нейтронов, а следовательно, и различные атомные
веса, называются изотопами. Например, уран имеет несколько»
изотопов: уран-238, уран-235, уран-234 и т. д. Во всех ато-
мах урана имеется 92 протона, а нейтронов — соответственно-
(238 — 92) = 146, (235 — 92) = 143, (234 — 92) = 142. Масса
протона равна 1,00797 а. е. м.1. Масса нейтрона почти равна массе
1 Атомная единица массы —а. е. м. — равна массы атома углерода-12,
или 1,66-10"24 г.
5
протона и составляет 1,009 а. е. м. Масса электрона менее массы
протона в 1840 раз.
Если взять атом водорода, то его атомный вес равен 1,00797,
а порядковый номер, т. е. заряд, — единице; это значит, что ядро
атома обычного водорода состоит только из одного протона.
Однако известны и другие изотопы водорода, имеющие атомные
веса больше единицы; например, дейтерий имеет атомный вес 2,
а тритий — 3. Это говорит о том, что в ядре атома дейтерия
имеется уже один нейтрон и один протон, а в ядре атома три-
тия — два нейтрона и один протон.
Плотность ядра огромна; если бы вещество состояло только
из ядер атомов, то имело бы плотность, равную 1-Ю12 г!см?.
Такая плотность ядра объясняется тем, что между нуклонами
ядра действует внутриатомная сила притяжения. Эта сила значи-
тельно превышает силу электрического взаимодействия между
одноименными зарядами протонов ядра, и изменить состав
ядра (количество нуклонов) очень трудно. Как можно изме-
нить состав ядра и что при этом происходит с ним, рассмотрим
ниже.
Между орбитальными электронами и протонами ядра действует
электрическая сила притяжения. Но электрон не соединяется
с протоном из-за большой скорости своего движения вокруг ядра.
При нормальных условиях сила электрического взаимодействия
и центробежная сила уравновешиваются и атом продолжает быть
электрически нейтральным. Однако при некоторых условиях
наиболее удаленные от ядра электроны могут покинуть свой
атом. Атом, который потерял электрон, будет уже иметь поло-
жительный заряд и называться положительным ионом. В свою
очередь электрон, присоединившись к другому атому, образует
отрицательный ион. Процесс превращения нейтральных частиц
(атомов, молекул) какой-либо среды в ионы называется иониза-
цией.
§ 1. 2. РАДИОАКТИВНОСТЬ
Радиоактивность — это способность атомных ядер некоторых
химических элементов самопроизвольно распадаться или с испу-
сканием различных излучений, или на два осколка. Элементы,
атомы которых обладают радиоактивностью, получили название
радиоактивных элементов. К числу природных радиоактивных
элементов в основном относятся тяжелые элементы: уран, радий,
полоний, торий, актиний, радон и другие, расположенные в конце
периодической системы Д. И. Менделеева. В 1934 г. при ядерных
реакциях были получены искусственные радиоактивные изотопы
тех элементов, которые в природных условиях не обладают
радиоактивностью. Перестройка ядер в них сопровождается
радиоактивным излучением.
При изучении поведения излучения в магнитном поле было
установлено, что пучок лучей разделяется на три части (рис. 1. 1).
6
Одну часть лучей назвали a-излучением; второй пучок назвали
R-излучением; лучи третьего пучка получили название у-излу-
чения. При дальнейшем изучении было установлено, что а-излу-
ченИе состоит из ядер атомов гелия (2Не4). Таким образом,
а-частица имеет вес, равный четырем, и заряд, равный двум, т. е.
она состоит из двух протонов и двух нейтронов (рис. 1. 2). Сле-
довательно, при a-излучении атомный вес элемента уменьшается
Рис. 1.2. Альфа-
частица:
1 — нейтрон;
2 — протон.
на четыре, а заряд ядра на две единицы, или элемент в пери-
одической таблице Д. И. Менделеева «сдвигается» влево на две
клетки.
Альфа-частицы вылетают из радиоактивных, преимущест-
венно тяжелых элементов со скоростями, достигающими 20—
25 тыс. км/сек. У различных радиоактивных веществ скорость
а-частиц различна, но все а-частицы, вылетевшие из данного веще-
ства, имеют одну и ту же скорость, т. е. обладают одинаковой
энергией. Бета-излучение — поток электронов, вылетающих из
ядер радиоактивных веществ с максимальной скоростью, близкой
к скорости света. Известно, что ядро состоит только из нейтронов
и протонов Каким же образом мог из ядра вылететь электрон?
Это будет понятно, если упрощенно представим, что при 0-излу-
чении из нейтрона — соединения протона и электрона — вылетает
электрон и нейтрон превращается в протон.
Действительно, при 0-излучении заряд ядра увеличивается
и элемент «передвигается» на одну клетку вправо в периодической
таблице Д. И. Менделеева. Атомный вес элемента не меняется,
поскольку вес электрона по сравнению с весом протона или ней-
трона весьма мал. Бета-частицы, испускаемые каким-либо радио-
активным веществом, в отличие от а-частиц обладают различными
скоростями, но средняя величина всего спектра скоростей 0-частиц
каждого вещества постоянна.
1 Более подробно со строением атома можно познакомиться в курсе ядерной
физики.
7
Гамма-излучение представляет не что иное, как электромагнит-
ное излучение, распространяющееся со скоростью света. По своей
природе у-излучение подобно радиоволнам, но с очень малой дли-
ной волны.
Радиоактивное излучение называют также ионизирующим
из-за способности радиоактивных лучей ионизировать атомы
среды, через которую они проходят. Наибольшей ионизирующей
способностью обладают а-частицы. Имея двойной положительный
заряд и сравнительно большую массу, а-частицы, двигаясь с боль-
шой скоростью, срывают один или несколько электронов с атомов
вещества, в котором они пролетают, и образуют ионы. В воздухе,
например, на каждом сантиметре свЬего пути а-частица ионизи-
рует до 30 000 атомов и создает, следовательно, такое же коли-
чество пар ионов. Растрачивая свою энергию на такую интен-
сивную ионизацию атомов, а-частица пробегает сравнительно
небольшой путь и, присоединяя к себе два электрона, превра-
щается в обычный атом гелия. Пробег а-частицы зависит от ее
скорости (энергии х) и от плотности среды. Ткань одежды погло-
щает полностью а-частицы всех скоростей.
Ионизирующая способность 0-частиц примерно в 100 раз
слабее, чем у а-частиц, поэтому длина пробега 0-частицы значи-
тельно больше и приведена в табл. 1.1.
Таблица 1. 1
Длина пробега 0-частиц в различных средах
Скорость р-частиц, тыс. KMjceK Длина пробега, см
в воздухе | в воде в свинце
268 160 0,19 0,037
298 2000 2,60 0,300
Гамма-излучение также сопровождается ионизацией, но в ты-
сячу раз более слабой, чем при a-излучении, поэтому оно обладает
наибольшей из всех видов радиоактивных излучений проникающей
способностью.
Вещества, распадающиеся с выделением а-частиц, называются
a-активными или а-излучателями, а вещества, распадающиеся
с выделением 0-частиц, — 0-активными или 0-излучателями.
К a-активным веществам в основном относятся природные
радиоактивные элементы: уран, торий, полоний и т. д. Искус-
ственные радиоактивные вещества обычно являются 0-излучате-
1 За единицу энергии принимается электронвольт (эв); 1 эв — это энергия,
приобретенная частицей с зарядом, равным 1 электрону, при прохождении ее
в электрическом поле с разностью потенциалов в 1 в; 1 эв = 1,6-10"12 эрг.
8
лями. Существуют также и такие радиоактивные вещества, у ко-
торых определенная часть атомов распадается с выделением
а-частиц, а другая — с выделением 0-частиц. Что касается у-из-
лучения, то испускание его есть °“
р.распад и в некоторых случаях —
а-распад.
Атомные ядра, получающиеся при
распаде большинства радиоактивных
о Уран
процесс, сопровождающий
32U™ Уран
Q
04
fl
cZ
cl
fl
Тории
234
3} Ра Протактиний
Тк2Л r •
yTn Тории
3}Pa231 Протактиний
А Л 227 Л
Y Актинии
vj
&Fr223 Франций
..Ra222 Радии
OQ Ч
0
Радон
8!At
Астат
(0,04%)
,,234 И
s2u Уран
S5A^
Астат .
oi
MPb Свинеи
S2 (400%)
Висмут
n ti5 n
^rO liQHQHUU
fl
Т1Ш т
&TL Таллии
fl
fl
n 2Ю
d4p0.
Полонии
T,230 T „
S0Th Тории
ЯйПа™ Радий
00
о 222 п .
о. Rn Радон
оо
Z/<J fl
Т1гю
т вг1.
Таллии „
(0,04%) £
О gfPb247 Сбинец
(Стабильный изотоп)
Рис. 1.3. Схемы радиоактивного распада урана-235 и
урана-238.
n Ж „
MPo Полонии
РЬ 2,4 Свинец
я (33,367.)
Jr 214
азВ1 Висмут
л ги п
„.Ро Полонии
84 (33,967.)
РЬ2'" Свинец
0£
В12ю Висмут
83
8Т1™ Таллий
РЬ206 Свинец
(JZ ч
(Стабильный изотоп)
веществ, оказываются радиоактивными и распадаются дальше.
Этот процесс продолжается до тех пор, пока не образуется наконец
устойчивое ядро нерадиоактивного вещества. Цепочка распада
двух природных радиоактивных изотопов—урана-235 и урана-238—
до стабильных изотопов свинца показана на рис. 1. 3.
9
§ 1. 3. ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
Атомы радиоактивных элементов распадаются не одновременно,
а как бы по очереди: один, потом другой, третий и т. д., однако
с течением времени распадутся все атомы радиоактивного веще-
ства, превратившись в более устойчивые атомы. Процесс этот
происходит с определенной для каждого вещества скоростью,
которую невозможно ни увеличить, ни уменьшить. У каждого
радиоактивного вещества в единицу времени распадается строго
определенная часть (доля) атомов от общего числа. Так, например,
в 1 г радия в течение 1 сек распадается 37 • 109 атомов. Если взять
0,5 г радия, то число распавшихся за то же время атомов умень-
шится вдвое. Доля распадающихся атомов есть величина постоян-
ная и называется постоянной распада. Для радия постоянная
распада
X — -5Z112L — 1 37. iQ-ii—1—
Лр “ 27.1О2о ~ 1,dZ 1U сек 9
где 27-Ю20 — число атомов1 в 1 г радия.
Эта малая дробь показывает, что на каждые 100 миллиардов
атомов радия каждую секунду распадается 1,37 атомов.
Постоянная распада зависит от устойчивости атомных ядер
и для каждого радиоактивного вещества она различна. Чем больше
постоянная распада, тем быстрее уменьшается количество атомов
первоначального вещества. Время, в течение которого распадается
половина общего количества атомов, называется периодом полу-
распада и обозначается буквой Т.
Радиоактивные вещества обладают различными периодами
полураспада: от малых долей секунды до многих миллиардов лет.
Период полураспада урана-238 составляет около 4,5 млрд, лет,
радия — около 1617 лет, кобальта — 5,2 года, радона — менее
четырех дней и т. д. Радиоактивные вещества с малым периодом
полураспада обычно называют короткоживущими, а с большим
периодом полураспада — долгоживущими.
§ 1. 4. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ
За величину радиоактивности (или просто активности) при-
нимается число атомов, распадающихся за 1 сек. Если известна
постоянная распада и общее количество атомов вещества Мо,
то общая активность данного вещества
Ср = XpW о расп/сек.
Период полураспада Т и постоянная распада X связаны между
собой простым соотношением
« _ 0,693
Ар — •
1 Число атомов в 1 г любого вещества равно частному от деления числа
Авогадро на атомный вес. Число Авогадро равно 6,02-1023 -.
10
Тогда формула для определения активности вещества примет
следующий вид:
Ср = ХрЛ^0 = —т * расп/сек.
Выражая число атомов No как частное от деления числа
Авогадро ^6,02 • 1023 на атомный вес, можно написать, что
для 1 £
д п 0,693-6,02.1023 ,
Ср =----------------расп/сек.
4 17 • 1023М
Откуда для М граммов Ср = ——------------------расп/сек, где М —
масса вещества, г.
Таким образом, для определения активности любого количе-
ства радиоактивного вещества достаточно знать его период полу-
распада и массу.
Пример. Определить активность 1 г радона, если период полураспада равен
четырем дням и атомный вес 222.
Находим период полураспада в секундах:
Т = 4-24.3600 = 345 600 сек = 3,456- 10б сек.
Активность 1 г радона равна:
4 17-1023
СР = 222:3,456.10Ь = 5-4Ь1016
В практике расчетов при проектировании вентиляции активность обычно
измеряется в кюри.
За единицу кюри 1 2 принимают активность препарата данного изотопа, в ко-
тором за 1 сек происходит 3,7-1010 актов распада 2. Чтобы получить активность
вещества в кюри, нужно активность в распадах за 1 сек разделить на 3,7-1010,
^Р
Т‘ е‘ Ск = '3,7Й0^ КЮри-
Подставляя вместо Ср его значение, получим:
4,17-1023М 1,12-1013Л1
Ск - ЛТ3.71010 “ АТ КЮри'
В нашем примере 1 г радона будет иметь активность
1 12-1013
Ск = 3,456-105-222 ~ 1,5‘105 КЮри'
Как видно, активность радона больше активности радия
в 1,5 • 106 раза или 1 г радона эквивалентен по активности 150 кг
радия. Чем меньше период полураспада радиоактивного вещества,
тем выше его активность.
В тех случаях, когда известна активность вещества в кюри,
а требуется найти его количество в граммах, можно пользоваться
формулой
М = 0,89- 1Q“13 АТСК г.
1 1 кюри = 103 мкюри = 10е мккюри.
2 По ГОСТу 8848—59. Такое же число распадов происходит в 1 г радия.
11
При пользовании этими формулами необходимо период полу-
распада принимать в секундах.
При радиоактивном распаде непрерывно выделяется энергия,
носителем которой является радиоактивное излучение. Поэтому
температура радиоактивных веществ и температура среды, в ко-
торой поглощаются радиоактивные лучи, несколько выше темпе-
ратуры окружающего воздуха, причем величина превышения
температуры зависит от интенсивности излучения.
§ 1. 5. ПОЛУЧЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ
Ядра большинства химических элементов, встречающихся
в природе, очень прочны и с течением времени не меняют своего
состава. Такие атомы называются стабильными. Для получения
нестабильных радиоактивных изотопов стабильные атомы под-
вергаются «бомбардировке».
В качестве частиц для бомбардировки стабильных атомов
могут быть использованы частицы, как имеющие электрические
заряды (электроны, протоны, а-частицы и т. д.), так и нейтраль-
ные (нейтроны). Вылетающие из ядер при радиоактивном распаде
электроны и а-частицы не обладают достаточной энергией, чтобы
преодолеть электрическую силу взаимодействия между положи-
тельными зарядами ядра и а-частицей или между отрицательными
зарядами электронов. Поэтому при использовании электронов,
а-частиц, протонов и других частиц, имеющих заряд, их скорость
увеличивают на специальных установках, называемых ускори-
телями.
Когда в ядро атома проникнет электрон с отрицательным
зарядом, то, естественно, один положительный заряд ядра ней-
трализуется и вместо протона и электрона образуется нейтрон.
В результате получится радиоактивный изотоп нового химического
вещества, заряд которого (порядковый номер в периодической
таблице Д. И. Менделеева) будет меньше на единицу. Возьмем
для примера ядро стабильного изотопа углерода вС12 с атомным
весом 12 и зарядом 6. При захвате ядром одного электрона атом-
ный вес сохранится, но заряд будет равен 6 — 1 = 5. По заряду
(порядковому номеру) находим, что новый элемент представляет
собой радиоактивный изотоп бора 5В12.
При бомбардировке ядер протонами новое ядро одновременно
увеличивает на единицу атомный вес и заряд. Если бы бомбар-
дировке подвергалось ядро вС12, то в результате был бы получен
элемент с атомным весом 12+1 = 13 и зарядом 6+1=7,
т. е. радиоактивный изотоп азота 7N13 (стабильный изотоп азота
имеет атомный вес 14).
При захвате ядром а-частиц (2Не4) будет образовываться новое
ядро, атомный вес которого больше атомного веса первоначального
элемента на четыре, а заряд больше на два. Новые вещества будут
также радиоактивными.
12
При бомбардировке ядер могут быть использованы и нейтроны.
Они не имеют заряда, поэтому им достаточно той энергии, с кото-
ой они вылетают из ядра, чтобы свободно проникнуть в глубину
другого, встречающегося на пути. При захвате одного нейтрона
образуется радиоактивный изотоп того же первоначального хими-
ческого вещества.
§ 1. 6. ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
Однако не всегда нейтрон, попавший в ядро, захватывается им.
Оказывается, если нейтроны будут попадать в ядро урана, то
будет происходить или поглощение их, или деление ядер урана
на две части. Ядра изотопа урана-235 делятся замедленными
Рис. 1. 4. Схема деления ядра урана-235:
р — протоны; п — нейтроны.
нейтронами, имеющими скорость около 2000 м]се&. При делении
ядер урана образуются два осколка и два-три новых нейтрона.
При делении одного ядра выделяется энергия в размере 200 Мэв 1
(рис. 1. 4).
Новые нейтроны могут: 1) вылететь из массы урана, если гео-
метрические размеры куска будут малы; 2) поглотиться атомами
других изотопов, имеющихся в данной массе, и 3) попасть в ядро
изотопа урана-235 и привести к следующим делениям ядер.
1 Мэв— миллион электронвольт. 1 Мэв = 1,6-10" 6 эрг; 1 дж = 1 • 107 эрг.
13
Если будут созданы условия, исключающие потерю и поглоще-
ние нейтронов, то число делений будет непрерывно расти и нач-
нется так называемая цепная реакция с выделением тепловой
энергии. Процесс деления ядер протекает в ядерном реакторе
(котле), где строго поддерживается режим, препятствующий по-
явлению неуправляемой цепной реакции. Количество делений под-
держивается на заданном уровне (устройство ядерного реактора
будет рассмотрено § 2. 10).
Части ядер, осколки, являются ядрами новых различных
элементов, расположенных в середине периодической таблицы
Д. И. Менделеева. Сумма атомных весов осколков не будет равна
атомному весу исходного ядра, но обязательным условием яв-
ляется равенство суммы зарядов осколков заряду исходного ядра.
Осколки обладают очень высокой радиоактивностью. Среди них
имеются как короткоживущие, так и долгоживущие изотопы.
В ядерном реакторе радиоактивные вещества получаются:
а) за счет образования осколков при делении ядер, б) получения
радиоактивных изотопов при захвате нейтронов ядрами урана
и в) получения радиоактивных изотопов из химических элементов,
которые специально помещают в поток нейтронов ядерного реак-
тора. Ядерная реакция в реакторе начинается за счет свободных,
блуждающих нейтронов, возникающих при самопроизвольном
делении ядер урана. В куске урана массой 1 кг в каждую секунду
происходит около шести-семи делений, в результате чего возни-
кает в это время 15—18 быстрых нейтронов. Небольшое количество
нейтронов может возникнуть под действием космических лучей.
Таким образом, радиоактивные вещества, которые необходимы
для использования в народном хозяйстве, получаются в ускори-
телях и в реакторах.
§ 1. 7. ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Отличительной особенностью технологических процессов при
работах с радиоактивными веществами является то, что наряду
с избыточным теплом, пылью, парами и газами токсичных веществ
выделяются в воздух помещений различные радиоактивные про-
дукты. Если многие вещества сами по себе уже являются весьма
вредными, то наличие в них радиоактивных частиц делает их
еще в большей степени опасными для здоровья и жизни людей.
Радиоактивные элементы, выделяющиеся в воздух, находятся или
в газовой, или в аэрозольной фазе. По современным данным, глав-
ным фактором биологического воздействия радиоактивного излу-
чения на живой организм является поглощение живой тканью
энергии излучения. Поглощение энергии выражается в ионизации
атомов и молекул клеток.
Под влиянием радиоактивного излучения происходит расщеп-
ление воды на водород Н и гидроксильную группу ОН. Про-
14
пукты расщепления воды, обладая высокой химической актив-
ностью, вступают в соединения с другими молекулами ткани
и образуют новые химические соединения, несвойственные здо-
ровой ткани. В результате этого нарушаются биохимические про-
цессы и обмен веществ. Изменения, возникающие в организме при
ионизации, могут быть обратимыми и необратимыми. При доста-
точной силе и продолжительности облучения может наступить
гибель отдельных органов и всего организма в целом. Эффект
облучения зависит от величины поглощенной энергии. Эта
величина оценивается дозой облучения и измеряется в рентге-
нах.
Возможное действие при однократном облучении всего тела
ионизирующим излучением в зависимости от дозы облучения
характеризуется следующими данными:
Доза Возможное действие [1]
облучения, р
О—25 . . . .Отсутствуют видимые нарушения
25—50 .... Возможны изменения в крови, но
серьезные нарушения отсутствуют
50—100 .... Изменения в крови, некоторое наруше-
ние нормального состояния при со-
хранении трудоспособности
100—200 . . . Нарушение нормального состояния,
возможна потеря трудоспособности
200—400 . . . Недомогание, потеря трудоспособно-
сти, возможен смертельный исход
400 ..........Смерть 50% пострадавших
600 и более . . Поражение обычно смертельно для
100?/6 пострадавших
Единица излучения — рентген (р) — представляет такую дозу
излучения, при которой в 1 с;и3 сухого воздуха при нормальных
условиях образованные ионы одного знака имеют суммарный
заряд, равный одной электростатической единице количества
электричества Поскольку заряд одного иона равен 4,8 • 10“10 э. е.,
то для накопления суммарного заряда в 1 э. е. необходимо образо-
вать —gt|Q-1Q = 2,08 -109 пар ионов.
Так как 1 с;и3 сухого воздуха при нормальных условиях имеет
массу, равную 0,001293 г, то доза излучения в 1 р образует в 1 г
"6'001293 = Ь61-1012 пар ионов.
Энергия, необходимая для образования одной пары ионов,
примерно равна 32,5 эв (1 эв равен 1,6-10“12 эрг). Следовательно,
на создание 1,61 -1012 пар ионов потребуется
1,61 -1012.32,5-1,6-10“12 84 эрг.
Электростатическая единица количества электричества равна 3,33-10"8 к.
15
Доза излучения, при которой энергия излучения, поглощенная
в 1 г сухого воздуха, составляет 84 эрг, называется физическим
эквивалентом рентгена (фэр). При облучении ткани организма
человека доза в 1 фэр вызывает поглощение энергии 94 эрг, т. е.
более чем на 10% превышает поглощение энергии в воздухе.
Понятие физического эквивалента рентгена применимо ко всем
видам излучения, а не только к рентгеновским и у-лучам. Погло-
щенная доза энергии может измеряться и в радах. Рад соответ-
ствует поглощению энергии в 100 эрг на 1 г вещества любого вида
ионизирующего излучения:
1 фэр = 0,84 рад,
1 рад =1,19 фэр.
Биологическое воздействие излучения на организм зависит
не только от дозы, но и от вида излучения. Наиболее опасны излу-
чения, которые обладают наибольшей удельной ионизирующей
способностью 1. Поясним это на следующем примере.
Облучим 1 г живой ткани сначала у-лучами, а затем а-части-
цами, дозу излучения примем одинаковой и равной 1 рад. В ре-
зультате облучения в том и другом случае в 1 г ткани образуется
по 1,61-1012-1,19^ 1,92 • 1012 пар ионов. При облучении у-лучами
поглощение энергии будет происходить всеми клетками более
равномерно во всем объеме ткани. Разделим условно 1 г ткани
на 1,92• 1012 частей. При равномерном поглощении энергии во
всех частях ткани будет ионизирован только один атом. Такая
незначительная ионизация позволит клеткам восстановить все
изменения, возникшие в результате облучения.
Теперь посмотрим, что произойдет в ткани при облучении
а-частицами. Так как а-частицы обладают высокой ионизирующей
способностью, энергия излучения будет поглощаться неравно-
мерно. Основная часть энергии поглотится в частях, расположен-
ных в начале пути а-частицы. Одни части ткани останутся неио-
низированными, а в других частях поглощенная энергия приведет
уже к необратимым изменениям и гибели отдельных клеток.
Облучение а-частицами во много раз опаснее облучения у-лу-
чами. Для сопоставления всех видов излучения, исходя из их
воздействия на организм, введено понятие относительной биоло-
гической эффективности (ОБЭ) и биологического эквивалента
рентгена (бэр).
Коэффициент ОБЭ для различных видов излучения приведен
в табл. 1.2.
Биологический эквивалент рентгена (бэр) — это количество
энергии любого вида излучения, поглощенного в биологической
ткани, биологическое действие которой эквивалентно действию
1 Удельная ионизация — число пар ионов, создаваемых в веществе, на еди-
нице пути ионизирующих излучений (линейная) или в единице объема вещества
(объемная).
16
1 р рентгеновских или у-лучей. Таким образом, 1 бэр =
1 фэр • ОБЭ.
Например, доза поглощенной энергии в 1 р при а-частицах
соответствует 10 бэр, или 1 бэр при облучении а-частицами равен
1 фэр : Ю - 0,1 фэр.
Таблица 1.2
Относительная биологическая эффективность различных веществ излучения [2]
Вид излучения ОБЭ Вид излучения ОБЭ
Гамма- и рентгеновские лучи 1 Тепловые нейтроны .... 3
Бета-частицы и электроны . . 1 Быстрые нейтроны .... 10
Протоны и а-частицы . . . . 10
При облучении ткани нейтронами атомы, входящие в состав
ткани, превращаются сами в радиоактивные изотопы и становятся
источниками вторичного ионизирующего излучения. Воздействие
радиоактивного излучения на живой организм может происходить
как за счет внешнего, так и внутреннего облучения. Внешнее
облучение — облучение от источников, находящихся вне орга-
низма (у- и рентгеновскими лучами, 0-частицами и электронами,
тепловыми и быстрыми нейтронами, протонами и многозарядными
ионами). Защита от внешнего облучения заключается в устройстве
специальных экранов соответствующей толщины, сокращении
продолжительности облучения и т. д. Комплекс защитных меро-
приятий от внешнего облучения предусматривается в строитель-
ных и технологических частях проекта.
Внешний слой кожи и одежды предохраняет организм от
воздействия а- и 0-частиц, проникающая способность которых
невелика. Однако, попав в организм через органы дыхания,
пищеварительный тракт и другими путями, а- и 0-частицы ста-
новятся источником внутреннего облучения, делаются опасными,
так как проникающая способность их уже делается достаточной,
чтобы привести к разрушению облученных клеток внутренних
органов.
§ 1. 8. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА
И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ]
Предельно допустимой дозой (ПДД) называют наибольшую
суммарную дозу внешнего и внутреннего облучения, эффективное
действие которой не приводит к необратимым изменениям в орга-
низме. Если при работах с радиоактивными веществами отсут-
ствует источник внешнего облучения, предельно допустимая доза
определяется внутренним облучением.
Радиоактивные вещества могут попасть в организм главным
образом через органы дыхания. Количество радиоактивных
В. м. Крупчатников 17
веществ в воздухе не должно быть больше определенного значе-
ния и называется предельно допустимой концентрацией (ПДК).
Содержание радиоактивных веществ в воздухе выше ПДК может
приводить к необратимым изменениям в ткани.
Предельно допустимая концентрация измеряется, как пра-
вило, в единицах активности на единицу объема — кюри/л,
кюри/м3, мкюри/м? и т. д. ПДК для различных радиоактивных
изотопов неодинакова. При определении значения ПДК учиты-
вается целый ряд факторов:
1) вид излучения; наиболее опасными являются излучения
с наибольшей удельной ионизацией (а-частицы);
2) энергия частиц; чем выше энергия а- или 0-частиц, тем
больше пар ионов эти частицы могут создать;
3) способность радиоактивных веществ откладываться в тех
или иных органах; одни изотопы накапливаются в костях, дру-
гие — в почках, третьи — в крови, четвертые — равномерно
во всех тканях и т. д. (табл. 1. 3). Совершенно очевидно, что
наиболее опасны те изотопы, которые откладываются в наиболее
важных для жизни органах.
Таблица 1.3
Примерный характер распределения радиоактивных элементов
в организме [3]
Изотоп Вид излу- чения Органы и системы макси- мального накопления Изотоп Вид излу- чения Органы и системы макси- мального накопления
Стронций-89 р Кости Барий-140 Кости
Стронций-90 р » Лантан-140 1 »
Иттрий-91 Кости, печень Церий-141 Печень
Цирконий-95 п Кости Празеодим-143 р »
Рутений-103 Почки Церий-144 р Кости
Рутений-106 р » Неодим-230 р »
Теллур-127 Кровь Протактиний-
Теллур-129 Почки 231 а »
Иод-131 § Щитовидная Уран-233 а »
железа Торий-234 а »
Ксенон-133 р Все тело
(равномерно) Плутоний-239 а »
Цезий-137 р Мышцы
Органы, в которых преимущественно откладывается тот или
иной изотоп, вызывая в нем наибольшие повреждения, называют
критическими для данного изотопа. По степени опасности для
всей жизнедеятельности организма критические органы разбиты
на три группы [2]:
I — все тело, хрусталик и кроветворные органы.
II — мышцы, жировая ткань, печень, почки, поджелудочная
и предстательная железы, желудочно-кишечный тракт и
III — кожа, щитовидная железа, а также кости;
18
4) период полураспада; радиоактивные изотопы с малым
периодом полураспада (короткоживущие), попавшие в организм,
теряют свою активность быстрее, чем долгоживущие, а следова-
тельно, представляют меньше опасности;
5) период полувыведения; им называют время, за которое
радиоактивное вещество, попавшее в организм, уменьшит свою
активность в два раза за счет удаления вещества вместе с продук-
тами жизнедеятельности. Труднее всего выводятся элементы,
которые откладываются в костной ткани (стронций, радий и др.).
Тяжелые элементы с большим атомным номером (полоний, уран
и др.) долго удерживаются в организме. Сравнительно легко уда-
ляются из организма элементы, образующие растворимые соли
и откладываемые в мягких тканях. Очень быстро выводятся радио-
активные газы.
Численные значения предельно допустимой дозы за последние
годы, по мере накопления знаний и опыта, несколько раз меня-
лись в сторону уменьшения. Предельно допустимые дозы, приня-
тые в СССР в настоящее время, приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Предельно допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения
Категория облучения Внешнее облучение всего организма Внутреннее облучение критических органов
I группы II группы III группы
мбэр бэр год мбэр бэр год мбэр бэр год мбэр бэр год
неоеля неделя неделя неделя
А. Профессиональное облучение .... 100 5 100 5 300 15 600 30
Б. Облучение рабо- тающих в смеж- ных помещениях и находящихся в пределах санитар- но-защитной зоны 10 0,5 10 0,5 30 1,5 60 3
В. Облучение всего населения .... 1 0,05 1 0,05 10 0,5 20 1
Воздействие от ионизирующих космических лучей, излучение
от естественных радиоактивных элементов, находящихся в окру-
жающей нас природе и создающих так называемый естественный
фон, а также облучение, получаемое населением в результате
медицинских процедур, при составлении табл. 1. 4 не учтены,
и поэтому их следует рассматривать как дополнительную нагрузку
из организм человека.
В приложении 1 приведены ПДК для различных радиоактив-
ных изотопов. Предельно допустимые концентрации радиоактивных
2* 19
изотопов воздуха определены из условия, что человек подвер-
гается только внутреннему облучению от радиоактивных веществ,
попадающих в организм через органы дыхания.
При совместном действии внутреннего и внешнего облучений
должно соблюдаться условие: в сумме оба вида облучения не
должны создавать дозу больше предельно допустимой:
Ci____।__6*2 । С{ । Dy -|- DT, н -|- Dft. н_ .
ПДК! пдк2 i пдк, d; “ ь
где С2 и Ci — количество радиоактивных веществ, входящих
в смесь, кюри/л\ ПДКр ПДК2 и ПДК/ — соответственно их пре-
дельно допустимые концентрации, кюри/л\ Dy, DT. н, D6. н —
существующая (реальная) мощность дозы для у-лучей, тепловых
и быстрых нейтронов, мбэр/неделя', Do — предельно допустимая
мощность дозы, мбэр/неделя.
Приведенные в приложении 1 ПДК разбиты на три группы:
для рабочих помещений, для защитно-санитарной зоны и для
населенных пунктов. Более жесткие требования предъявлены
к ПДК населенных пунктов, которые должны быть меньше ПДК
для рабочих помещений в 100 раз.
Это вполне понятно. К работам с радиоактивными веществами
допускаются взрослые, физически здоровые люди. Время пребы-
вания их в рабочих помещениях строго ограничено. Весь персонал
подвергают постоянному дозиметрическому и медицинскому кон-
тролю. В населенных же пунктах живут взрослые и дети, здоровые
и больные. Время пребывания людей в населенных пунктах более
продолжительно, чем в производственных помещениях.
§ 1. 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПДК ДЛЯ СМЕСИ
РАЗЛИЧНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
В тех случаях, когда в воздух выделяется несколько различных
радиоактивных веществ, необходимо определить среднюю пре-
дельно допустимую концентрацию смеси.
Средняя ПДК для смеси
ПДКср = —-----------------------— кюри/л,
. с2 . t'l
ПДК ПДК ПДК/
где clf с2 и Ci — доля каждого изотопа, входящего в смесь; ПДКП
ПДК2 и ПДК/ — соответственно предельно допустимые кон-
центрации этих изотопов.
Пример. Количество радиоактивных веществ, поступающих в воздух в тече-
ние одного часа, составляет: фтора-18 — 0,05 мкюри, натрия-24 — 1,2 мкюри,
углерода-14 — 0,4 мкюри.
Найти среднюю предельно допустимую концентрацию данной смеси радио-
активных изотопов для воздуха в рабочих помещениях.
1. Суммарная активность смеси
5 С = 0,05 + 1,2 + 0,4 = 1,65 мкюри.
20
2. Доля каждого изотопа, входящего в смесь:
фгора-18= 0,03; натрия-24 - сг = = 0,73; углерода-14 -
_ _М- = 0,24.
Сз - 1,65
3 По таблице приложения 1 находим ПДК для наших изотопов: для
жтооа-18 — ПДК! = 3-10-’ кюри/л, для натрия-24 — ПДК, = 1 • Ю'1 *® кюри/л,
?ля углерода-14 ПДК3 = 4-10"» кюри/л.
* Подставляя эти значения в формулу, получим
ПДКср = ~одз 7 073 7 074 = 1.35-10-1® кюри/л.
3-10-» + Ы0-1® + 4-10-®
Обычно в вентиляционной технике за единицу объема принимаются не литры,
а кубические метры, тогда ПДК для нашего случая будет
1,35* 10~10*1000 = 1,35* 10“7 кюри/м3 или 1,35*10"4 мкюри/м3.
Решение этой задачи может быть выполнено также способом приведения
количества радиоактивных изотопов, входящих в смесь, к активности условного
радиоактивного вещества
Примем за условное вещество такое вещество, ПДК для которого равна
1 • 10“10 кюри/л. ПДК условного вещества меньше ПДК фтора-18 в ю-нГ =
4.10“»
= 30 раз и меньше ПДК углерода-14 в 10 = 40 раз.
Следовательно, эквивалентные количества условного вещества, заменяющие
заданные количества фтора-18 и углерода-14, будут соответственно равны
°-05 . °-4 ПЛ11Й
“30“ ~40” = 6 мкюРи-
Для натрия-24 пересчета не делаем, поскольку его ПДК равна ПДК услов-
ного вещества. Суммарная активность условного вещества с ПДК 1 • 10“10 кюри/л
составляет 0,0116-f- 1,2 = 1,2116 мкюри.
При неизвестном процентном и изотопном составе смеси пре-
дельно допустимая концентрация принимается в соответствии
с приложением II.
§ 1. 10. ГРУППЫ РАДИОТОКСИЧНОСТИ [2]
Все радиоактивные вещества в открытом виде как потенциаль-
ные источники внутреннего облучения разделяются по степени
радиотоксичности на четыре группы. Принадлежность элемен-
тов к той или иной группе определяется предельно допустимой
концентрацией для воздуха рабочих помещений: к группе А отно-
сятся все изотопы с ПДК, равной ЫО"13 кюри/л и меньше,
1 За активность условного вещества может быть принята любая произ-
вольно взятая активность.
21
• к группе Б — изотопы с ПДК больше 1 • 10"13 до 1 • 10“11 кюри/л\
в группу В входят все изотопы с наименьшей радиотоксичностью,
ПДК для которых более 1-10"В 9 кюри/л.
Если суммарная активность веществ, с которыми производятся
работы, будет меньше величины, приведенной в табл. 1.5, то
такие работы проводятся как со стабильными элементами.
Таблица 1.5
Количество радиоактивных веществ, при работе с которыми
не требуется специальных мер радиационной защиты
Группа радиоток- сичности Удельная активность материала, мккюри/г Суммарная активность, мккюри Группа радиоток- сичности Удельная активность материала, мккюри/г Суммарная активность, мккюри
А 0,002 0,1 ' В 0,2 10
Б 0,02 1,0 г 2,0 100
Примечание. Для природного тория неучитываемая удельная активность
принимается ниже 0,0002 мккюри/г.
§1.11. КЛАССЫ РАБОТЫ И КАТЕГОРИИ СООРУЖЕНИЙ [2]
По степени возможной радиационной опасности работы с от-
крытыми радиоактивными веществами в зависимости от их актив-
ности на рабочем месте и группы радиотоксичности делятся на
три класса. Классификация работ приведена в табл. 1. 6.
Таблица 1.6
Активность на рабочем месте, мккюри
Группа радиоток- сичности I класс II класс III класс
А Более 10 От 0,01 до 10 От 0,0001 до 0,01
Б » 100 » 0,1 до 100 » 0,001 до 0,1
В » 1 000 » 1 до 1000 » 0,01 до 1
Г » 10 000 » 10 до 10 000 » 0,1 до 10
Примечание. Настоящая классификация установлена, исходя из опасности
для работающих, связанной с возможностью радиоактивного загрязнения воздуха по-
мещений без учета источников внешнего облучения.
В зависимости от годового потребления радиоактивных веществ
в открытом виде сооружения подразделяются на три категории:
I — с годовым потреблением более 100 кюри', II — с годовым
потреблением от 10 до 100 кюри\ III —с годовым потреблением
до 10 кюри.
22
Вводя такие конкретные показатели, как класс работы и кате-
гория сооружений, можно определить требования, которые необ-
ходимо строго соблюдать при эксплуатации и разработке всех
частей проектов, в том числе и проектов вентиляции [1 ].
Все сказанное выше относится к работам с радиоактивными
веществами в открытом виде, т. е. когда работа с ними может
сопровождаться выделением в воздух радиоактивных аэрозолей
и газов, внешним облучением, радиоактивным загрязнением рук,
одежды, поверхностей помещения и оборудования, а также попа-
данием радиоактивных веществ внутрь организма.
ГЛАВА 2
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ по УСТРОЙСТВУ
ВНУТРЕННИХ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ
§ 2. 1. ТРЕБОВАНИЯ К СТРОИТЕЛЬНОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ЧАСТЯМ ПРОЕКТА
При рассмотрении радиоактивных веществ с точки зрения
профессиональной вредности необходимо отметить их некоторые
особенности, требующие несколько иных принципиальных решений
по устройству вентиляции, и заставляющие предъявлять к строи-
тельной и технологической частям проекта особые условия.
В подавляющем большинстве случаев все вредности, обычно
учитывающиеся при проектировании и эксплуатации вентиляции,
в частности избыточное тепло или влаговыделения, пыль или газы
различных химических веществ, сравнительно легко можно обна-
ружить органами чувств человека, когда их количества еще не
достигают опасного для здоровья уровня. Это позволяет людям
принимать своевременно меры для защиты своего здоровья при
нарушении метеорологического или санитарного состояния окру-
жающей их воздушной среды и в отдельных случаях покидать
опасные помещения. Совсем иное создается положение, когда
имеем дело с радиоактивными веществами. Их присутствия чело-
веческий организм не чувствует даже в количествах, намного
превышающих безопасный для здоровья и жизни уровень. Для
контроля за безопасным состоянием воздуха используют специаль-
ные дозиметрические приборы. Работа приборов основана на иони-
зирующей способности радиоактивного излучения. Гамма- и
Р-лучи обладают высокой проникающей способностью, и измерять
интенсивность их излучения нетрудно. Осуществить надежный
непрерывный контроль за загрязнением воздуха а-частицами из-за
их малой проникающей способности до сих пор еще не удалось.
Второй особенностью радиоактивных веществ, серьезно за-
трудняющей решение задачи по созданию нормальных условий
воздушной среды при помощи вентиляции, является то, что чрез-
вычайно малые весовые количества этих веществ являются недо-
пустимыми для здоровья людей. Как уже было определено (при-
мер в § 1. 4), 1 г радона имеет активность 1,5-106 кюри. Предполо-
24
жим, что в воздух помещения выделяется только одна миллионная
грамма радона. Активность такого количества радона составит
J2L19L — 1,5-10"1 кюри. Предельно допустимая концентрация
10е
для радона (приложение 1) равна 3-Ю'11 кюри/л или
3- кюри/м3. Для разбавления одной миллионной части грамма
радона потребуется = 5 000 000 At3 чистого воздуха.
Приведенный пример показывает, что бороться с загрязнением
воздуха радиоактивными веществами только одними средствами
общеобменной вентиляции практически невозможно. К этому
следует добавить, что множество радиоактивных изотопов имеет
еще большую удельную активность, чем радон, и, следовательно,
требуют еще более значительных объемов воздуха для разбавления
такого же малого весового количества радиоактивного вещества.
Поэтому главными факторами, создающими предпосылки к созда-
нию нормальных санитарных условий воздушной среды в произ-
водственных помещениях, могут быть мероприятия технологиче-
ского порядка, а вентиляцию необходимо рассматривать как вспо-
могательное мероприятие в общем комплексе мероприятий по
охране труда. Неправильное решение технологического процесса,
аппаратурного оформления и компоновки оборудования не позво-
лят даже самой мощной системе вентиляции поддерживать в воз-
духе помещения допустимые концентрации вредных веществ.
Технологический процесс должен в максимальной степени исклю-
чить непосредственное соприкосновение персонала с радиоактив-
ными веществами во всех стадиях производства (хранение,
транспортировка, обработка, расфасовка, затаривание и т. д.).
Герметизация оборудования, механизация и дистанционное управ-
ление, замена сухих пылящих операций на мокрые, выполнение
работ в надежных укрытиях имеют решающее значение при рабо-
тах с радиоактивными веществами. Задача вентиляции в этом
случае будет заключаться лишь в предотвращении попадания
радиоактивных веществ в помещения с постоянным пребыванием
людей.
И, наконец, третья особенность — это способность радиоактив-
ных веществ накапливаться на поверхностях строительных кон-
струкций, трубопроводах, оборудовании и т. д. С течением времени
загрязненные поверхности сами становятся источниками ионизи-
рующего излучения и загрязнения воздушной среды. Во избе-
жание этого необходимо производить периодическую обмывку
(дезактивацию) всех поверхностей, подверженных загрязнению.
Все места загрязнения должны быть удобны для уборки, их по-
верхности гладкими и стойкими от разрушения при действии на
них обмывочных дезактивационных средств. Очень хорошо под-
даются дезактивации ограждения, выполненные из стеклоблоков.
В соответствии с санитарными правилами в помещениях, предна-
значенных для работ I и II классов, в целях удобства промывки
25
и дезактивации углы помещений должны быть закруглены; края
покрытий полов подняты на высоту 20 см и заделаны заподлицо
со стенами. Полы должны иметь уклоны и трапы и малосорби-
рующие покрытия, переплеты окон — простейшие профили. Окна
должны быть со скошенными подоконниками или без них. Стены
окрашивают масляной краской, а в отдельных случаях покрывают
глазурованной, полистироловой плиткой или пластикатом. В по-
мещениях, связанных с более интенсивным загрязнением, потолки
тоже окрашивают масляной краской. Оборудование и рабочая
мебель в лабораториях, учреждениях, предприятиях, где приме-
няют радиоактивные вещества, должны иметь гладкую поверх-
ность и конструкцию, допускающую их дезактивацию.
Как показал опыт работы, даже при проведении всех основных
технологических операций в надежных укрытиях, оборудованных
хорошо действующей местной вентиляцией, когда выбивание
аэрозолей и газов исключено (из-за высокой скорости воздуха
в рабочих проемах или в случайных неплотностях укрытий),
воздух рабочих помещений в той или иной степени загрязняется
радиоактивными веществами. Каким же образом радиоактивные
вещества попадают в воздух рабочих помещений? Дело в том, что
наряду с основными технологическими операциями осуществляют
также различные вспомогательные и ремонтные работы, которые
и являются причиной загрязнения воздушной среды. При выносе
из-под укрытия во время ремонтных работ аппаратов, приборов
и инструмента или выносе тары, посуды и т. д. радиоактивные
вещества, осевшие на поверхности перечисленных предметов, из-
влекаются вместе с ними из-под укрытия и распространяются
в помещении. Радиоактивные вещества могут быть вынесены и са-
мими работающими на руках при выполнении ремонтных и вспо-
могательных операций.
Чем выше радиотоксичность вещества, с которым производят
работу в укрытиях, и чем больше его количество, тем большую
опасность представляет загрязнение воздуха за счет непосред-
ственного выноса радиоактивных веществ из-под укрытий. Поэтому
в целях создания наиболее чистой воздушной среды в помещениях
с постоянным пребыванием основного технологического персонала
обязательным условием при проведении работ по I классу
(табл. 1. 6) является размещение оборудования по зональному
принципу. Пример трехзональной планировки приведен на рис. 2. 1
и 2. 2.
I зона — зона оборудования. В ней размещают все технологи-
ческое оборудование, связанное с обработкой, хранением и транс-
портировкой радиоактивных веществ. К этой зоне относятся
боксы, камеры, каньоны и другие укрытия. В некоторых случаях
зона оборудования может состоять из двух частей: укрытий в виде
камер и боксов и дополнительной ячейки, где размещают кроме
указанных укрытий коммуникации с вспомогательным оборудова-
нием типа мерников (см. рис. 2. 2). Вход людей в зону оборудова-
26
ния для проведения технологических операций исключается.
При необходимости разового захода персонала для демонтажа
оборудования или выполнения ремонтных работ принимают спе-
циальные меры, обеспечивающие радиационную безопасность
(дезактивация помещения и применение средств индивидуальной
защиты).
II зона — ремонтно-транспортная. Она размещена с задней
стороны зоны оборудования. Все проемы для сообщения с внутрен-
ней полостью герметических укрытий для проведения ремонтных
Рис. 2. 1. Пример трехзональной планировки:
/—зона оборудования; //-ремонтно-транспортная зона; /// — операторская;
/—тельфер; 2 — транспортер.
и вспомогательных операций открывают только со стороны ре-
монтно-транспортной зоны. По этой зоне транспортируют демон-
тированное оборудование, отходы и т. д. Для механизации транс-
портных операций предусматривают специальные приспособле-
ния: кран-балки, монорельсы, тележки и т. д. Грязные предметы
желательно перевозить в контейнерах. Все, что необходимо выно-
сить из-под укрытий, предварительно дезактивируют. Для умень-
шения загрязнений помещений II зоны прежде чем открывать
люки в боксы и камеры и двери в каньоны, внутренние поверхности
Укрытий и то, что находится внутри их, также дезактивируют
путем обмывки или обтирки.
27
Помещения II зоны относят к группе грязных помещений,
в воздухе которых содержание радиоактивных веществ может
превышать ПДК. Организация ремонтно-транспортной зоны дает
возможность локализовать участки с грязными операциями в от-
дельные помещения, ограничить число людей, подвергающихся
соприкосновению с радиоактивными веществами. Рабочий персо-
нал постоянно не находится в ремонтно-транспортной зоне, а за-
ходит в нее только периодически для выполнения отдельных
операций вспомогательно-ремонтного характера. На период вре-
I— зона оборудования; II—ремонтно-транспортная зона; ///—операторская;
/—тельфер; 2 —транспортер.
менного пребывания его обеспечивают средствами индивидуальной
защиты, полностью исключающими попадание в органы дыхания
радиоактивных аэрозолей и газов. К числу этих средств относятся
пневмокостюмы (скафандры), пневмошлемы с принудительной
подачей в них чистого воздуха (рис. 2. 3).
Уменьшение размеров помещений, подверженных загрязне-
нию, облегчает проведение работ по дезактивации поверхностей
строительных ограждений и удешевляет первоначальную стои-
мость отделочных работ, так как к строительным материалам,
подвергающимся дезактивации, предъявляют более жесткие тре-
бования. Персонал перед выходом из ремонтно-транспортной
28
зоны проходит через санитарный пропускник. Ремонтно-транспорт-
ную зону часто называют ремонтно-транспортным коридором.
III зона — операторская. В ней находится основной персонал,
который осуществляет технологические операции или в резиновых
перчатках, или при помощи средств дистанционного управления.
Таким образом, основной персонал, операторы, избавлены от не-
посредственного контакта с радиоактивными веществами в тече-
Рис 2. 3. Средства индивидуальной защиты:
/ — респиратор, 2 — пневмошлем, 3 — скафандр.
ние всего рабочего дня. Чтобы исключить возможность выноса
загрязнений из помещений II зоны для работ I класса в III зону,
между ними оборудуют санитарный шлюз, где хранят дополни-
тельные средства индивидуальной защиты, меняют обувь, и обмы-
вают персонал в пневмокостюмах.
Так как имеющиеся в укрытиях монтажные проемы откры-
ваются только в ремонтно-транспортную зону, а сообщение между
зонами осуществляется только через санитарные пропускники,
то при соблюдении всех правил санитарного режима загрязнение
операторской зоны радиоактивными веществами исключается.
29
Операторскую зону относят к категории чистых помещений
или, как их иногда называют, «условно чистых». Условно чистыми
их называют потому, что при нарушении санитарного режима,
заключающегося в обязательном пользовании санитарным шлю-
зом, радиоактивные вещества из грязных зон персонал переносит
в операторскую на одежде, а главным образом на обуви. При
выходе из помещения III зоны предусмотрен санитарный пропуск-
ник с душевой и отделениями для спецодежды и личных вещей.
Для более полной защиты операторских помещений от загряз-
нения радиоактивными веществами необходимо предусмотреть
изолированные друг от друга входы в грязные и чистые поме-
щения.
При работах по II классу устройство трехзональной пла-
нировки необязательно. Для работ по этому классу выделяют
специально оборудованные помещения, которые располагают
изолированно в отдельном отсеке или крыле здания.
Работы, относящиеся к III классу, проводят в общих помеще-
ниях, оборудованных в соответствии с требованиями, предъяв-
ляемыми к химическим лабораториям. Эти работы желательно
выполнять в отдельных помещениях, к планировке которых осо-
бых требований не предъявляют [2].
Выполнение всех перечисленных требований и устройство
эффективной вентиляции с соблюдением всех правил эксплуатации
как технологического, так и вентиляционного оборудования яв-
ляются надежным средством для создания безопасных условий
труда.
§ 2. 2. УКРЫТИЯ ДЛЯ РАБОТЫ С РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Основным требованием, предъявляемым к укрытиям для ра-
боты с радиоактивными веществами, является их полная надеж-
ность, исключающая какие-либо выбивания радиоактивных газов
и аэрозолей в рабочие помещения. Укрытия в виде зонтов, кожу-
хов и им подобные не должны применяться, так как они не обеспе-
чивают полного удаления вредных радиоактивных веществ, а для
этих целей в зависимости от класса работ берут вытяжные шкафы,
боксы и камеры.
Вытяжными шкафами называют укрытия с подъемными или
раздвижными шторами для работ под вытяжкой с применением
перчаток или без них. Вытяжные шкафы могут быть различной
конструкции и размеров. Для изготовления вытяжных шкафов
применяют всевозможные непористые материалы, которые допу-
скают дезактивацию внутренних поверхностей.
На рис. 2. 4 показан типовой вытяжной шкаф на два рабочих
места.
Шкаф при опущенных шторах и включенной вентиляции обе-
спечивает защиту обслуживающего персонала от внешнего а-
и P-излучения и от загрязнения радиоактивными и токсичными
30
газами и аэрозолями воздуха помещений. Шкаф имеет блокировку
щгор, которая позволяет одновременно открывать только одну
из них. Он изготовлен из нержавеющей стали толщиною 3 мм,
з щторы — из органического стекла толщиною 10 мм. К нему
через специальные устройства подводят газ, реагенты, сжатый
воздух, горячую и холодную воду, вакуум, электрический кабель.
Для обмывки внутренней поверхности в шкафу предусмотрен
душевик-распылитель. Воздух удаляют из двух зон — нижней
и верхней, изменение объе-
ма воздуха в которых мо-
жет быть произведено при
помощи регулирующих
приспособлений. Вентиля-
ционный воздух очищают
одноступенчатым фильт-
ром 1 (рис. 2.4) с площадью
фильтрации от 9 до 15 л2,
установленным на шкафу.
Рис. 2. 4. Шкаф вытяжной на два рабочих места:
/—фильтр вытяжной; 2—подвижная дверка; 3 — патрубки
для резиновых перчаток.
При выполнении основных технологических операций шторки 2
опущены и все работы производят в резиновых перчатках, на-
детых на патрубки 3. Шторки поднимают только для вноса и вы-
носа реагентов, приборов, инструмента и т. д. При выносе всех
этих предметов из вытяжного шкафа их подвергают тщательной
отмывке. В вытяжных шкафах допускается производить работы
только II и III классов. Их изготовляют и на одно рабочее место.
Боксы — это нестационарные герметичные укрытия из малосор-
бирующих материалов (нержавеющей стали, органического стекла
и т- Д-), предназначенные для работ с радиоактивными веществами
под разрежением с использованием манипуляторов или перчаток.
31
Боксы, которые обслуживаются с помощью резиновых пер-
чаток, применяют при работах с а- и 0-активными веществами.
В работах с веществами, обладающими высоким уровнем у-излу-
чения, применяют боксы с манипуляторами. Такие боксы устраи-
вают в защитном исполнении, т. е. материал и толщина стенок
их рассчитана на защиту персонала от у-излучения. Бокс на два
рабочих места заводского
помощи перчаток приведен
' К вытяжной
изготовления
на рис. 2. 5.
обслуживанием
при
4
Рис. 2. 5. Бокс на два рабочих места с перчаточным управлением:
£ 1 — фильтр вытяжной; 2 — смотровое окно; 3 — форкамера; 4 — патрубки для рези-
новых перчаток.
с
Корпус бокса изготовлен из нержавеющей стали. Переднее
стекло для наблюдения сталинитовое. Все операции осуще-
ствляются с помощью вмонтированных в бокс перчаток. Для за-
носа и выноса необходимых предметов с левой или правой стороны
бокса устраивают форкамеры. Для производства ремонтных
работ с задней стороны бокса предусмотрен герметически закры-
вающийся люк. Перед тем как его открыть, все, что находится
внутри камеры, дезактивируют. Для очистки вентиляционного
воздуха от радиоактивных аэрозолей на боксе установлен фильтр.
В боксе также предусмотрен патрубок для поступления воздуха.
32
Приток
Воздуха
На патрубке можно поместить фильтр или клапан избыточного
явления. На рис. 2. 6 показан перчаточный бокс на одно рабочее
место, воздух в который поступает через специальный фильтр,
g боксы также подводится газ, сжатый воздух, вакуум, горячая
и холодная вода и т. д.
Боксы с форкамерами при
работах II и III класса раз-
мещают в лабораториях с без-
зональной планировкой. При
работах I класса монтажно-
ремонтные проемы и загру-
зочно-выгрузочные люки от-
крывают только со стороны
ремонтно-транспортной зоны.
При работах I класса боксы
и камеры устанавливают це-
почкой и соединяют между
собою технологическимтранс-
К Вытяжной
Вентиляции
Рис. 2. 6. Бокс на одно рабочее место с организованным
притоком воздуха:
1 — фильтры вытяжной и приточный; 2—патрубки для резиновых
перчаток; 3 — душевик для обмыва; 4—форкамера; 5 — тягомер.
портером, который заключен в герметичный кожух. По транспор-
теру обрабатываемое вещество передают из одного бокса в другой.
Для заноса и выноса различных предметов в цепочку боксов
в начале и в конце ее устанавливают специально предназначен-
ные для этих целей боксы. От кожухов транспортеров необходимо
предусмотреть отсос воздуха с очисткой его в случае необходи-
мости.
На рис. 2. 7 представлена конструкция бокса с манипулятор-
ным обслуживанием, предназначенная для работ с у-активными
3 В. М. Крупчатников
33
веществами. В отличие от незащитных боксов фильтр для очистки
воздуха необходимо располагать внутри бокса, а при размещении
его вне бокса иметь также достаточную защиту. Обычно в таких
случаях фильтр устанавливают в защитный контейнер. В этом же
контейнере фильтр удаляют при его смене \
Рис. 2. 7. Бокс на два рабочих места с мани-
пуляторным управлением:
1 —тягонапоромер; 2—фильтр воздушный, двух-
ступенчатый, приточный; 3— фильтр воздушный,
двухступенчатый, вытяжной, защитный; 4 — ма-
нипулятор.
В отличие от боксов камеры представляют собой стационарные
герметические укрытия, имеющие внутренний корпус из малосор-
бирующих материалов и преимущественно бетонную защиту от
излучения. Камеры предназначены для работ под разрежением
с у-активными веществами большой активности с использованием
манипуляторов. Камеры устанавливают в лабораториях или дру-
гих зданиях с трехзональной планировкой. Такие камеры назы-
вают обычно «горячими». В зависимости от характера работ и
назначения камеры могут быть самых различных размеров.
1 Вытяжные шкафы и боксы поставляет Всесоюзная контора «Изотоп».
34
§ 2. 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ВОЗДУХА,
УДАЛЯЕМОГО ОТ УКРЫТИЙ
Вытяжные шкафы. Объем воздуха, удаляемый от
вытяжных шкафов, определяют по общеизвестной формуле
L = ГшЗбОО м3/ч,
где F — площадь проемов, м2, w — расчетная скорость воздуха
в сечении проема, mJ сек.
Для вытяжных шкафов, в которых производят работы с радио-
активными веществами, расчетную скорость воздуха в открытом
проеме принимают не менее 1,5 м!сек. В вытяжных шкафах при-
меняют проемы двух видов: проем, образуемый при открывании
створок, и проем для рук, необходимый для осуществления тех-
нологических операций. При определении объема удаляемого
воздуха в расчет принимают проем для створок. При наличии не-
скольких вытяжных шкафов необходимо учитывать коэффициент
одновременности. Если количество шкафов больше трех, учиты-
вают, что одновременно могут быть открыты створки у половины
шкафов.
Коэффициент одновременности следует учитывать: 1) при опре-
делении диаметра воздуховода, объединяющего группу шкафов,
размещенных в одном помещении, 2) при определении диаметра
сборного воздуховода для всех помещений, в которых распо-
ложены вытяжные шкафы и 3) при подборе вентиляционного
оборудования (вентиляторы, электродвигатели, фильтры и т. д.).
Боксы и камеры. Основное общее требование, предъяв-
ляемое ко всем боксам и камерам, состоит в том, что при нахождет
нии в них радиоактивных веществ разрежение должно поддержи-
ваться не менее 20 кгс!м.2 (около 200 нЛи2) \
Считалось ранее [2], что для создания указанного разрежения
из боксов и камер необходимо удалять в течение 1 ч воздух в коли-
честве, равном 30 объемам бокса или камеры. В настоящее время
наша промышленность освоила изготовление боксов и камер
С высокой степенью герметичности и для создания требуемого
разрежения нет необходимости удалять из них воздух в таком боль-
шом количестве.
Вентиляцию с организованным воздухообменом, т. е. со спе-
циальным поступлением приточного воздуха, предусматривают
лишь для тех боксов и камер, в которых технологические процессы
связаны с выделением радиоактивных вредных веществ в виде
избыточного тепла, паров и газов в количествах, препятствую-
щих нормальной эксплуатации. Например, повышение темпера-
тУРы внутри камер за счет тепловыделений аппаратуры, комму-
никаций, освещения и других источников может приводить
в Здесь и ниже в скобках приведены значения давления или разрежения
1 2"вои ,системе единиц СИ, 1 кгс1м1=^ 9,81 h/jh2, в расчетах можно принять
» 10 н/лс2.
3*
35
в негодность резиновые перчатки; обильное выделение паров и газов
будет мешать наблюдению за ходом процесса и т. д. В таких каме-
рах необходимо поддерживать разрежение не менее 20 кгс!^
и одновременно вентилировать. Объем удаляемого воздуха опре-
деляют по расчету, исходя из параметров воздушной среды,
допускаемых для боксов и камер. При избыточных тепловыделе-
ниях температуру для перчаточных боксов принимают не выше
40—45° С. Для боксов и камер с манипуляторным обслуживанием
температура воздуха может быть повышена до 60° С. В каждом
конкретном случае температуру и другие параметры воздуха
внутри боксов и камер согласуют с технологическими требова-
ниями.
В некоторых горячих камерах воздухообмен, рассчитанный
на удаление теплоизбытков, может достигать значительных
объемов. В целях сокращения выбрасываемого грязного воздуха
в атмосферу предусматривают две системы вентиляции: одна для
минимального объема воздуха (порядка 30 объемов в 1 ч) и вто-
рая — рециркуляционная для снятия теплоизбытков. Воздух
в этой системе охлаждают в специальном теплообменнике и после
этого его возвращают обратно в камеру. Светильники освещения
размещают в изолированных нишах, обслуживаемых из помеще-
ния. Воздух после охлаждения ниш удаляют без очистки.
На рис. 2. 8 показана одна из схем вентиляции горячих камер.
Воздух из помещения через воздухоприемную решетку 14 посту-
пает во II зону камеры (ремонтную). Из этой зоны через приточный
фильтр за счет разрежения, создаваемого вытяжной системой,
воздух попадает в I зону камеры. Удаляемый из нее воздух очи-
щают на вытяжном фильтре 9, который размещен в защитном кон-
тейнере, установленном на тележке. При смене фильтр вместе
с контейнером выдвигают из камеры и отправляют или на захоро-
нение, или на сжигание. Контейнер же с новым фильтром устанав-
ливают на прежнее место и соединяют с системой вентиляции.
Для охлаждения светильников в стенках камеры предусмо-
трены вентиляционные каналы. Воздух сначала поступает
в нишу, в которой размещены светильники дневного света 4,
а затем его используют для охлаждения ламп накаливания 5.
Объем воздуха определяют из условия поддержания температуры
в нише ламп дневного света не более 35° С.
Воздух в камеры для вентиляции поступает как через обратные
клапаны избыточного давления, так и через специальные фильтры
(конструкция фильтров будет рассмотрена в гл. 3). Преимущество
фильтров перед клапанами избыточного давления состоит в том,
что в камеры поступает обеспыленный воздух, а следовательно,
создаются лучшие условия для удлинения срока службы фильтров,
расположенных на вытяжном патрубке. Приточные фильтры уста-
навливают таким образом, чтобы их сопротивление при прохо-
ждении расчетного объема воздуха было бы равно заданному раз-
режению в камере, т. е. порядка 20 кгс!м.\
36
1 — железобетонные защитные стенки; 2 —камера; 3—каналы для вентиляции светильников; 4 — светильник дневного света; 5 — сье-
тильник (лампа накаливания); 6 — канал для поступления воздуха в ремонтную зону камеры; 7 — фильтр приточный; 8 — дверь
защитная; 9 — фильтр вытяжной; 10 — привод транспортера; 11 — канал для вентиляции камеры; 12 — окно защитное; 13—мани-
пулятор; 14 — воздухоприемная решетка.
Для боксов и камер, в которых отсутствуют указанные выше
технологические процессы, устройство вентиляции является не-
обязательным. В этих укрытиях достаточно предусматривать раз-
режение не менее 20 кгс/м?. Необходимое разрежение можно полу-
чить, присоединяя боксы и камеры к специальной системе венти-
ляции или точнее к системе разрежения. Система разрежения
должна быть сконструирована таким образом, чтобы в укрытиях
оно было не более 40—50 кгс!м\ так как при больших разрежениях
может быть нарушена механическая прочность ограждений боксов
Рис. 2. 9. Схема блокировки дверок бокса
или камеры с дроссель-клапаном венти-
ляционной системы:
/ — дроссель-клапан; 2 — бокс или камера;
3 — дверка Б', 4 — форкамера; 5 — дверка А.
и камер. Увеличение разре-
жения особенно опасно в бок-
сах перчаточного типа, так
как перчатки при этом могут
разорваться, да и работать
в них при большом разреже-
нии весьма затруднительно.
Объем удаляемого воздуха
при расчетах систем разреже-
ния обычно принимают в пре-
делах 1—2 м3/ч на один бокс
или камеру. Фактический
расход воздуха при герметич-
ных боксах и камерах может
быть значительно меньше.
При установке боксов и камер в условиях обычной планировки
(не трехзональной) от форкамер должен быть предусмотрен отсос
воздуха, рассчитанный на создание скорости 1 м!сек, в проеме
периодически открываемой дверки форкамеры. Эта дверка имеет
максимальные размеры 0,4 х 0,4 лс, а поэтому наибольший объем
воздуха, удаляемого от форкамеры, составляет всего около
500 м3!ч. Обычно устанавливать местные фильтры для очистки
воздуха, удаляемого от форкамер, не надо. Желательно применять
блокировку при открывании дверок форкамеры и дроссель-
клапана на вытяжном патрубке, как это показано на схеме рис. 2. 9.
При закрытых дверках закрыт и дроссель-клапан. В это время
система вытяжной вентиляции отключена. Во время открывания
дверки А дверка Б закрыта, но дроссель-клапан открыт и через
проем дверки А воздух удаляют в вентиляционную систему.
Дверка Б может быть открыта только при закрытых дверке А
и дроссель-клапане.
§ 2. 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ВОЗДУХА ОБЩЕОБМЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Объем воздуха при общеобменной вентиляции рассчитывают
по разбавлению воздуха до допустимого содержания вредностей,
выделяемых в помещении. При вредностях в виде газов, паров
и пыли объем воздуха
38
Где G — количество вредного вещества, выделяющегося в воздух
помещения, ч\ — предельно допустимая концентрация данного
вещества 1 л<3 воздуха для рабочих помещений; С2 — содержание
вещества в 1 Л13 приточного воздуха.
Величины G, С\, С2 должны быть в одних и тех же единицах
измерения.
Эта же формула может быть в принципе использована и при
расчете воздухообмена, когда вредностями являются радиоактив-
ные аэрозоли и газы. В этом случае G, Сх и С2 выражаются в еди-
ницах активности (кюри, милликюри и т. д.). Однако на практике
к расчету воздухообмена по разбавлению вредностей при радио-
активных веществах прибегают редко. Мы видели на примере,
что даже при выделении в помещение микроскопических весовых
количеств радиоактивных веществ требуются астрономические
объемы воздуха. В подавляющем большинстве случаев в дополне-
ние к местной вентиляции предусматривают общеобменную вен-
тиляцию со следующей кратностью обмена за 1 ч: а) в помещениях
для работ I класса во второй зоне — десятикратный, в третьей
зоне—пятикратный; б) в помещениях для работ II класса —
пятикратный; в) в помещениях для работ III класса — трех-
кратный.
Данные кратности можно рассматривать как минимальные.
Во всех случаях необходимо проводить проверочный расчет на
разбавление других газовых или пылевых вредностей, а также
и на ассимиляцию теплоизбытков. При избыточных тепловыделе-
ниях объем удаляемого воздуха
/ —_____________мз/ч
ь “ 0,24(/ух—/пр) Y 1Ч'
где (?изб — теплоизбытки, ккал!ч\ 0,24 — теплоемкость воздуха,
ккал/кг-°tyK — температура уходящего воздуха, °C; /пр—
температура приточного воздуха, °C; у — объемный вес воздуха,
кг/м3;
( L= Ql136/ XV- л3/Ч' \ 1
I 1 (^ух ^пр)Y
I где (?изб — теплоизбытки, кдж/ч\ 1—удельная теплоемкость I
\воздуха, кдж/кг-°С. /
При работах I и II класса расчет воздухообмена по теплоизбыт-
кам надо производить для летнего периода, так как открывать
окна для проветривания помещений в летнее время нельзя. В по-
мещениях для работ I и II класса запрещается рециркуляция
воздуха и аэрация.
Объем воздуха, удаляемый общеобменной вентиляцией из
ремонтно-транспортной зоны, определяют как разность между
пп,> 1 Здесь и ниже в скобках тепловые расчеты представлены в новой системе
единиц СИ, 1 ККал = 4,17 кдж.
39
объемом, рассчитанным в соответствии с вышеприведенными
указаниями, и объемом воздуха, удаляемым системой местной
вентиляции от укрытий.
§ 2. 5. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
Подачу и удаление воздуха системами приточной и вытяжной
вентиляции осуществляют таким образом, чтобы в помещениях,
где ожидают наименьшее загрязнение, создавалось бы повышен-
План
Рис. 2. 10. Вентиляция по схеме I при трехзональной планировке:
1 — вентилятор приточный; 2 — вентилятор местной вытяжной системы; 3 — вентилятор
общеобменной вытяжной системы; 4 — клапан избыточного давления; 5 — резиновые
перчатки; I — зона оборудования; II — ремонтно-транспортная зона; III — оператор-
ская. --------воздуховод приточной системы;--------— воздуховод общеобменной
вытяжной системы;---------— воздуховод местной вытяжной системы; —► — направ-
ление воздушных потоков.
ное давление по отношению к помещениям с большими радиоактив-
ными загрязнениями.
В зданиях с трехзональной планировкой подачу и удаление
воздуха выполняют по следующим двум схемам.
40
По схеме I приточный воздух подают в чистую (операторскую)
зону, а удаление его производят через ремонтную зону и зону
оборудования (рис. 2. 10, 2. 11).
Воздух из операторской зоны в ремонтную перетекает через
перепускные клапаны одностороннего действия, установленные
в стене между зонами (рис. 2. 12). Клапаны открываются под влия-
нием разности давлений в обеих зонах. Воздух в зону размещения
оборудования должен поступать только из помещений ремонтно-
По 5-В
Рис. 2. 11. Вентиляция по схеме I при трехзональной планировке с дополнитель-
ной ячейкой:
*7" вентилятор приточный; 2 — вентилятор местной вытяжной системы; 3 — вентилятор
оощеобменной вытяжной системы; 4 — клапан избыточного давления; 5 — резиновые
перчатки; 6 — жалюзийная решетка. I — зона оборудования; // — ремонтно-транс-
портная зона; III — операторская.--------------воздуховод приточной системы;
— воздуховод общеобменной вытяжной системы; -------------— воздуховод
местной вытяжной системы; —► — направление воздушных потоков.
транспортной зоны. Непосредственно зоны оборудования с чистой
операторской зоной даже через фильтры не сообщаются.
Ступенчатая схема вентиляции позволяет уменьшить общий
объем вентиляционного воздуха, так как его используют дважды:
41
сначала для вентиляции операторской, а затем для вентиляции ре-
монтно-транспортной зоны. Если объем вентиляционного воздуха
для ремонтно-транспортной зоны больше, чем требуется по расчету
для операторской, в операторскую зону подается столько воздуха,
сколько требуется для ремонтно-транспортной зоны, и наоборот.
Таблица основных размеров:
Dy Размеры, мм
а 1 b с d /
100 74 | 72 | 102-4,0 165 105
150 83 | 120 | 159-4,5 220 142
200 92 | 170 | 219-9,0 280 180
250 96 | 190 | 273-10 335 235
300 131 | 220 | 325-12 | 390 250
350 151 | 250 | 377-13 | 450 | 305
400 189 | 290 | 426-13 | 500 | 340
Рис. 2. 12. Клапан избыточного давления КИД:
1 — корпус клапана; 2 — фланец; 3 — ось; 4 — щель для регулирования клапана;
5 — запорный рычаг; 6 — тарелка клапана; 7 — груз.
42
К достоинствам ступенчатой схемы относится надежность
сохранения разности давления между грязными и чистыми поме-
щениями и стабильность направления потоков воздуха при непред-
виденном выходе из строя какого-либо из вентиляторов. Если
прекратить подачу воздуха в операторскую зону, то в ремонтно-
транспортную зону он будет поступать за счет разрежения, созда-
ваемого работой вытяжного вентилятора, удаляющего воздух
из этой зоны. То же самое направление движения воздуха сохра-
нится и при остановке вытяжного вентилятора ремонтно-транс-
портной зоны. Объем перетекаемого воздуха при этом несколько
сократится, так как разность давления между зонами при работе
только одного вентилятора уменьшится.
При расчете перепускных клапанов принимается разность
давления Р = 5 кгс/м2 (50 нЛи2).
Пропускная способность клапана
L = 3600F 1/м3/ч,
У 5Y
где F — площадь сечения клапана, м2; g — ускорение силы тя-
жести, равное около 9,81 м/сек2; АР — перепад давления при
установившемся состоянии, кгс/м2; £ — гидравлическая характе-
ристика или коэффициент местного сопротивления, зависящий от
конструкции клапанов; у — объемный вес воздуха, для расчетов
может быть принят 1,2 кг/м*.
Если ДР измерено в нЛи2, то формула примет вид
L = 3600F V ~ м3/ч.
У £y
В табл. 2. 1 приведены характеристики клапанов избыточного
давления конструкции, изображенной на рис. 2. 11.
Таблица 2. 1
Техническая характеристика клапанов избыточного давления КИД
Тип клапана Диаметр прохода d, м Площадь сечения клапана F, мг Отклонение тарелки клапана s, м Отношение S ~d~ Г идравли- ческая ха- рактеристи- ка клапана
КИД-100 0,072 0,004 4,75
КИД-150 If T J Г1 0,12 0,0113 0,013 0,108 13,20
КИД-200 ТЛТ 1 ГТ ля- Л 0,17 0,0224 0,039 0,229 8,30
КИД-250 I Л ТТ ллл 0,19 0,0284 0,060 0,316 4,25
КИД-300 П Л Я— Л 0,22 0,0380 0,055 0,250 7,60
КИД-350 izu п лг\/\ 0,25 0,0490 0,070 0,280 4,50
КИД^ОО 0,29 0,0670 0,060 0,207 9,10
43
Гидравлические характеристики для клапанов различных
диаметров значительно отличаются друг от друга. Это объяс-
няется тем, что, несмотря на видимую однотипность конструкции
клапанов, они имеют различные отношения величин отклонения
тарелки $ к диаметру прохода клапана dnp.
Это обстоятельство и определяет различие гидравлических
характеристик. Чем больше отношение , тем меньше коэффи-
циент местного сопротивления. Самое большое значение -~
Клапан закрыт клапан открыт
Положение /
Положение 2
Положение 1
Положение 2
Рис. 2. 13. Схемы работы клапана избыточного давления:
s — максимальное отклонение центра тарелки клапана.
у клапана КИД-250, равное 0,316, а коэффициент местного сопро-
тивления у него наименьший, всего лишь 4,25, и, наоборот, наи-
большие коэффициенты у клапанов КИД-150 и КИД-400, имеющих
s
наименьшее значение —г.
а
Различные гидравлические характеристики у клапанов почти
одинаковой конструкции надо считать недостатком, создающим
значительное неудобство при расчете.
Чтобы регулировать работу клапана, на его рычаг помещают
передвижной груз, который может быть закреплен в любом месте
между крайними положениями 1 и 2 (рис. 2. 13).
Если установить груз в положение /, то клапаны начинают
открываться при перепаде давления ДРН = 5—6 кгс1м,г (50—
60 нЛи2), а при уменьшении перепада давления до ЛРК =
= 2—3 кгс/м2, (20—30 нЛи2) открытый клапан начинает закры-
ваться. Клапаны будут открываться при ЛРН = 15—18 кгс!м,г
(150—180 нЛи2) и закрываться при уменьшении перепада давления
44
до ЛЛ< 12—13 кгс/м? (120—130 н/л2), если установить груз
в положение 2.
Другими словами, клапаны будут возвращаться в положение
«закрыто», если перепад давления уменьшится на 2—3 кгс1м?
против того перепада давления, на которое отрегулировано поло-
жение груза. Так как для изменения положения клапана из
открытого в закрытое достаточно уменьшить перепад давления
всего на 2—3 кгсЛи2, то в условиях эксплуатации и наблюдается
Рис. 2. 14. График производительности клапанов избыточного давления
в зависимости от перепада давления.
обычно довольно частый переход клапана из одного крайнего
положения в другое. Частота смены положения клапана зависит
от степени герметизации помещения или укрытия, в которых они
установлены. Подбор клапанов можно производить по графику
рис. 2. 14. Вентиляцию по схеме I можно применять только при
круглосуточной ее работе.
В отличие от схемы I, которую называют схемой ступенчатой
подачи воздуха, схему II можно назвать схемой непосредственной
подачи. По ней подачу и удаление воздуха производят непосред-
ственно в каждую зону самостоятельно. В условиях трехзональной
планировки по схеме II предусматривают отдельные системы для
операторской и для ремонтно-транспортной зоны. Число общеоб-
менных систем при схеме II равно четырем (две приточные и две
вытяжные), тогда как при схеме I — только двум (одна приточная
и одна вытяжная). В этом отношении вентиляция по схеме II
менее удобна.
45
Вентиляцию по схеме II необходимо применять в тех случаях,
когда предъявлены особо жесткие требования к изоляции опе-
раторской зоны от ремонтно-транспортной зоны и само разделение
выполнено в виде массивных стен с надежной герметизацией.
При составлении воздушного баланса по зонам предусматривается
для операторской зоны превышение притока над вытяжкой (при-
мерно в размере двукратного обмена в 1 ч), а для ремонтно-транс-
портного коридора преобладание вытяжки над притоком.
§ 2. 6. ВЕНТИЛЯЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ТИПА КАНЬОНОВ
Каньоном называют изолированное, а иногда и герметизиро-
ванное помещение, в котором размещают коммуникации и обо-
рудование, предназначенное для работ с высоко у-активным веще-
ством. Ограждение каньонов представляет надежную биологиче-
скую защиту для персонала, находящегося в соседних помеще-
ниях. Обслуживание оборудования, размещенного в каньонах,
дистанционное. Персонал может входить в каньоны только после
удаления радиоактивного вещества из коммуникаций и оборудо-
вания и дезактивации помещения. Каньоны относят к помещениям
I зоны (зона оборудования) по I классу работ.
При нормальных условиях, когда двери в каньоны закрыты,
в них необходимо поддерживать разрежение около 5 кгс/м? и обе-
спечивать десятикратный воздухообмен в 1 ч, если по технологи-
ческим условиям не требуется более повышенный воздухообмен
(§ 2. 4). Воздух в каньоны при закрытых дверях поступает как
правило через клапаны избыточного давления.
В некоторых случаях необходимо предусматривать такую
систему вентиляции, которая бы при закрытых дверях создавала
десятикратный воздухообмен, а при открытых дверях — скорость
воздуха в дверных проемах 0,7—1,0 м/сек.
Эти условия могут быть обеспечены двумя способами: 1) устрой-
ством двух отдельных систем вентиляции, из которых одна дей-
ствует постоянно и удаляет воздух в объеме десятикратного обмена,
а вторая включается автоматически при открывании дверей. Объем
воздуха, удаляемого второй системой, можно определить из усло-
вия создания в открытом проеме двери требуемой скорости при
одновременной работе обеих систем. Автоматические включения
второй системы осуществляют блокировкой дроссель-клапана,
установленного на ответвлении второй системы вентиляции в дан-
ном каньоне и двери; 2) изменением гидравлического сопротивле-
ния начальных участков системы вентиляции (рис. 2. 15).
Для создания необходимой скорости в дверном проеме наиболь-
ший объем воздуха при открытых дверях
£ь:акс = ЗбООшГ Л3/ч,
где w — скорость воздуха в дверном проеме, м/сек\ F — площадь
дверного проема, л2.
46
При нормальных условиях, когда двери каньона закрыты,
объем удаляемого воздуха
^мин = Vn м3/ч,
где у — объем каньона, м3; п — кратность воздухообмена, ч.
Обозначим давление (точнее разрежение) в точке /, где участок
воздуховода, обслуживающий каньон, присоединяется к маги-
стральному воздуховоду, Pi кгс!м,\ Исходя из давления Рп
определяем сечение участка на максимальный объем удаляемого
воздуха. Следовательно, сопротивление этого участка Р при про-
Рис. 2. 15. Вентиляция каньонов:
/ — магистральный воздуховод; 2 — КИД.
пускании максимального объема Лмакс будет по численному зна-
чению равно Р1г т. е. Р — Рр Местным сопротивлением при
входе воздуха в каньон, если двери открыты, ввиду незначи-
тельности пренебрегаем. Так как сопротивление участка зависит
от квадрата изменения объема пропускаемого воздуха, то при
закрытом каньоне сопротивление участка уменьшится и
Рг = Pi (-^-Y кгс/м2.
\ *-макс /
Следовательно, неизрасходованное давление
ДР = Pi — Р2 kzcIm?.
Из условия погашения оставшегося неизрасходованного давле-
ния рассчитаем сечение клапана избыточного давления для герме-
тичных каньонов, а для каньонов, где герметичность необяза-
тельна, найдем сечение каналов, отверстия в дверях или стенах.
47
Сначала определим скорость w = у м/сек, а затем
площадь сечения F = 3500.ш м?. Подставив сюда значение wt
получим в общем виде
3600 1/
где L — объем воздуха, пропускаемый через каньон, м?/ч.
Общую производительность системы, обслуживающей каньоны,
определяют как сумму объемов удаляемого воздуха от каньонов
в закрытом положении и от каньонов с открытыми дверями.
Число каньонов, у которых одновременно открыты двери, при-
нимают в каждом отдельном случае по-разному в зависимости от
технологического задания и других конкретных местных условий.
Пример. Определить, какое должно быть сечение клапана избыточного
давления, чтобы при закрытых дверях кратность воздухообмена была бы равна
десяти за 1 ч, а при открытых дверях объем удаляемого воздуха создавал бы
скорость в дверном проеме w = 0,7 м/сек.
Известно, что площадь дверного проема F = 0,7«1,8= 1,26 м2\ объем каньона
V = 50л«3; объем воздуха, удаляемого из каньона при открытых дверях, L^kc =
= 3600м;F = 3600*0,7*1,26 = 3170 м3/ч\ объем воздуха, удаляемого из каньона
при закрытых дверях, £мИН = 50*10 — 500 м3/ч\ разрежение в точке
присоединения местного участка воздуховода каньона к магистральному воздухо-
воду Рх = 20 кгс/м2.
Решение:
1. Определим сечение воздуховода из расчета того, что при пропускании
через него воздуха в количестве 3170 м3/ч сопротивление Р численно равно разре-
жению Рг, т. е. Р = 20 кгс/м2.
2. Найдем сопротивление этого участка:
3. Неиспользованное давление, которое должно быть погашено в клапане
избыточного давления,
ДР = Рх — Р2 = 20 — 0,5 = 19,5 кгс/м2.
4. Определим сечение клапана избыточного давления:
F =-------£мин Л2
3600 1/ 2£АР
У Sy
Необходимо отметить, что клапаны избыточного давления
имеют не одинаковые гидравлические характеристики (см.
табл. 2. 1). Это несколько затрудняет расчет клапанов. Поэтому
удобнее пользоваться графиком, приведенным на рис. 2. 13, откуда
и получим, что для данного случая необходимо установить кла-
пан КИД-200, который при перепаде давления 19,5 кгс/м? обеспе-
чит пропускание воздуха 520 м?/ч. Ход решения показан стрел-
ками. Если пропускная способность клапана получится выше тре-
48
буемой, то при расчете магистральных воздуховодов и подборе
вентиляционного оборудования следует учитывать действитель-
ный объем воздуха, пропускаемый клапаном.
§ 2. 7. ВЕНТИЛЯЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ РАБОТАХ
С ЗАКРЫТЫМИ ИСТОЧНИКАМИ
Источники радиоактивных веществ, заключенные в такую
оболочку или находящиеся в таком физическом состоянии, при
котором невозможно распространение радиоактивных веществ
в окружающую среду при определенных условиях его использо-
вания и износе, называют закрытыми источниками. Их применяют
главным образом для у-облучения различных предметов и как
контроль при дефектоскопическом просвечивании, а также широко
в медицине, биологии, промышленности, научно-исследователь-
ских институтах и т. д. Для помещений, где производят работы
с закрытыми источниками, воздухообмен принимают в зависимости
от активности источника. Активность источника измеряют в грамм-
эквивалентах радия. Грамм-эквивалент радия — у-эквивалент
радиоактивного препарата, — у-излучение которого при данной
фильтрации и при тождественных условиях измерения создает
такую же дозу, что и у-излучение 1 г радия государственного эта-
лона при платиновом фильтре толщиной 0,5 мм [2].
При активности источника до 10 г-экв радия необходимо
удалить из помещения воздух в размере трехкратного обмена
за 1 ч. При активности'источника больше 10 г-экв радия воздухо-
обмен определяется из расчета удаления на каждые 10 г-жв радия
1 лг3 воздуха в 1 ч, но во всех случаях кратность воздухообмена
не должна быть менее трех за 1 ч.
Такой метод определения воздухообмена применим для источ-
ников средней активности, когда кратность воздухообмена не
превышает 20—25 за 1 ч. При источниках с высокой активностью
следует производить более точные расчеты.
Расчетными факторами при определении воздухообмена яв-
ляются озон и окислы азота, образовавшиеся под действием
у-излучения, и тепловыделения, возникшие в результате погло-
щения строительными ограждениями этой энергии. Количество
газов, образовавшихся в помещении, и тепловыделения подсчи-
тывают инженеры-физики и выдают специалистам по вентиляции
для расчета воздухообмена. Следует отметить, что при высоко-
активных источниках тепловыделения достигают столь большой
величины, что средствами вентиляции не удается поддерживать
в помещениях требуемый температурный режим. Тогда охлажде-
ние помещения выполняется другими техническими средствами
(охлаждение водой при помощи змеевиков, уложенных в строи-
тельные ограждения, и т. д.).
Воздух удаляют из помещения, в котором расположен источ-
ик’ а приточный воздух подают в смежные помещения. Для
В. М. Крупчатников 49
перетекания воздуха в стене, отделяющей помещение источника от
помещения, куда подается приточный воздух, делают специальный
вентиляционный канал, который устраивают таким образом, что
защитные свойства стены не снижаются и не служат средством
для проникновения отраженного у-излучения в соседние помеще-
ния. Схема устройства вентиляционных каналов в защитных сте-
нах приведена на рис. 2. 16.
Рис. 2. 16. Размещение вентиляционных каналов в помеще-
нии при работе с закрытыми источниками:
/ — канал для перепуска воздуха; 2—смежное помещение; 3 — по-
мещение источника; 4 — хранение источника.
Вентиляция помещений источников должна работать кругло-
суточно, если источник в нерабочее время хранят не под водой,
а в противном случае ее выключают. Вентилятор необходимо вклю-
чать за 2 ч до начала работ, а выключать через 2 ч после окон-
чания работ и уборки источника.
§ 2. 8. ВЕНТИЛЯЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ РАБОТАХ
С ЭМАНИРУЮЩИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Радиоактивные элементы, атомы которых в результате распада
превращаются в атомы нового газообразного радиоактивного
вещества, называют эманирующими радиоактивными веществами,
а этот газ — эманацией. К эманирующиМ веществам относят,
например, радий и торий, продуктами распада которых являются
соответственно газы радон и торон. При работах с эманирующими
радиоактивными веществами предусматривают круглосуточно
действующую систему вытяжной вентиляции в хранилище, рабо-
чих помещениях и боксах и необходимо обязательно устанавли-
вать резервный вытяжной вентилятор.
50
Для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха эмана-
иями выброс их производят через трубы, высоту которых
определяют расчетным путем.
§ 2. 9. ВЕНТИЛЯЦИЯ ХРАНИЛИЩ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
Радиоактивные вещества, при хранении которых возможно
выделение радиоактивных газообразных продуктов или аэрозо-
лей, необходимо хранить в вытяжном шкафу в закрытых сосудах,
и обязательно должна быть предусмотрена от шкафов кругло-
суточная работа местной вытяжной вентиляции.
§ 2. 10. ВЕНТИЛЯЦИЯ УСТАНОВОК ЯДЕРНЫХ (АТОМНЫХ)
РЕАКТОРОВ
Общее понятие о ядерном реакторе. Устройство,
в котором можно создать управляемую самоподдерживающуюся
цепную ядерную реакцию, называют ядерным реактором. Он вклю-
чает следующие основные элементы: ядерное топливо, замедли-
тель нейтронов (для реакторов, работающих на тепловых ней-
тронах) \ поглотитель нейтронов, систему охлаждения и биоло-
гическую защиту активной зоны (зоны размещения ядерного
топлива). В качестве ядерного топлива можно использовать при-
родный уран-238, уран-235 в чистом виде и в смеси с ураном-238,
плутоний, уран-233, получаемый из тория, и их смесь.
Чтобы обеспечить условия начала цепной реакции, необходимо
число нейтронов, используемых для дальнейшего деления ядер,
непрерывно увеличивать, т. е. должно происходить размножение
нейтронов. Если все выделяющиеся при делении ядер нейтроны
использовать для деления других ядер, то в ядерном топливе
будут совершаться самопроизвольные цепные неуправляемые
реакции. Однако часть выделившихся нейтронов или будет погло-
щаться различными примесями, или из-за своей высокой кинети-
ческой энергии вылетать за пределы среды ядерного топлива.
Поэтому для цепной реакции необходимо иметь определенную
массу ядерного топлива и соответствующие геометрические раз-
меры. Значения этих величин, при которых возможна цепная
реакция, называются критическими (критические масса, объем,
диаметр и т. д.).
^Замедлитель нейтронов предназначен для замедления скорости
нейтронов, вылетающих с большой скоростью при делении ядер.
Jto замедление необходимо потому, что только нейтроны, имеющие
скорость около 2000 м1сек, вызывают деление ядер урана-235,
который находит наибольшее применение в ядерных реакторах.
ситроны, замедленные до указанной скорости, называют также
тепловыми, так как эта скорость равна тепловой скорости молекул.
тронах"УЩеСТВУЮТ РеактоРы» работающие на быстрых и промежуточных ней-
4*
51
Замедление нейтронов происходит в результате столкновения
их с ядрами других элементов. Наибольший эффект замедления
наблюдается при столкновении с ядрами, имеющими массу,
равную их массе или близкую к ней. Ядра замедлителя не должны
обладать свойством значительного поглощения нейтронов. С уче-
том этих требований, а также по конструктивным соображениям
Рис. 2. 17. Принципиальная схема устройства ядерного реактора:
а — гетерогенный реактор; б — гомогенный реактор; / — система охлаждения второго
контура; 2 — темплообменник первого контура; 3 — замедлитель; 4 — управляющие
стержни; 5 — отражатели; 6 — циркуляционный насос первого контура; 7 — ядерное
топливо; 8 — его оболочка; 9 — раствор, содержащий замедлитель и обогащенные соли
ядерного горючего.
в технике реакторостроения в качестве замедлителя применяют
воду (роль замедлителя в которой играют ядра водорода с массой,
равной массе нейтронов), тяжелую воду \ бериллий и графит.
При делении ядер горючего материала число новых нейтронов
больше в два-три раза, чем число нейтронов, используемых для
деления. Для того чтобы ядерная реакция шла на заданном уровне,
необходимо поглощать избыточные нейтроны. В качестве погло-
тителя применяют стержни из кадмия или бора.
Изменение массы поглотителя, вводимого в активную зону
реактора, ведет к увеличению или уменьшению числа свободных
нейтронов и тем самым регулируется ядерная реакция, т. е. число
делений в реакторе за определенное время. При некоторых соот-
1 Тяжелой водой называют воду, в молекулу которой входят два атома дей-
терия (изотоп водорода с атомным весом 2) и атом кислорода. Преимущество
тяжелой воды перед обычной заключается в том, что ядра дейтерия в меньшей
степени, чем ядра водорода, захватывают нейтроны. Однако стоимость тяжелой
воды довольно высокая.
52
шениях ядерного топлива и поглотителя, введенного в актив-
ю 30Ну реактора, ядерная реакция может полностью прекра-
титься. Этим обстоятельством пользуются для остановки работы
ядерного реактора. Ядерная реакция сопровождается выделением
огромного количества тепла, которое отводят по системе охлажде-
ния, где в качестве теплоносителя используют воду, органические
вещества, жидкие металлы, газы (азот, углекислый газ, и т. д.).
Защитные ограждения предусматривают для защиты персонала
от воздействия нейтронного потока и у-излучения продуктов деле-
ния. В этих целях активную зону отделяют стенами из специаль-
ного тяжелого бетона или других материалов. Для защиты может
быть использован также и слой воды. Толщину защитных огра-
ждений определяют расчетным путем.
Схема устройства реакторов гомогенного и гетерогенного
типов показана на рис. 2. 17. Гомогенным называют реактор,
у которого топливо находится в смеси с замедлителем
порошков, растворов и т. д.). У гетерогенного реактора
отделено от замедлителя.
Мощность реакторов. Мощность реакторов
ляют числом ядерных делений в 1 сек, и измеряют ее
ством тепла, которое каждый час отводят системой охлаждения
и которое выражено в киловатт-часах (1 квт-ч эквивалентен
862 ккал). Так как количество выделившегося в реакторе тепла
находится в полном соответствии с числом деления, можно,
зная мощность реактора, определить количество использованного
ядерного топлива.-
Пример. Подсчитаем, сколько потребуется урана-235, чтобы получить энер-
гию в
1.
(в виде
топливо
опреде-
количе-
1000 квт*ч.
Тепловой эквивалент 1000 квт*ч
1000-862 = 8,62-106 ккал.
При делении одного ядра выделяется энергия, равная
200 Мэв (1 Мзв = 1,6- 10~в эрг или 1,6* 10“18 дж).
Так как вся энергия в основном переходит в тепло, находим, что при одном
делении выделяется
2.
0 24
200.1,6-IO-13^77.10-15 ккал1.
103
3. Число атомов в 1 г урана
6 02-1023
- = 2,56.Ю21,
4. Следовательно, для получения энергии в 1000 квт-ч потребуется урана-235
8.62-10»
8-Ю"16-2,56-1021 -U’ 4 г'
1 1 дж ___ 0,24
-----Гоз- ккал'
53
В современных реакторах удается использовать лишь 10—20% ядерного
топлива, поэтому для получения энергии в 1000 кет-ч потребуются твэлы 1,
в которых находится урана-235 0,4—0,2 г.
Принудительные системы охлаждения реакторов состоят из
двух контуров. По первому контуру движется теплоноситель, свя-
занный с активной зоной реактора. Под воздействием нейтронного
потока теплоноситель первого контура получает наведенную
активность, поэтому эту систему охлаждения выполняют по
замкнутой схеме, а охлаждение теплоносителя производят
в теплообменнике второго контура, для которого используют
обычную водопроводную или оборотную воду. Мощность реактора
в основном ограничена охлаждающей возможностью системы охла-
ждения и термической стойкостью конструктивных элементов.
Некоторые конструкции реакторов не требуют принудительной
системы охлаждения. Для них бывает достаточным охлаждение
за счет теплопередачи в окружающую воздушную среду.
Классификация ядерных реакторов по
назначению. По своему назначению реакторы можно раз-
делить на исследовательские, энергетические, испытательные и
смешанные. Такое разделение реакторов носит довольно условный
характер, так как по существу каждый реактор может служить для
выполнения любой указанной задачи. Основными факторами,
определяющими назначение реактора, являются набор и характер
оборудования и помещений, входящих в общий комплекс реак-
торной установки.
Производственные вредности. Работающие
реакторы имеют три источника загрязнения воздуха радиоактив-
ными веществами: первый источник — продукты деления ядер
горючего материала; продукты деления, или, как их называют,
«осколки», могут быть как в твердой, так и в газообразной фазе.
Наибольшую вероятность попадания в воздух имеют газообразные
осколки. К их числу относятся: ксенон, криптон, иод2 и др.
Газы ксенон и криптон называются инертными газами, так как
они при нормальных условиях не вступают в химические соеди-
нения с другими веществами. В реакторах гетерогенного типа,
у которых твердое топливо заключено в алюминиевую оболочку,
выделение газообразных продуктов деления возможно лишь при
нарушении герметичности оболочки. В состав осколков входят
как короткоживущие изотопы, так и изотопы с периодом полурас-
пада в несколько сотен лет.
Вторым источником загрязнения являются нейтронные потоки,
так как в результате взаимодействия этих потоков и веществ,
окружающих активную зону (в воздухе, теплоносителе первого
контура охлаждения и т. д.), последние становятся активными.
Такая активность называется наведенной. Наибольшее значение
1 Твэлы — тепловыделяющие элементы, состоящие из ядерного топлива
и оболочки.
2 Часть иода находится в продуктах деления в виде аэрозоля.
54
активации воздуха имеет газ аргон-40, находящийся в воздухе;
ПРИколичество составляет около 0,93% по весу. В результате облу-
еГ°ия нейтронами стабильные изотопы аргона-40 превращаются
чеНрадиоактивные изотопы аргона-41 с периодом полураспада
в 82 ч Аргон относится к инертным газам. Активации подвержены
и’другие элементы, входящие в состав воздуха, но период полу-
аспада их очень короткий, и они не имеют существенного зна-
чения в общем уровне активации воздуха. Находящаяся в воздухе
пыль может также иметь наведенную активность, поэтому следует
принимать меры по очистке от пыли воздуха, находящегося в зоне
действия нейтронного потока.
И, наконец, третьим источником загрязнения воздуха может
быть нарушение оболочек с веществами, вводимыми в активную
зону реактора для облучения. Места, из которых выделяются
радиоактивные вредные вещества, являются: надреакторное про-
странство, каналы нейтронных пучков, шахты-хранилища облу-
ченных образцов и «грязного» инструмента (сухие сборки), шахты-
хранилища отработанных твэлов, горячие камеры при разделке
твэлов, трубопроводы первого контура охлаждения при наруше-
нии герметичности.
Схемы вентиляции и расчет воздухооб-
мен о в. Нормальные метеорологические и санитарные условия
в помещениях, где расположены ядерные реакторы создают обще-
обменной приточно-вытяжной вентиляцией и местной вытяжной
системой от оборудования. Вытяжную систему, непосредственно
связанную с отсосом воздуха от реактора, называют специальной
вентиляцией (рис. 2. 18). Удаляемый ею воздух перед тем, как
выбросить его наружу, очищают на фильтрах. При удалении воз-
духа из надреакторного пространства, его очищают фильтрами-по-
глотителями (адсорберами), так как в нем может находиться газо-
образный иод, а воздух, который удаляют от других мест реак-
тора, очищают на аэрозольных фильтрах.
Все ядерные реакторы вне зависимости от их типа, мощности,
назначения и т. д. имеют в основном одинаковую принципиаль-
ную схему. Разница заключается лишь в количественном и каче-
ственном составе радиоактивных веществ, поступающих в систему
специальной вентиляции. Различные ядерные реакторы могут
по-разному загрязнять атмосферный воздух окружающего района,
поэтому для определенных реакторов требуются различные сани-
тарно-защитные зоны. По загрязнению атмосферного воздуха
наибольшую опасность представляют ядерные реакторы гомоген-
ного типа. Газообразные продукты деления в таких реакторах
постоянно и свободно выделяются в надреакторное пространство,
т°гда как в гетерогенных аппаратах выделение газообразных
«осколков» происходит только при нарушении герметичности
оболочки твэлов.
в Чтобы уменьшить активность инертных газов, выбрасываемых
атмосферу, можно их выдержать в специальных емкостях-
55
газгольдерах. Из-за сравнительно небольшого периода полураспада
инертные газы, если их выдерживать несколько часов в газголь-
дерах, распадаются и образуют новые радиоактивные вещества
в виде аэрозолей с меньшей активностью, которые уже можно
задержать фильтрами.
Система специальной вентиляции должна работать круглосу-
точно и при кратковременных перерывах в работе реактора.
Если реактор остановлен на продолжительный период, специаль-
Рис. 2. 18. Принципиальная схема специальной вентиляции реактора:
/ — канал для вывода пучка; 2 — шибер; 3 — люки; 4—фильтр ФП для очистки
воздуха от газов; 5 — фильтр ФПП для аэрозолей; 6 — шахта для хранения
образцов и отработанных твэлов; 7 — активная зона; 8 — надреакторное про-
странство.
ная вентиляция некоторое время (двое-трое суток) продолжает
функционировать и ее выключают лишь после того, как приборы
дозиметрического контроля будут указывать на отсутствие в воз-
духе радиоактивных веществ.
Чтобы системы специальной вентиляции работали беспере-
бойно, устанавливают резервный вентилятор, включаемый авто-
матически при остановке работающего вентилятора. Электродви-
гатели специальной вентиляции обеспечиваются двойным источни-
ком питания электроэнергии.
Воздух специальной вентиляции после очистки выбрасывается
в трубу, высоту которой определяют расчетом (гл. 4). Количество
ожидаемых радиоактивных выбросов для реактора гетерогенного
типа подсчитывают инженеры-технологи, ориентируясь на ава-
рийное состояние оболочки твэла (нарушение герметичности).
56
В каньонах, где размещают технологическое оборудование, кото-
является источником возможного выделения радиоактивных
веществ и обслуживание которого не требует постоянного присут-
ствия персонала, поддерживают разрежение около 5 кгс/м?.
Во время ремонтных работ в каньоне необходимо кратность воз-
духообмена иметь не менее десяти в 1 ч. Объем удаляемого воздуха
определяют из расчета создания в проеме открываемой двери
скорости 0,7 м!сек. Суммарный воздухообмен в помещении глав-
ного (центрального) зала, где установлен ядерный реактор, должен
иметь кратность не менее полутора, а при перегрузках твэлов
и ремонтных работах — не менее трех в 1 ч. Для остальных
помещений «грязной» зоны кратность воздухообмена принимают
в соответствии с указаниями, приведенными в § 2. 4, и проверяют
по удалению избыточных тепловыделений.
В помещениях, где не выделяются радиоактивные вещества,
объемы вентиляционного воздуха определяют по общим нормам.
Удаляемый из этих помещений воздух можно выбрасывать, не
очищая, над кровлей здания.
Из помещений грязной зоны воздух выбрасывают без очистки
только через высокие трубы, причем высоту определяют расчетом,
а количество ожидаемых радиоактивных выбросов подсчитывают
специалисты-физики.
Вентиляционные агрегаты, которые удаляют воздух, содер-
жащий радиоактивные газы и аэрозоли, размещают в специальном
помещении или в отдельно стоящем здании. В системе специальной
вентиляции и системах, обслуживающих грязные помещения,
необходимо предусматреть установки контрольно-измерительных
приборов, которые определяют загрязненность воздуха, выбра-
сываемого в атмосферу, а в специальной вентиляции и содержание
радиоактивных веществ в воздухе перед фильтрами, и кроме того
объем перемещаемого воздуха в системе специальной вентиляции.
Шкалы приборов выносят на центральный щит управления.
В помещениях, где размещены оборудование и трубопроводы
системы первого контура охлаждения, устраивают только вы-
тяжку. Приток воздуха производят в смежные, более «чистые»
помещения. Для перепуска воздуха из чистых помещений в по-
мещения, связанные с первым контуром охлаждения, в разделяю-
щих эти помещения перегородках устанавливают клапаны избы-
точного давления или фильтры. Для персонала, входящего в поме-
щения, где по каким-либо причинам содержание радиоактивных
веществ повысилось больше ПДК, должна быть устроена система
подачи воздуха к пневмокостюмам.
Приточные камеры имеют самостоятельный вход непосред-
ственно с улицы. Наружный воздух перед подачей в помещение
очищается от пыли на фильтрах, а в холодное время года подогре-
вается. Рециркуляцию приточного воздуха нельзя допускать.
зависимости от климатических условий расположения здания
Р актора приточный воздух летом подвергают тепловлажностной
57
обработке в кондиционерах (охлаждают, осушают или увлаж-
няют).
Если устройство кондиционирования воздуха для большинства
помещений определяют климатическими условиями района строи-
тельства, то во всех случаях весьма желательно для помещений
центрального щита управления воздух кондиционировать. Это
можно объяснить тем, что помещения щитов, как правило, распо-
лагают внутри здания и они не имеют окон для интенсивного
проветривания, а установленное оборудование выделяет значи-
тельное количество тепла и тем самым создаются тяжелые условия
труда для дежурного персонала.
Кондиционирование воздуха может осуществляться автоном-
ными установками с полной рециркуляцией воздуха, работающими
параллельно с приточной вентиляцией, которая подает свежий
воздух. Если невозможно устроить кондиционирование для поме-
щений щита, то следует предусматривать самостоятельную си-
стему приточной вентиляции.
На рис. 2. 19 показано устройство специальной вентиляции
типового исследовательского реактора номинальной мощностью
2000 кет (ИРТ-2000). Реактор ИРТ-2000 — гетерогенный реактор
бассейного типа, заполненный водой (дистиллятом), высота актив-
ной зоны 500 мм. Стенки бассейна и слой воды над активной
зоной служат защитой персонала от излучений. В качестве то-
плива применяют уран-238, обогащенный 10% урана-235. Реактор
работает на медленных (тепловых) нейтронах. Замедлителем и
теплоносителем служит дистиллированная вода, материал отра-
жателя — графит. Твэлы представляют собой стержни диаметром
10 мм, собираемые в кассеты. Всего размещается в реакторе
48 кассет. Активную зону пронизывают семь каналов для стержней
регулирования и защиты (поглотители излишних нейтронов).
В массивных стенах, ограждающих реактор, размещены шахты-
хранилища отработанных твэлов, шахта для хранения облученных
образцов, «грязного» инструмента и т. д. (сухая сборка), горячая
камера, каналы нейтронных пучков, выводимых для проведения
различных исследований, а также воздуховоды специальной
вентиляции, которые выполнены из нержавеющей стали. Возду-
ховоды, проложенные вне реактора, изготавливают из черной стали
с окраской снаружи и изнутри перхлорвиниловым лаком по
грунту. Объемы воздуха, удаляемого в специальную вентиляцию,
определены из условия создания скорости в открываемых прое-
мах и в отверстиях шиберов каналов для нейтронных пучков
и равны 3 м!сек. Производительность системы специальной вен-
тиляции около 5500—6000 м?1ч.
Некоторые сведения из практики работы
вентиляции. Эксплуатация в течение нескольких лет ядер-
ного реактора ИРТ-2000 показала достаточную эффективность
работы специальной вентиляции. Дозиметрические измерения воз-
духа в зале реактора и других технологических помещениях
58
казывают, что при нормальной работе реактора воздух этих
П°мещений не содержит радиоактивных веществ выше ПДК.
П Активность воздуха специальной вентиляции в различных
очках по замерам на одной действующей установке при рабочей
Рис. 2. 19. Устройство специ-
альной вентиляции типового ре-
актора ИРТ-2000:
1 — воздуховод от надреакторного
пространства; 2 — воздуховод от
шахты-хранилища облученных об-
разцов; 3 — надреакторное про-
странство; 4 — воздуховод от шахты
хранилища отработанных твэлов;
5 — воздуховод от горячей камеры;
6 — воздуховод от каналов нейтрон-
ных пучков; 7 — насосная первого
контура; 8 — шахта хранилища;
9 — горячая камера; 10—сухая сбор-
ка; 11 — каналы нейтронных пуч-
ков; 12 — активная зона.
мощности реактора 1500 кет составляет: от надреакторного
пространства 8-10~10,'от каналов нейтронных пучков 230-10"10;
от шахт-хранилищ и от горячей камеры 4-10“10 кюри/л.
Средняя активность воздуха на выбросе равна 2-\®~*кюри/л.
При производительности специальной вентиляции 5500 м?/ч
суммарный выброс радиоактивных веществ
5500* 1000-2* 10"8 = 0,11 кюри/ч.
59
При рабочей мощности реактора 1000 кет суммарный выброс
уменьшается до 0,03 кюри/ч.
Измерение периодов полураспада и сопоставление данных
по активности воздуха (увеличение активности воздуха с ростом
мощности, низкий коэффициент очистки на фильтрах и т. д.)
показывают, что активность выбрасываемого воздуха обуслов-
лена главным образом активацией аргона воздуха, удаляемого
от каналов вывода нейтронных пучков. Это позволяет сделать
вывод, что излишнее увеличение объема воздуха, удаляемого от
каналов пучков, будет приводить к росту радиоактивных выбросов
в атмосферу.
Установленные для очистки воздуха тканевые фильтры меня-
лись из-за забивки их пылью в течение двухлетней эксплуатации
один раз, фильтры-поглотители за это время не менялись ни одного
раза.
§ 2. 11. ВЕНТИЛЯЦИЯ УСКОРИТЕЛЕЙ
Введение. При ускорении элементарных частиц им сооб-
щают энергию, достаточную для изменения структуры ядер
атомов, с которыми эти частицы могут столкнуться. Так как
расстояния между ядрами по сравнению с их собственными раз-
мерами чрезвычайно велики \ то для бомбардировки ядер тре-
буется очень интенсивный поток заряженных частиц, из которых
достигает цели лишь незначительная часть.
Чтобы получить интенсивные пучки элементарных частиц,
обладающих большой скоростью, необходимо применять сложную
Аппаратуру, основными частями которой являются ускоритель-
ные трубки с глубоким вакуумом, генераторы высокого напряже-
ния, питающие ускорительные трубки, магниты, которые задают
определенное направление ускоренным частицам, и выпрямитель-
ные устройства для питания магнитов постоянным электрическим
током. Заряженные частицы, испускаемые каким-либо источником
в одном конце ускорительной трубки, под действием электриче-
ского поля получают огромные ускорения и двигаются по трубке.
Ускоренные частицы специальным магнитом выводятся из трубки
и направляются для бомбардировки различных веществ, нанесен-
ных на специальные мишени. В результате бомбардировки на
мишенях получаются новые радиоактивные изотопы. Скорость
частиц, полученная в ускорителе, зависит от разности потенциа-
лов на концах трубки.
Ускорители делят: 1) по конструкции на линейные (движение
ускоренных частиц по прямой), циклотроны (движение частиц
по раскручивающейся спирали); синхротроны и бетатроны (дви-
жение частиц по спирали с небольшим шагом в пределах кольцевой
дорожки); 2) по типу заряженных частиц: для электронов, прото-
1 Например, расстояние от ядра водорода до его собственного электрона
в 101в раз больше радиуса самого ядра.
60
дейтронов, а-частиц и для других частиц, имеющих электри-
Н°^кие заряды; 3) по энергии заряженных частиц.
46 Диапазон энергии заряженных частиц на различных уско-
ителях колеблется в очень широком пределе от десятков миллио-
нов До десятков миллиардов электронвольт. Ускорители в основ-
ном используют для научно-исследовательских целей, однако
последнее время они стали находить применение также и в меди-
цине. Как правило их размещают в специально предназначенных
для этого зданиях, а в некоторых случаях — в общих зданиях,
но в отдельной изолированной части.
Рабочий зал ускорительной установки.
При работе ускорительной установки происходит: выделение
тепла от оборудования и коммуникаций (магнитов, радиоаппара-
туры, электрокабелей, трубопроводов дистиллята для охлаждения
магнитов и т. д.); активация веществ, находящихся в воздухе,
от воздействия прямого пучка ускоренных веществ (наведенная
радиоактивность) и образование озона и окислов азота в резуль-
тате ионизации воздуха.
Определить расчетом количественный и качественный состав
радиоактивных изотопов, образовавшихся в результате наведенной
активности, очень затруднительно, да это по существу и не тре-
буется. Дело в том, что период полураспада радиоактивных изо-
топов невелик и достаточно 10—15 мин для их полного распада
и потери радиоактивности. А так как во время работы установки
персонал не входит в рабочее помещение и ему разрешается туда
входить после остановки ускорителя лишь через некоторое время,
то это и позволяет не учитывать при расчете воздухообменов
вещества с наведенной активностью. Обычно объем вентиляцион-
ного воздуха определяют по расчету на удаление теплоизбытков.
Однако воздухообмены не должны быть ниже минимальных зна-
чений, указанных в табл. 2. 2.
Таблица 2. 2
Минимальная кратность воздухообменов
Объем помещения, м3 Кратность воздухообме- нов 1 крат/ч Объем помещения, л<3 Кратность воздухообме- нов 1 крат/ч
От 100 до 500 10 От 1000 ДО 5000 2
От 500 до 1000 5 Более 5000 1,5
Чтобы обеспечить для создания нормальных метеорологиче-
ских условий необходимые воздухообмены, устраивают приточно-
вытяжную вентиляцию с механическим побуждением. Для того
чтобы уменьшить значение наведенной активности, подаваемый
риточной вентиляцией воздух необходимо обязательно очищать
т пыли на фильтрах. Удаляемый из помещений воздух можно
61
выбрасывать в атмосферу, не очищая через шахты над перекры-
тием здания. Высота шахт должна быть не менее 4 м выше конька
кровли самого высокого здания в радиусе 50 м.
Так как для вентиляции помещения рабочего зала ускорителя
использовать аэрации невозможно (рабочие залы не имеют окон-
ных проемов, и, кроме того, приточный воздух очищают от пыли),
объем вентиляционного воздуха рассчитывают на удаление тепло-
избытков в летний период года. Температура воздуха в помещении
в это время может быть принята не более чем на 7° С выше наруж-
ной. Поскольку во время работы ускорителя персонал в помещении
находиться не может, а вещества с наведенной радиоактивностью
короткоживущие, для мощных ускорительных установок с боль-
шими тепловыделениями экономически целесообразно для холод-
ного периода года применять частичную рециркуляцию воздуха.
Минимальный объем наружного воздуха при частичной рецирку-
ляции не должен быть меньше, чем это указано в табл. 2. 2. При-
менение рециркуляции воздуха в каждом отдельном случае должно
быть согласовано с санитарной инспекцией.
Объем наружного воздуха, подаваемого системой с частичной
рециркуляцией, переменный: минимальный при расчетной тем-
пературе холодного периода года и максимальный при расчетной
вентиляционной температуре летнего периода, когда подают
только наружный воздух. В случае, если в холодный период года
теплоизбытки недостаточны для подогрева минимального объема
наружного воздуха, его сначала несколько подогревают в кало-
риферах и затем уже смешивают с рециркуляционным. Коли-
чество отдаваемого калорифером тепла определяют из уравнения
теплового баланса
QT + QK = 0,24L (tB - Q Y)
(QT 4- QK = L (tB - /„) у),
откуда
QK = 0,24Ly (/B — /H) — QT ккал/ч
- Ly (tB — tH) — QT кдж/ч),
где QT — теплоизбытки, ккал/ч {кдж/ч]\ QK— количество тепла,
отдаваемое калорифером, ккал/ч {кдж/ч]\ 0,24 — теплоемкость
воздуха, ккал/кг-°C (в системе СИ теплоемкость воздуха
1,0 кдж/кг-°С)\ L — объем наружного воздуха, м3/ч; /в— вну-
тренняя температура в помещении, °C; /„ — наружная темпера-
тура, °C.
Зная QK, можно определить температуру воздуха, до которой
нужно подогреть в калориферах наружный воздух:
= £0,24у +
0к Ту" + ’
62
Пример. Дано теплоизбыткн QT = 8-Ю5 ккал/ч, /н — —26° С, /ь = 18° С,
_’[Кб ^3* Требуется определить температуру, до которой нужно подогреть
V — орИферах наружный воздух. Находим по табл. 2. 2, что для помещений объе-
в калор минимальный воздухообмен должен быть не менее 1,5 крат/ч. Следо-
м°^льн°, объем наружного воздуха составит L — 105-1,5 = 1,5-105 м3/ч.
В Определим
4 __ Qk । f _______ 0,24Ду (/в /н) QT (
к~ 0,24Ду t 0,24£у
I / — / _ / __ Qt ! / _ / _ Qt _
+ 'н - 'в 'н 0>24£у I 4i - t* 0.24Д у -
Кроме общеобменной санитарной вентиляции в рабочем зале
ускорителя предусматривают еще технологическую вентиляцию
для охлаждения различной тепловыделяющей аппаратуры, за-
ключенной в специальные шкафы, в целях локализации избы-
точного тепла непосредственно у мест их выделения. Объем охлаж-
дающего воздуха определяется исходя из максимальной темпера-
туры, допустимой для нормальной работы аппаратуры. Эту тем-
пературу выбирают технологи в зависимости от назначения
аппаратуры и приборов. В большинстве случаев температура
в шкафах допускается в 50—60° С и выше. Из-за более высокой
температуры отходящего из шкафов воздуха объем его, рассчи-
танный на удаление избыточного тепла, становится значительно
меньше, чем при удалении теплоизбытков воздухом общеобмен-
ной вентиляции.
Принципиальную схему технологической вентиляции можно
выполнить в различных вариантах:
1. Приточный воздух подают в помещение, а удаляют его через
шкафы вентилятором, одновременно обслуживающим все или
несколько шкафов.
2. Приточный воздух подают в помещение и удаляют через
шкафы вентилятором, обслуживающим только один шкаф.
3. Приточный воздух подают непосредственно в шкаф и уда-
ляют из него по варианту 1 или 2.
4. Приточный воздух подают в шкаф, а удаляют через помеще-
ние общеобменной вентиляцией.
Последняя схема экономически нецелесообразна, так как тем-
пература выходящего из шкафа воздуха не должна быть выше
температуры, допускаемой для помещений, а это потребует уве-
личения объема воздуха для охлаждения аппаратуры. Наиболее
часто применяют схемы технологической вентиляции по вариан-
ам * и 2 как наиболее простые в конструктивном отношении.
Шкафы к системам вентиляции присоединяют через специально
Редусмотренные на них патрубки с дроссель-клапанами или
и ерами для регулирования объема воздуха. Тепловыделение,
63
объемы воздуха для охлаждения, а также гидравлическое сопро-
тивление внутренних воздушных трактов определяют конструк-
торы, разрабатывающие конструкцию шкафов.
Одна из возможных принципиальных схем общеобменной венти-
ляции рабочего зала-ускорителя с частичной рециркуляцией воз-
духа и ее связь с технологической системой показаны на рис. 2. 20.
План
По А~А
Наружный
йоздух
т т т т т
т т г т т
Рис. 2. 20. Принципиальная схема вен-
тиляции с частичной рециркуляцией
для рабочего зала ускорителя на 50—
70-109 эв:
Р — регулятор расхода; Т — датчик темпе-
ратуры; М — исполнительный механизм;
--------------- линия связи исполнительного механизма с измерительным прибором
(датчиком);----линия связи измерительного прибора со щитом управления;
1 — вытяжная труба; 2 — вентиляционная станция; 3 — фильтры; 4 — калориферы;
5 — шкафы резонаторов; 6 — вентилятор для охлаждения воздуха; 7 — фундаменты
магнита; 8 — магнит; 9 — приточный канал; 10 — вытяжной канал; 11 — эксперимен-
тальный зал; 12 — вентиляторные установки.
На щит
управлен
2
Приточный воздух, рассчитанный на поглощение теплоиз-
бытков в теплый период года, подают в рабочий зал ускорителя.
В холодный период года подается смесь наружного и рециркуля-
ционного воздуха. Объем смешанного воздуха равен объему воз-
духа, рассчитанного по теплому периоду года. В зависимости от
наружной температуры и величины тепловыделений меняется
соотношение объемов рециркуляционного и наружного воздуха.
64
q и объемы постоянно находятся в таком соотношении друг
^«пугу, при котором температура смеси будет достаточной для
К ддержания в помещении заданной температуры.
п ^Представленная схема легко поддается автоматическому управ-
ению. Установленный в помещении датчик температуры Т
передает сигнал на привод смесительного клапана При пони-
жении температуры помещения ниже заданной открывается кла-
пан на рециркуляционном воздухе и одновременно прикрывается
клапан на воздуховоде к вытяжной трубе. При повышении тем-
пературы в помещении происходит обратное действие клапанов.
Конечное положение клапана на воздуховоде к вытяжной трубе,
когда он максимально закрыт, должно обеспечивать удаление того
минимального объема воздуха, которое указано в табл. 2. 2.
Это положение контролируют с помощью регулятора расхода
воздуха Р1-
Если при сохранении минимального объема удаляемого воз-
духа, а следовательно, и подаваемого наружного температура
в помещении будет ниже заданной, исполнительным механиз-
мом М2 включается калориферная установка. Регуляторы рас-
хода воздуха Р2 и Рз следят за тем, чтобы объем подаваемого и
удаляемого воздуха был постоянным.
Во избежание перетекания в соседние, более чистые помещения
воздуха, загрязненного при работе ускорителя короткоживу-
щими радиоактивными веществами с наведенной активностью,
необходимо в рабочем зале поддерживать некоторое разрежение
за счет преобладания вытяжки над притоком или в соседних,
более чистых помещениях нужно предусматривать подпор за
счет преобладания в них притока над вытяжкой.
Экспериментальный зал и помещение ин-
жекторов. Санитарная вентиляция экспериментального зала
и помещения инжекторов в основном аналогична системе венти-
ляции рабочего зала ускорителя. При расчете необходимо также
учитывать тепловыделение. Однако устройство рециркуляции
воздуха для экспериментального зала не делают.
Помещения генераторов. Генераторы можно раз-
мещать в общем здании с ускорителями или в отдельно стоящем
здании. Последние называются энергокорпусами. В отделениях
генераторов и в энергокорпусах производственными вредностями
являются тепловыделения от генераторов. Вентиляцию, как
правило, рассчитывают таким образом, чтобы внутри помещения
поддерживать температуру, обеспечивающую нормальную работу
оборудования.
В зависимости от местных условий система вентиляции может
ыть как с механическим, так и с естественным побуждением,
холодное время года подаваемый в помещение воздух смешивают
с РециРкУляционным до температуры 5—10° С. В теплый период
ода в тех случаях, когда это экономически обосновано, может быть
редусмотрено охлаждение воздуха по адиабатическому циклу
5 В. М. Крупчатников 65
в промывных камерах, т. е. с использованием рециркуляционной
воды.
Процедурные. При ускорителях, предназначенных для
медицинских целей, предусматривают процедурные комнаты.
В этих помещениях кратность воздухообмена должна быть равна
десяти за 1 ч. В лабораторных помещениях, где производят работы
с радиоактивными веществами, вентиляцию устраивают в соот-
ветствии с санитарными правилами [2].
§ 2. 12. ВЫБОР МЕСТА ДЛЯ ФИЛЬТРОВ
В СИСТЕМАХ МЕСТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Воздух, удаляемый из шкафов, боксов, камер и других укры-
тий, должен подвергаться перед выбросом в атмосферу тщательной
очистке на эффективных фильтрах (см. гл. 3). Фильтры для
очистки вентиляционного воздуха из лабораторий, учреждений,
предприятий II и III категории можно не ставить, если его актив-
ность при выбросе на основании расчетных или практических
данных не превышает предельно допустимую концентрацию для
атмосферного воздуха санитарно-защитной зоны. Их можно уста-
навливать или непосредственно у мест образования аэрозолей
и газов (индивидуальная установка), или на сборном участке
вентиляционного воздуховода в специально отведенном помещении
(центральная установка). Оба эти способа имеют свои преиму-
щества и свои недостатки. Устанавливая фильтры в непосредствен-
ной близости от укрытий, имеем то преимущество, что вентиля-
ционные воздуховоды будут в минимальной степени подвержены
загрязнению радиоактивными аэрозолями. Кроме того, при инди-
видуальной установке фильтров значительно увеличивается сопро-
тивление местных участков, а следовательно, повышается гидра-
влическая устойчивость всей системы и создаются условия для
лучшей расчетной увязки вентиляционной сети.
Однако индивидуальная установка фильтров в меньшей степени
обеспечивает радиационную безопасность персонала при смене
отработанных фильтров и может привести к дополнительному
загрязнению помещения радиоактивными веществами. При цен-
тральной установке фильтров работы по смене отработанных
грязных фильтров гораздо проще герметизировать и механизиро-
вать. Поэтому в каждом отдельном случае, зависящем от кон-
кретных условий (габариты фильтров, необходимость устройства
биологической защиты фильтров, наличие производственных пло-
щадей и т. д.), решается вопрос о способе установки фильтров.
§ 2. 13. КОМПОНОВКА СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ
В лабораториях, предприятиях и других учреждениях, где
для работы с радиоактивными веществами отводят только часть
помещения, необходимо предусмотреть самостоятельные приточ-
66
ю и вытяжную системы вентиляции. Число вытяжных систем
^помещениях, где работают с радиоактивными веществами в от-
впытом виде, должно быть минимальным. Устраивать индиви-
КВальные вытяжные системы как местной, так и общеобменной
ентиляции нельзя рекомендовать из-за опасности опрокидыва-
ния тяги, если будет остановлена работа вентилятора в одной
из систем при нормальной работе всех других систем.
Для вентиляционных систем, которые обслуживают укрытия,
предназначенные для работ I класса, должны быть предусмотрены
два вентилятора, из которых один является рабочим и другой —
резервным. Резервный вентилятор устанавливают для поддержа-
ния разрежения или вентиляции в укрытиях как во время техно-
логических процессов, так и во время перерывов. Вентиляция
должна работать круглые сутки. В нерабочие смены производи-
тельность резервного вентилятора должна быть не менее V3 от
объема удаляемого воздуха при нормальной работе. Обычно для
большей надежности рабочий и резервный вентиляторы уста-
навливают одинаковыми, чтобы они могли в любое время заменить
друг Друга. Производительность вентиляторов в нерабочие смены
для сокращения расхода электроэнергии можно уменьшить, при-
меняя многоскоростные электродвигатели. Это достигается изме-
нением числа оборотов двигателя.
В отдельных особо ответственных системах вентиляции даже
ее кратковременная остановка недопустима, так как возможно
загрязнение помещений радиоактивными веществами высокой ра-
диотоксичности. В таких системах необходимо предусматривать
двойное питание электроэнергией от двух различных подстанций
и автоматическое включение резервного вентилятора при оста-
новке рабочего. Вытяжные вентиляторы, обслуживающие вытяж-
ные шкафы, боксы и камеры, устанавливают в отдельных помеще-
ниях. Эти помещения при работах I класса относятся к грязным
и входят в состав II зоны, т. е. при строительстве помещения не-
обходимо отделывать в соответствии с требованиями, предъяв-
ляемыми к помещениям данной категории. Персонал, обслужи-
вающий вентиляционную камеру, при выходе должен проходить
обработку в санпропускниках.
Для контроля за работой вентиляторов предусматривают
систему сигнализации. Сигнальные лампы размещают в помеще-
ниях III зоны. Пуск и остановка электродвигателя вентилятора
должны быть как местные, так и дистанционные от пускателей,
установленных в III зоне.
Если вентиляционные камеры размещены на чердаке, то они
Должны быть изолированы от других чистых помещений и иметь
отдельный вход. Строительные ограждения камеры позволяют
роизводить дезактивацию. Приточные камеры необходимо рас-
полагать с наветренной стороны. Места выброса вентиляции
Должны быть максимально отделены от тех мест, где забирают
стыи воздух. Расстояние между ними не должно быть менее
5’ 67
20 м по горизонтали. Вход в приточные камеры должен быть
предусмотрен только из помещения III зоны или снаружи здания.
Приточный воздух в здание и помещения поступает по подшив-
ным или металлическим коробам и по каналам, предусмотренным
в строительных конструкциях. Участки магистральных приточ-
ных воздуховодов не прокладывают по грязным помещениям
II и III зоны, а по чистым помещениям III зоны нельзя прокла-
дывать вытяжные магистральные воздуховоды. Приточные воз-
духоводы не следует размещать в подпольных каналах, особенно
под помещениями I и II зон, так как опасно, что в них будет попа-
дать загрязненная вода при мытье помещений и реагенты при
аварийных разливах.
§ 2. 14. ВЫБОР ЧИСЛА ВЫТЯЖНЫХ СИСТЕМ
При работе с радиоактивными веществами необходимо в поме-
щениях предусмотреть наименьшее число вытяжных систем как
местных, так и общеобменных. Чем их меньше, тем меньше опас-
ность, что тяга может быть опрокинута, если будет остановлен
вентилятор. Это особенно опасно в системах местной вентиляции,
так как может привести к «вытеканию» радиоактивных веществ
из укрытия и создать серьезную опасность для персонала. Там,
где это допустимо по санитарным технологическим и гидравличе-
ским требованиям, необходимо предусмотреть одну систему обще-
обменной вентиляции и одну систему местной вентиляции, даже
в тех случаях, когда по экономическим показателям, может,
было бы более целесообразно принять несколько систем. В слу-
чае присоединения укрытий к местной системе вентиляции сле-
дует учитывать их гидравлическую характеристику. Герметичные
укрытия типа боксов и камер, в которых можно поддерживать
разрежение, нельзя объединять одним общим вентилятором с та-
кими, например, укрытиями, как вытяжные шкафы. Нежелательно
присоединять к одному вентилятору укрытия, имеющие местные
фильтры, и укрытия без фильтров. В отдельных случаях их можно
объединить, но предварительно нужно все укрытия с повышенным
сопротивлением сгруппировать и установить для них дополни-
тельный вентилятор, работающий последовательно с общим вен-
тилятором.
При укрупнении систем сети сборных воздуховодов имеют
значительную протяженность, что требует особо тщательного
гидравлического расчета и увязки всех ответвлений. С точки зре-
ния экономии средств на изготовление воздуховодов наиболее
целесообразно большую часть располагаемого давления расходо-
вать в головных сборных участках и меньшую часть — в от-
ветвлениях.
Такие сети воздуховодов, несмотря на меньшую стоимость,
имеют ряд недостатков: 1) значительные отклонения расчетных
значений расходов воздуха в ответвлениях даже при сравнительно
68
больших неувязках при использовании располагаемого давле-
Нв • 2) нарушения гидравлического режима сети в случае при-
нИЯ’иненИя к ней во время эксплуатации объекта новых дополни-
С°льных ответвлений, приводящих к снижению объемов удаляе-
тег0 воздуха в существующих ответвлениях. Здесь следует доба-
вь что не всегда можно точно рассчитать потерю давления на
оеодоление сопротивления сети. Чем больше скорость, тем зна-
чительнее может быть ошибка и действительное распределение
давлений в большей степени отличается от расчетного.
Д Указанных недостатков можно избежать, если выполнить
сборный воздуховод в виде коллектора; скорость воздуха в нем
должна быть небольшая — 4—5 мкек,. При такой скорости воз-
духа сопротивление коллектора длиною несколько десятков
метров колеблется в пределах 5—10 кгс/м\ поэтому все ответвле-
ния находятся в более или менее одинаковых условиях. Наоборот,
сопротивление местных ответвлений принимают повышенным
50__70 кгс!м\ т. е. в несколько раз больше, чем сопротивление
сборного коллектора. При наличии местных фильтров, установлен-
ных на ответвлениях к укрытиям, давление 50—70 кгс!м? пол-
ностью используют для преодоления сопротивления фильтров.
В местных системах, где не установлены индивидуальные фильтры,
а также в общеобменных системах перед присоединением их к кол-
лекторам следует ставить для увеличения сопротивления ответ-
влений дроссельные шайбы х.
Можно утверждать, что возможные ошибки при расчете сопро-
тивления воздуховодов не приведут к заметным осложнениям,
так как наибольшую часть давления расходуют на фильтры или
дроссельные шайбы, сопротивление которых можно весьма точно
определить. Для обеспечения гидравлической устойчивости вполне
достаточно иметь отношение сопротивления ответвления к сопро-
тивлению сборного коллектора равным 8—12. При таких отно-
шениях сопротивлений разница объемов воздуха в ответвлениях,
расположенных в начале и конце коллектора, находится в преде-
лах 5—10%. Для большей надежности, учитывая подсосы воздуха
в коллекторе, следует при подборе вентилятора увеличивать рас-
четный объем воздуха на 10—15% в зависимости от протяженно-
сти. Кроме перечисленных достоинств систем коллекторного типа
следует отметить еще одно, которое имеет существенное значение
при работах с радиоактивными веществами.
Как правило, во всех вентиляционных системах необходимо
проводить до сдачи в эксплуатацию регулировочные работы для
Достижения проектных объемов воздуха на каждом участке
системы. Однако очень часто наладочно-регулировочные работы
роводят после того, как система вентиляции уже эксплуати-
руется в условиях действующего производства. Проводить
тиляциРнСЧеТ дР0ССельных шайб приведен в учебниках и справочниках по вен-
69
регулировку вентиляции хотя бы после кратковременной ее ра-
боты в помещении с радиоактивными веществами уже невозможно,
во всяком случае это значительно затруднено. Поэтому систему
вентиляции конструируют так, чтобы регулировочно-наладочные
работы максимально упрощались.
Принципиальные схемы коллекторного типа показаны на
рис. 2. 21.
/ 2
J \
А А А А А А
Рис. 2. 21. Принципиальная схема системы коллекторного
типа:
а — с местными фильтрами; б—общеобменной и местной вентиля-
ции без местных фильтров: 1 — бокс или камера; 2 — фильтр;
3 — коллектор; 4 — транзитный участок; 5 — дроссельная шайба.
Участки сети с постоянным расчетным расходом воздуха
называют транзитными участками. Для вытяжной системы это
будет участок от места присоединения ближайшего к вентиля-
тору ответвления до выхлопа в атмосферу; для приточных си-
стем — участок от места забора до ближайшего к вентилятору
ответвления. На транзитных участках тратится остальное давле-
ние, развиваемое вентилятором.
§ 2. 15. ОЧИСТКА ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА
Приточный воздух очищают в случаях, когда наружный воздух
загрязнен токсичными веществами или содержит пыль минераль-
ного происхождения в количествах, больших, чем это допускается
по санитарным нормам; в рабочих помещениях существуют усло-
вия для возникновения наведенной активности (помещения реак-
70
физические залы ускорителей и т. д.); запыленность воздуха
Т°жет затруднить технологический процесс и ухудшить качество
М° дукции, и вытяжной воздух очищают с помощью фильтров
ПР кой очистки малой пылеемкости (при очистке приточного воз-
Т°ха увеличивается срок службы вытяжных фильтров, см. гл. 3).
№ фильтры для очистки приточного воздуха, как правило,
станавливают в приточной камере и очищают весь воздух, пода-
ваемый приточной системой. Однако в некоторых случаях бывает
телесообразно применять местную установку фильтров, например,
если технологические процессы, предъявляющие жесткие тре-
бования к чистоте воздуха, ограничены локальными участками.
Местные фильтры также можно использовать на герметичных
укрытиях типа боксов или камер. Это способствует поступлению
в укрытия обеспыленного воздуха и одновременно поддерживает
в них более стабильным заданное разрежение. Производительность
фильтров подбирают таким образом, чтобы их сопротивление при
необходимой производительности по воздуху равнялось разреже-
нию в камере (или боксе), а помещения гарантируются от попада-
ния радиоактивных веществ через воздушный тракт. Поэтому
местные приточные фильтры имеют преимущество перед клапанами
избыточного давления, которые устанавливают на герметичных
укрытиях.
Приточный воздух можно очищать с помощью фильтров
различных типов: масляных, бумажных и т. д. При жестких
требованиях к чистоте воздуха в помещениях или в случае опа-
сения, что приточный воздух может быть загрязнен радиоактив-
ными веществами, применяют двухступенчатую очистку. Первая
ступень — грубая очистка. Для этого устанавливают масляные,
бумажные и им подобные фильтры. Во второй ступени применяют
фильтры с тканью ФПП.
Местная очистка приточного воздуха, поступающего в герме-
тичные укрытия, также может быть двухступенчатой или
одноступенчатой. При одноступенчатой фильтрации применяют
фильтры тонкой очистки.
§ 2. 16. МЕТОД ПОДСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ,
ПОСТУПАЮЩИХ В ВОЗДУХ МЕСТНОЙ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Подсчитать, какое количество радиоактивных веществ по-
ступит в воздух при выполнении той или иной технологической
операции, является практически нерешимой задачей. Однако для
проектирования инженерных сооружений по охране атмосферного
воздуха такие сведения необходимо иметь. В практике проектиро-
ания, чтобы определить количество поступающих в воздух радио-
ктивных веществ, используют данные материальных балансов,
орые получены при изучении аналогичных процессов. Мате-
РколЛЬНЫе балансы дают возможность сопоставлением весовых
ичеств веществ, израсходованных и содержащихся в конечном
71
продукте, определить потери этого вещества в технологическом
процессе. Общие потери слагаются из потерь в воздух и из потерь,
попадающих в отходы. Принято считать, если нет точных данных,
что потери в воздух и потери с отходящими растворами делятся
поровну.
Потери в лабораториях, где проводят работы с радиоактивными
веществами, ориентировочно можно определить в размере 4%,
из них 2% поступают в воздух и 2% уходят в растворы. Для
горячих лабораторий, т. е. для лабораторий, где обрабатывают
радиоактивные вещества в больших количествах, потери в воздух
составляют при сыпучих и летучих материалах — 1%, для мало-
летучих и растворов — 0,1 %.
При закрытых источниках радиоактивные вещества поступать
в воздух не должны. При расчете учитывают только аварийный
случай, когда может разбиться какая-либо ампула, содержащая
радиоактивное вещество. Количество радиоактивных поступле-
ний в этом случае принимают по аналогии с открытыми источни-
ками, т. е. 1% для сыпучих и летучих материалов и 0,1% для
малолетучих и растворов.
Пример. В технологической операции участвует радиоактивный фосфор-32-
Количество вещества, расходуемого за 6 ч (1 смена), равно 100 мкюри.
Принимая величину потерь, равную 2%, находим, что в среднем за 1 ч в воз-
дух поступает фосфора-32
100-2 HQQ /
1UQ 6 = 0,33 мкюри/ч.
Так как работы с радиоактивными веществами производят
в надежных укрытиях, которые исключают их попадание в рабо-
чие помещения, все выделения радиоактивных веществ будут
удалены с воздухом местной вентиляционной системой. Такой
метод определения количества радиоактивных веществ, поступаю-
щих в вентиляционную систему, хотя и является приближенным,
но все же позволяет дать санитарную оценку вентиляционным
выбросам и всему зданию в целом и принять данные, полученные
при расчете, исходя из материального баланса для проектиро-
вания.
§ 2. 17. АВАРИЙНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
В тех случаях, когда есть опасность увеличения выделения
вредных веществ в воздух помещений при авариях или наруше-
ниях технологических процессов, устраивают аварийную венти-
ляцию. Объем удаляемого воздуха определяют, исходя из 5—10-
кратного обмена в 1 ч.
Аварийная вентиляция работает кратковременно, и поэтому
объем дополнительной вытяжки притоком не компенсируют.
При работах с радиоактивными веществами также может быть
«аварийное» (увеличенное) выделение радиоактивных аэрозолей,
что происходит, например, в том случае, когда разбирают обору-
72
дание для ремонта или при вынужденной разгерметизации его.
л°нако снижать концентрацию радиоактивных аэрозолей кратко-
именным увеличением объема вентиляционного воздуха трудно,
выбрасываемый воздух при наличии в нем повышенных концен-
паций радиоактивных аэрозолей должен очищаться, а это ведет
Т увеличению производительности установок по очистке воздуха,
что вызывает значительное удорожание стоимости очистных
устройств. Поэтому более целесообразным
следует признать при-
Рис. 2. 22. Фильтро-вентиляционный передвижной агрегат:
1 — патрубок для входа воздуха; 2 — фильтр для очистки воздуха; 3 — пускатель
электродвигателя; 4 — вентилятор; 5 — электродвигатель; 6 — тележка; 7 — патрубок
для выхода воздуха.
менение передвижных рециркуляционно-фильтровальных агре-
гатов (рис. 2. 22). Такой агрегат размещают на тележке и устанав-
ливают в том помещении, где в этом появилась необходимость.
Загрязненный воздух очищают на фильтре тонкой очистки и снова
подают в рабочее помещение. Агрегат работает до тех пор, пока
концентрация радиоактивных аэрозолей не будет снижена до
начального уровня.
Рециркуляционно-фильтровальные агрегаты не дают эффекта,
если в воздухе содержатся газообразные и легковозгоняющиеся
вещества: иод, полоний и т. д.
§ 2. 18. ПРОКЛАДКА И МАТЕРИАЛЫ ВОЗДУХОВОДОВ
Прокладка воздуховодов
Если по воздуховодам протекает воздух, содержащий у-актив-
ные аэрозоли, они с течением времени могут сами стать источни-
ками ионизирующего излучения за счет осевших на внутренних
оверхностях аэрозолей. В этом случае при прокладке воздухово-
пеп А0ЛЖны быть предусмотрены меры, защищающие рабочий
мож°На^ °Т воздеяствия у-излучения. Биологическая защита
ет быть осуществлена устройством специальных экранов,
73
применением соответствующей толщины стенок каналов и размеще-
нием воздуховодов в строительных конструкциях либо в подзем-
ных каналах.
В воздуховодах местной вентиляции, которые требуют периоди-
ческой дезактивации, предусматривают соответствующие люки
и дренажи для удаления дезактивирующих растворов. Воздухо-
воды прокладывают с уклонами, и они должны иметь сборники для
приема отработанных грязных растворов. Воздуховоды, которые
прокладывают открыто в помещениях, должны быть доступны
для мытья и уборки внешней поверхности.
Материалы для изготовления воздуховодов
вытяжных систем
Общие сведения. Воздуховоды вытяжных вентиля-
ционных систем необходимо изготавливать из материалов, стойких
против разрушения от воздействия химических соединений,
которые присутствуют в удаляемом воздухе. При работах с радио-
активными веществами даже в том случае, когда при нормальной
эксплуатации системы вентиляции в удаляемом воздухе отсут-
ствуют агрессивные примеси, материал воздуховодов позволяет
производить дезактивацию внутренних поверхностей растворами,
в состав которых входят различные агрессивные компоненты
(кислоты, щелочи и т. д.). Выбор соответствующих материалов
обычно затруднен, если в воздухе присутствуют смеси различных
агрессивных веществ; материалы, стойкие по отношению к одним
веществам, разрушаются от воздействия других.
Кроме химической стойкости материалы вытяжных воздухо-
водов должны также обладать радиационной стойкостью, т. е.
не терять своих механических свойств (прочность, эластичность
и т. д.) от действия ионизирующих излучений радиоактивных
веществ. Другим условием, которому должны отвечать материалы
вентиляционных воздуховодов, является гладкость поверхности
с малой сорбционной способностью. Для изготовления воздухо-
водов можно также применять и материалы химически нестойкие,
такие, например, как черная сталь, кирпич, бетон, но с обязатель-
ным устройством защитных покрытий.
Металлические воздуховоды. Толщину ме-
талла, применяемую для воздуховода, можно ориентировочно
определять по табл. 2. 3.
Нержавеющая сталь является прекрасным материалом для
воздуховодов и обладает высокой стойкостью при наличии в воз-
духе окислов азота, паров азотной и других кислот, но она не-
стойка против паров соляной и плавиковой кислот.
Винипласт. Винипласт — это химическое соединение,
полученное в результате термической обработки перхлорвини-
ловой смолы совместно со стабилизаторами и другими добавками.
Его выпускают в виде листов толщиною от 2 до 20 мм, труб,
прутков и стержней. Удельный вес винипласта 1,38—1,43 г!см?.
74
(Ьфициент теплопроводности винипласта очень низкий —
13^ккал/м-град-ч. Винипластовые листы очень удобны для изго-
0 ления вентиляционных воздуховодов как прямоугольного,
Т°к и круглого сечения. Винипласт хорошо поддается механиче-
Та й обработке и сварке. Для сварки используют винипластовые
сК° диаметром 4 мм, разогретые горячим воздухом до темпе-
патуры около 200° С.
Ра1 Таблица 2. 3
Толщина металлических воздуховодов
Диаметр воздуховода, мм
Толщина
листа, мм
Нержавеющая сталь
От 100 до 660 включительно
От 775 до 1100 »
Свыше 1100 до 1540 »
Листовой алюминий
От 100 до 495 включительно
От 545 до 1100 »
Свыше 1100 до 1540 »
Черная сталь
с химической защитой
От 100 до 660 включительно
От 775 до 1100 »
Свыше 1100 до 1540 »
1,0
1,5
2,0
1,5
2,0
3,0
1,0
1,5
2,0
Для сварки применяют специальные пистолеты, к которым
подсоединен' шланг с сжатым воздухом, который нагревают от
проволочного электронагревателя, вмонтированного в сварочный
пистолет.
При изготовлении круглых воздуховодов винипластовые листы
нагревают примерно до температуры 60° С. Размягченным листам
на болванках нужного диаметра придают требуемую форму, кото-
рая при остывании сохраняется. Швы между листами заваривают.
Секции воздуховодов и фасонные части соединяют на фланцах.
Толщина стенки воздуховодов приведена в табл. 2. 4.
Винипласт имеет очень гладкую поверхность, удобную для
ЕКТИ?ации- О** стоек в Щелочных и солевых растворах (до
40/о-ной концентрации), практически не подвержен действию
почти всех кислот (в том числе плавиковой и соляной), за исклю-
чением сильных окислителей, например концентрированной
(выше 40%) азотной кислоты, олеума и других. Винипласт не-
растворим в органических веществах, за исключением ароматиче-
ких и хлорированных углеводородов.
Несмотря на высокие антикоррозийные свойства, гладкую
стаеРХН°СТЬ И Х0Р0ШИВ внешний вид, винипласт имеет ряд недо-
тков, ограничивающих его применение. К числу их относятся
75
Таблица 2. 4
Толщина стенок винипластовых воздуховодов и деталей
жесткости к ним [4]
Воздуховоды Толщина листа вини- пласта, мм Детали жесткости Расстояние между опорами, м
круглого сечения диаметром, мм прямоуголь- ного сече- ния пери- метром, мм Наименование Расстояние между деталями, мм
До 300 1—2 Соединитель- 700—840 1,3—1,7
ная муфта
301—600 — 2 То же 700—840 1,3—1,7
601—900 — 3 » 700—840 1,3—1,7
901—1200 — 4 » 1300—1700 1,7—2,0
1201 — 1500 — 5 » 1300—1700 1,7—2,0
— До 1000 1—2 Уголок 700—840 1,3—1,7
— До 2000 2 30X30X5 1300—1700 1,3—1,7
— До 3000 3 из винипласта 1300—1700 1,3—1,7
— До 4000 4 То же 1300—1700 1,7—2,0
— До 5000 5 » 1300—1700 1,7—2,0
— До 6000 6 » 1300—1700 1,7—2,0
Примечания. 1. Толщина соединительных муфт та же, что и воздуховодов.
2. При толщине листов начиная с 2 мм необходимо, кроме приклеивания, края
соединительной муфты сварить с листом воздуховода.
3. Заранее заготовленную муфту приклеивают клеем марки ПХС-10Д.
относительно невысокая механическая прочность (хрупкость)
и температурный предел 04-40° С.
Пластикат рецептуры 57—40. Пластикат 57—40
может быть применен для защиты стенок вентиляционных кана-
лов, выполненных из бетона, кирпича и других строительных
материалов, его особенностями являются наличие в его составе
компонентов, образующих на поверхности самопроизвольно вы-
потевающий слой, препятствующий поглощению агрессивных
сред, и относительно высокая радиационная стойкость.
Пластикат 57—40 выпускают в виде листов толщиною 2—3 мм
и в виде рулонов при толщине от 0,2 до 0,7 мм. Удельный вес пла-
стиката равен 1,3—1,4 г!см\ Верхний температурный предел
пластиката составляет 60—70° С.
Он стоек против таких химических реагентов, как 35%-ная
соляная кислота, до 70° С; 90%-ная кислота серная — до 40° С;
сернистый ангидрид — до 70° С; 35%-ная кислота азотная —
до 20° С (относительно стоек); 40%-ный едкий натр—до 60° С;
100%-ная кислота уксусная — до 40° С (относительно стоек);
100%-ная кислота фосфорная — до 60° С; 35%-ная кислота хро-
мовая — до 60° С (относительно стоек).
Пластикат 57—40 относительно легко дезактивируется.
Листы пластиката соединяют сваркой в струе горячего воздуха,
для чего применяют прутки из материала той же рецептуры.
Прутки укладывают между листами и разогревают горячим воз-
76
духом
ления,
края
ние
или
Разогретый до температуры, близкой к температуре плав-
пруток вдавливают в паз между листами пластиката,
которых также разогреты до такой же температуры. Крепле-
пластиката к стенкам канала производят при помощи клея
специальными крепежными приспособлениями. Дополнитель-
нее приспособления применяют для прикрепления пластиката
^вертикальным стенкам и к потолку каналов.
К При обкладке пластикатом различных поверхностей места
перегибов должны быть нагреты до температуры 70—80° С во
избежание образования трещин в защитном покрытии при по-
следующей эксплуатации.
Перхлорвиниловые лаки. Одним из видов надеж-
ной защиты стальных воздуховодов от химической коррозии
является покрытие внутренних поверхностей перхлорвиниловыми
лакокрасочными материалами. Эти материалы — растворы пер-
хлорвиниловой смолы в летучих органических растворителях
с добавлением пластификаторов и пигментов, обладают высо-
кими антикоррозийными свойствами. Надежность перхлорвини-
лового покрытия зависит в значительной степени от качества
подготовки поверхностей и соблюдения температурных и влаж-
ностных режимов при производстве работ по окраске. Техноло-
гический процесс окраски состоит из подготовки поверхности,
нанесения грунта, эмали и лака [5].
Поверхность стальных воздуховодов, подлежащих защите
перхлорвиниловыми лаками, должна быть тщательно очищена
от ржавчины, окалины и других загрязнений, для этого обычно
используют пескоструйные аппараты. Если имеются жировые
загрязнения, необходимо до пескоструйной обработки протереть
поверхности ветошью или кистями, смоченными растворителями
(бензином, уайт-спиритом и т. д.). Производить обезжиривание
керосином или скипидаром не следует, так как они оставляют на
поверхности масляные пятна.
Грунт, эмали и лаки наносят механизированным способом при
помощи краскораспылителя. При небольших поверхностях по-
крытие выполняют кистями. Для лучшего сцепления лакокра-
сочных материалов с металлической поверхностью перед грунтов-
кой рекомендуют на окрашиваемые поверхности наносить глифта-
девый грунт 138 (ГОСТ 4056—48). Число слоев грунта, эмали
и лака зависит от качественного и количественного состава газо-
воздушной смеси и должно быть указано в проекте. Определить
число слоев можно, пользуясь табл. 2. 5.
Работы по покрытию перхлорвиниловыми лаками сопро-
вождаются выделением в воздух пожароопасных паров раство-
рителей. В этих помещениях нельзя курить, разводить огонь,
роизводить сварочные и другие работы, при которых возможно
обхРаЗОВаНИе ИСКР и возникновение пламени. В помещениях не-
ние°ДИМ0 пРеДУсмотреть вентиляцию, обеспечивающую разбавле-
паров растворителей до допустимых по санитарным правилам
77
Таблица 2. 5
Примерные рекомендации защитных покрытий на основе
лакокрасочных перхлорвиниловых материалов
Газо-воздушный состав Рекомендуемое покрытие Коли- чество слоев
НС1, SO2, Cl2, N2O, HF и дру- Грунт ХСГ-26 или ВХГМ 2
гие при температуре до 50° С Эмаль ХСЭ-23 или ХСЭ-26 2
Лак ХСЛ 2
То же, газы повышенной кон- Грунт ХСГ или ВХГМ 2
центрации Эмали ХСЭ-26 или ХСЭ-23 3
Лак ХСЛ 3
концентраций. Вентиляторы и электродвигатели применяют во
взрывобезопасном исполнении и устанавливают в отдельном поме-
щении. При окрасках внутренних поверхностей магистральных
вентиляционных каналов в собранном виде маляры должны рабо-
тать в противогазах с принудительной подачей воздуха.
Мастика-битуминоль [6]. Мастика-битуминоль —
твердая черная масса. Ее можно получить при смешивании
в определенных соотношениях расплавленных битумов (марка V,
ГОСТ 1544—52) и рубранса, продукта переработки нефти
(ГОСТ 781—51), или каменноугольного пека (ГОСТ 1038—41), или
других битуминозных вяжущих с различного рода минеральными,
пылевидными наполнителями: кислотоупорным цементом, диато-
митом, тальком, мариилитом и асбестом (табл. 2. 6).
Таблица 2. 6
Состав мастик-битуминоль
Марка мастики Состав мастики в весовых частях
рубранс i битум марки V каменно- угольный пек пылевид- ный напол- нитель асбест VI сорта
Р-1 100 100 5
Р-2 100 — — 80 5
Р-3 100 — — 60 5
К-1 — — 100 200 5
Н-1 — 100 — 100 5
Н-2 — 100 — 80 5
Битуминоль в виде мастики наносят шпатлем на поверхность,
подлежащую защите. Эта операция очень трудоемкая. Битуминоль
сравнительно долго сохраняет свои защитные свойства, если его
нанести на совершенно сухую поверхность.
Эпоксидные лаки. Эпоксидные лаки представляют
собою раствор эпоксидной смолы в органическом растворителе
78
добавлением пластификаторов, наполнителя и отвердителя.
Чпоксидные смолы — это продукт конденсации эпи- или дихлор-
з дойна и двух- или полиатомного фенола.
ГИ В настоящее время эпоксидные покрытия находят применение
ля защиты от коррозии коммуникаций, оборудования и-строи-
тельно-монтажных конструкций. Эпоксидные лаки применяют
также для защиты отдельных элементов вентиляционных систем,
как металлических, так и выполненных из других строительных
материалов.
Эпоксидные лаки в отвержденном состоянии обладают хоро-
шей адгезией (сцеплением), эластичностью, температуроустой-
чивостью и стойкостью к химическому воздействию ряда агрес-
сивных веществ.
Эпоксидные лаки обладают высокой устойчивостью к воз-
действию радиоактивных излучений, а также низкими сорбци-
онными и высокими десорбционными свойствами. Защитные
качества эпоксидных лаков не меняются при обработке их раство-
рами, применяемыми для дезактивации. В условиях производства
строительно-монтажных работ следует применять отвердители,
позволяющие получать покрытия холодного отверждения, на-
пример полиамины.
Защитное покрытие состоит из трех основных слоев: подгото-
вительного, основного и покровного. Рецептура этих слоев раз-
личная и принимается по специальной инструкции. Эпоксидные
составы наносят в виде пленок толщиною 0,08—0,1 мм за один
слой покрытия. Для надежной защиты от воздействия агрессивных
сред поверхность покрывают слоем толщиною 0,3—0,5 мм.
Эпоксидные лаки наносят краскораспылителями или кистями
при температуре окружающего воздуха 15—25° С. Эпоксидные
составы приготовляют в изолированном отапливаемом помещении
(температура не ниже +10° С), оборудованном приточно-вытяж-
ной вентиляцией.
Для изготовления стальных воздуховодов, подлежащих хи-
мической защите, применяют более толстые листы, так как возду-
ховоды из тонких листов при незначительных механических
воздействиях подвержены деформации, а это вызывает нарушение
защитного покрытия. Воздуховоды покрывают пластикатами,
лаками, смолами и т. д. лишь после того, как произведена кон-
трольная сборка «на сухую» всех элементов системы. После
этого систему воздуховодов разбирают и затем на все элементы
?е нан°сят покрытие. Это вызвано тем, что никакая «подгонка»
\подрезка, подварка участков воздуховодов, покрытых химиче-
к°и защитой) не допускается.
Материалы для изготовления воздуховодов приточных систем
не матеРиалам приточных воздуховодов особых требований
любьП₽еДЪЯВЛЯЮТ* ^ля их изготовления можно использовать
материалы, применяемые в системах вентиляции общего
79
назначения. Обязательным лишь является то условие, чтобы
внешнюю поверхность отделать сравнительно гладко и допускать
удобную и качественную уборку пыли и мытье.
Герметизация воздуховодов
В зданиях, где работают с радиоактивными веществами,
важное значение имеет герметизация воздуховодов вытяжных
систем. Малейшие неплотности в напорных участках вентиля-
ционных систем приводят к выбиванию воздуха через них и за-
грязнению помещений радиоактивными веществами. Неплотности
во всасывающих участках систем создают условия для бесполез-
ного подсоса воздуха, что уменьшает его скорость в проемах
Рис. 2. 23. Уплотнение фланцевых соединений воздуховодов:
1 — уголок; 2 — прокладка из мягкой резины диаметром 12 мм', 3 — болт с гайкой;
4—шайба; 5 — кольцо по диаметру фланца (О) из проволоки диаметром 5 мм.
местных укрытий и снижает заданное разрежение для герметич-
ных боксов и камер. От этого, с одной стороны, растет опасность
выбивания радиоактивных аэрозолей и газов из-под укрытий
в рабочие помещения, а с другой стороны, сокращается срок
службы дорогих фильтров для очистки воздуха. Наибольшую
опасность в этом отношении создают фланцевые соединения и
места установки запорной и регулирующей арматуры. Поэтому
системы местной вентиляции перед сдачей в эксплуатацию про-
веряют на герметичность в соответствии с техническими усло-
виями, которые обязательно должны быть оговорены в проектах.
В качестве уплотняющего материала, обеспечивающего до-
статочно надежное уплотнение (рис. 2. 23), может быть применена
прокладка между фланцами из круглой мягкой резины или рези-
новых шлангов.
80
§ 2. 19. КОНСТРУКЦИЯ КЛАПАНОВ
В системах вентиляции при работах с радиоактивными веще-
Твами широко применяют дроссель-клапаны с повышенной
епметичностью. Дроссель-клапан с сальниковым уплотнением
мест прохода оси клапана через стенку воздуховода показан
на рис. 2. 24. Такие клапаны устанавливают с той целью, чтобы
Рис. 2. 24. Дроссель-клапан сальниковый:
1 — корпус клапана; 2— полотно клапана; 3 — ось;
4 — сальник; 5 — фиксатор; 6 —рукоятка.
исключить возможность выбивания загрязненного воздуха в по-
мещения, если не надо обеспечивать герметичного отключения
участков системы. Материал дроссель-клапанов выбирают в за-
висимости от состава газо-воздушной смеси.
Одна из конструкций герметичных клапанов, наиболее часто
применяемая в системах вентиляции, приведена на рис. 2. 25.
g
В. М. Крупчатников 81
Клапаны изготовляют как с ручным, так и с электрическим
приводом. Последние устанавливают в вентиляционных системах
с дистанционным и автоматическим управлением.
Кроме клапанов, указанных в табл. 2. 7, выпускают герметич-
ные клапаны, рассчитанные на более высокие статические давле-
ния и герметичные клапаны во взрывобезопасном исполнении.
Перечень клапанов специального назначения приведен в прило-
жении III.
Рис. 2. 25. Клапаны герметичные:
а — с электроприводом; б — с ручным приводом.
Таблица основных
размеров:
Dy Размеры, мм
л 1 Б1 В | D
200 466 | 1681 225 | 250
300 530 228 1 1 225 1 36
400 | 586 | 288 210 1 480
500 | 630 | 358 | 240 | 580
600 | 685 | 408 | 250 | 680
800 | 855 | 533 | 294 | 920
1000 I 965 I 643 I 294 11130
Если в воздухе имеются агрессивные примеси, клапаны должны
быть покрыты соответствующей химической защитой. При расчетах
сети вентиляции следует помнить, что герметичные клапаны имеют
повышенную гидравлическую характеристику.
В системах приточной вентиляции запорные и регулирующие
клапаны применяют аналогичной конструкции, как и для систем
общего назначения.
82
Таблица 2. 7
Техническая характеристика герметичных клапанов
Условный диаметр Dy, мм Рабочее давление, кгс/см* । Максимально кратковременное допускаемое давление на тарель- клапане, кгс/смг Тип привода Вес клапана с приводом, кг Характеристика привода
150 0,1 1,0 Ручной 6 —
200 0,1 1,0 » 15,5 —
0,1 1,0 Электропривод типа А 54,5 Электродвигатель Ф Т-010/2, N = 0,1 кет, п = 2700 об/мин, U = 220—380 в
300 0,1 1,0 Ручной 27 —
0,1 1,0 Электропривод типа А 64 Электродвигатель Ф Т-010/2, N = 0,1 кет, п = 2700 об/мин, U = 220—380 в
400 0,1 1,0 Ручной 37 —
0,1 1,0 Электропривод типа А 75 Электродвигатель ФТ-010/2, W =0,1 кет, п =2700 об/мин, U = 220—380 в
500 0,1 1,0 Ручной 54^ —
0,1 1,0 Электропривод типа А 93 Электродвигатель ФТ-010/2,. N =0,1 кет, п =2700 об/мин, U = 220—380 в
600 0,1 1,0 Ручной Электропривод типа А 65 108 Электродвигатель ФТ-010/2, N =0,1 кет, п =2700 об/мин, U = 220—380 в
800 0,1 1,0 Ручной Электропривод типа А 115 165 ' Электродвигатель ФТ-010/2, N =0,1 кет, п =2700 об/мин, U = 220—380 в
1000 0,1 1,0 Ручной Электропривод типа А 175 214 Электродвигатель ФТ-010/2, /V =0,1 кет, п =2700 об/мин, U = 220—380 в
6*
63
§ 2. 20. СИСТЕМА МЕСТНОЙ ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
(ПОДАЧА ВОЗДУХА К ПНЕВМОКОСТЮМАМ)
Введение. Системой местной приточной вентиляции будем
называть систему подачи чистого воздуха непосредственно к орга-
нам дыхания людей, одетых в специальные пневмокостюмы —
скафандры или шлемы. Воздух подают к пневмокостюмам и шле-
мам, чтобы предохранить персонал, временно находящийся в по-
мещениях грязных зон, от опасности внутреннего облучения.
Пневмокостюмы имеют с задней стороны штуцер для присоедине-
ния к воздушной линии. Объем воздуха, подаваемого на каждый
пневмокостюм, принимают 15—20 лт3/ч и для шлема — 15 ти3/ч.
Температура подаваемого воздуха не должна быть выше 35° С
и не ниже температуры окружающего воздуха более чем на
5-10° С.
Давление воздуха при выходе в скафандр или шлем не должно
превышать 20 кгс/м2 (200 нЛи2). Система местной приточной венти-
ляции состоит из гибких шлангов, присоединительного штуцера,
воздухораспределительных коллекторов, запорно-регулирующей
арматуры, воздушной сети, воздушной машины.
Гибкие шланги. Воздух подают с помощью шлангов
типа КШ-20 (кислородный шланг диаметром 20 лии). Длину
шланга, которая позволяет нормально работать персоналу, при-
нимают равной 15—20 м. Скорость воздуха в шланге при подаче
20 м‘л/ч составляет около 18 м/сек. Большие скорость воздуха и про-
тяженность шланга требуют в точке присоединения шланга к кол-
лектору поддерживать давление 450—500 кгс/м2 (4500—5000 н/м2).
Чтобы грязный воздух не попадал в шланг, при переходе рабочего
с одного места на другое на открытый конец шланга надевают спе-
циальный колпачок.
Присоединительные штуцеры. Присоедини-
тельные штуцеры должны быть так сконструированы, чтобы можно
было их быстро и легко присоединять. Одна из возможных кон-
струкций присоединительного штуцера с шаровым клапаном при-
ведена на рис. 2. 26. Конец шланга при такой конструкции имеет
специальный наконечник, с помощью которого при подключении
шланга открывают проход воздуху. Такая конструкция клапана,
с одной стороны, позволяет экономить воздух и устанавливать
воздуходувные машины меньшей производительности, но с дру-
гой стороны, прекращение выхода воздуха приводит к загрязне-
нию выходного отверстия штуцера. Поэтому целесообразно их
держать постоянно открытыми, а шланги присоединять при по-
мощи накидных гаек.
Для большей надежности предохранения выходного отверстия
штуцера от загрязнения коллекторы можно располагать в шкафах,
где создают избыточное давление за счет подачи чистого воздуха.
Воздухораспределительные коллекторы.
В том случае, когда число присоединительных штуцеров на
84
Рис. 2. 26. Установка для подачи чистого воздуха
к скафандрам:
1 — приточная камера; 2—вентилятор с электродвигате-
лем; 3 — фильтр тонкой очистки; 4— клапан для подачи
воздуха; 5 — коллектор; 6 — газодувка РГН; 7—возду-
ховод; 8 — калорифер; 9 — фильтр; 10 — муфта кла-
пана; 11 — корпус; 12 — шарик; 13 — гайка накидная;
14 — присоединительный штуцер.
Таблица 2.8
Потеря давления на трение при у = 1,2 кг/м*
Диаметр трубы, мм Площадь сечения 10~4, м* Коэффици- ент трения Л при k=0,2 мм Потеря давления (кгс/м*) и скорость воздуха (м/сек) при объеме воздуха, м*/ч
Dyc Dbh 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
7,7 30,5 69,0
25 27 5,7 0,035 9,8 19,6 29,4 —
1,8 7,6 16,3 20,8 45,0 65 —
32 35,75 9,8 0,032 5,7 11,3 17,0 22,7 28,4 34,0 — — — — — — — — — — — — — —
0,8 3,3 7,4 12,1 20,4 29,4 40 52,5 —
40 41 13,2 0,031 4,2 8,4 12,6 16,8 21,0 25,2 29,4 33,6 — — — — — — — — — — — —
50 53 22 0,028 — 0,8 1,8 3,3 5,1 7,3 10,2 13,0 17,0 20,3 25,4 30,0 35 — — — — — — —
— 5,0 7,5 10,1 12,6 15,2 17,7 20,2 22,8 25,4 27,9 30,4 33 — — — — — — —
— — 0,4 0,6 1,0 1,5 2,0 2,6 3,3 4,0 4,9 5,8 6,8 7,9 9,0 10,2 11,7 13,1 14,7 16
76 70 38,4 0,022 — — 4,3 5,8 7,2 8,7 10,3 11,6 13,0 14,5 16,0 17,4 18,8 20,3 21,7 23,2 24,7 26,2 27,7 29,0
— — — — 0,4 0,6 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 2,4 2,8 3,3 ЗЛ 4,3 4,9 5,5 6,1 6,8
89 82,5 53,2 0,021 — — — — 5,2 6,2 7,2 8,3 9,4 10,4 11,4 12,4 13,5 14,6 15,6 16,6 17,7 18,8 19,8 20,8
— — — — — — 0,4 0,5 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,9 2,1 2,4 2,7 3,0 3,0
102 94,5, 69,5 0,020 — — — — — — 5,6 6,4 7,2 8,0 8,8 9,6 10,4 11,2 12,0 12,8 13,6 14,4 15,2 16,0
— — — — — — — 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,5 1,7 2,0
114 106 88 0,020 — — — — — — — 5,1 5,7 6,3 7,0 7,6 8,3 8,9 9,5 10,3 10,8 11,4 12,1 12,7
— — — — — — — — — 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
127 119 112 0,020 — — — — — — — — — 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0
— — — — — — — — — — — 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8
133 125 124 0,019 — — — — — — — — — — — 5,3 5,8 6,3 6,7 7,1 7,6 8,0 8,5 9,0
Примечание. В первой строчке потеря давления, во второй—скорости воздуха; X определена по формуле Никурадзе (см. §5. 13).
Таблица 2. 9
Значения гидравлической характеристики
Наименование местного сопротивления Дус. мм
25-32 10 50 и более
Тройник проходной H-Ln — 1,0 • —
Тройник поворотный (ответвление) / т 1 — 1,5 —
Тройник на противотоке УТ 4 ь 1 < — 3,0 —
Крестовина проходная — 2,0 —
Крестовина поворотная — 3,0 —
Вентиль обыкновенный 9 9 7
Вентиль с косым шпинделем 3 2,5 2
Кран проходной 2 2 —
Отвод под углом 90° и утка 1,0 1,0 0,5
Скоба 2 2 2
рмс = £ кгс/мг н/м^ .
87
рабочем месте больше одного, делают воздухораспределитель-
ные коллекторы. Для снижения давления при повышении его выше
допустимого на трубопроводе перед коллектором ставят вентили.
В зависимости от конкретных технологических условий и
оптимального радиуса действия одного шланга 15—20 м опре-
деляют количество штуцеров на коллекторе и число коллекторов.
Воздушная сеть. Воздух от воздуходувной машины
разводят по стальным водогазопроводным и бесшовным трубам,
собираемым на фитингах, фланцах или на сварке. Объем воздуха
определяют, исходя из требуемого объема на каждый штуцер
и числа одновременно работающих штуцеров.
Для запорной и частично регулирующей арматуры применяют
задвижки, вентили и т. д. Потерю давления на трение можно опре-
делять по табл. 2. 8, составленной применительно к системам
подачи воздуха. Для определения коэффициента местных сопро-
тивлений следует пользоваться табл. 2. 9.
Воздуходувные машины. Чтобы осуществить по-
дачу воздуха к скафандрам, пневмошлемам и т. д., необходимо
устанавливать воздуходувные машины с сравнительно малым
объемом подаваемого воздуха (100—1000 м3/ч) и сравнительно
большим развиваемым давлением (700—1000 кгс!м? и более).
Широкое применение в этих системах нашли воздуходувки
серии РГН (ротационная газодувка с непосредственным приводом).
Газодувки такого типа приведены на рис. 2. 27, а технические
характеристики даны в табл. 2. 10.
Воздуходувки РГН предназначены для перемещения неагрес-
сивных по отношению к чугуну и стали газов при температуре
не выше 80° С. Производительность газодувки и потребляемая
мощность при различных сопротивлениях сети вентиляции могут
быть найдены на рис. 2. 28.
Газодувка вместе с электродвигателем, соединенным с ней
при помощи муфты, смонтирована на общей фундаментной плите.
Рабочие органы ее, которые совершают только вращательные
движения, имеют относительно большие зазоры по отношению
друг к другу и к неподвижным стенкам корпуса и его крышкам,
за счет чего они работают без смазки, поэтому газ или воздух не
загрязняется маслом и продуктами износа деталей, что в системах
подачи воздуха непосредственно к органам дыхания имеет важное
значение. Воздуходувки, работающие в режиме значительного
вакуума, имеют некоторый подсос масла из кожуха шестерен
через места уплотнения валов.
Чтобы исключить превышение давления газа сверх предусмо-
тренного на нагнетательной полости корпуса (патрубке), устанав-
ливают предохранительно-перепускной клапан-байпас, через ко-
торый часть газа или воздуха сбрасывают обратно во всасывающую
полость.
При работе газодувки через байпас температура газа или воз-
духа повышается, поэтому длительная ее работа в таком режиме
88
L
M
L2 . L2 Для РГН-1200. РГН-3000
L2^ДляРГН-95, РГЦ-172,РГн-427
Рис. 2. 27. Газодувка РГН.
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ ГАЗОДУВОК
Тип | Размеры, лслс
1 L 1 Lt 1 L, L4 1 L, | 1 L. | Li | Н h J М
РГН-95А РГН-95Б РГН-172А РГН-172Б РГН-427А РГН-427Б РГН-1200А РГН-1200Б РГН-1200ВА РГН-1200ВБ РГН-3000А | РГН-3000Б ) 858 907 1024 1024 1363 1457 1650 1650 1888 1600 2150 690 766 860 860 1185 1185 1518 1475 1900 474 512 564 564 850 835 500 500 550 500 630 130 123 140 140 160 160 160 160 250 по 117 140 140 175 175 240 240 210 240 325 360 340 290 290 410 410 590 590 710 590 660 360 440 420 420 410 410 590 590 710 590 660 410 490 470 470 456 460 770 770 750 630 720 544 605 655 655 740 710 1030 1030 1030 1010 1100 242 303 320 320 420 340 490 490 510 490 615 341 341 388 388 295 293 702 702 702 702 807
Тип Размеры, мм
Mi Ма | М4 | Л46 1 Мл I Л4, I Л4в | D 1 D. I D. I D,
РГН-95А РГН-95Б РГН-172А РГН-172Б РГН-427А рГН;427Б РГН-1200А РГН-1200Б РГН-1200ВА РГН-1200ВБ РГН-3000А 1 РГН-ЗОООБ J 660 660 700 700 700 700 900 900 950 950 950 300 300 300 300 300 300 300 300 285 285 285 936 936 1150 1150 1400 1400 1700 1700 1750 1750 2400 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 600 600 600 600 600 600 1000 1000 1000 1000 1000 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 65 65 65 65 65 65 30 30 30 30 30 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 14 14 14 14 18 18 18 18 18 18 18 130 130 160 160 190 190 205 205 205 205 260 100 100 130 130 150 150 170 170 170 170 225 40 40 60 60 70 70 100 100 100 100 150
Таблица 2. 10
Технические характеристики низконапорных газодувок РГН
Газодувка Электродвигатель Вес агрегата, кг
Тип максимально допустимый на- пор, кгс/смг производитель- ность по возду- ху, ле*/ч ±10% номинальное число оборотов в 1 мин тип потребляемая мощность, кет номинальная мощность, кет число оборотов в 1 мин напряжение, в
РГН-95А 3000 60 1420 А-41-4 1,3 1,7 1420 220/380 151,0
РГН-95Б 3000 60 1420 КОМ 21-4 1,3 1.7 1420 380 184,0
РГН-172А 3000 120 1440 А-51-4 2,8 4,5 1440 220/380 256,0
РГН-172Б 3000 120 1440 КОМ 22-4 2,8 2,8 1440 380 232,0
РГН-427А 3000 250 970 А-61-6 4,15 7.0 970 220/380 442,0
РГН-427Б 3000 250 965 МА-142-2/6 4,15 5,5 965 380 478,0
РГН-1200А 3000 600 970 А-71-6 11,5 14.0 970 220/380 855,0
РГН-1200Б 3000 600 980 МА-144-1/6 11,5 16,5 980 380 860,0
РГН-1200ВА 5000 414 970 А-72-6 18 20 970 220/380 1058,0
РГН-1200В Б 5000 414 970 МА-145-1/6 18 25 970 380 1138,0
РГН-3000А 3000 1500 730 А-82-8 21,5 28 730 220/380 1332,0
РГН-3000Б 3000 1500 730 МА-145-2/6 21,5 25 720 380 1497,0
Примечания. 1. Газодувки могут работать также и на всасывание и созда-
вать максимальное разряжение 3000 кгс/м*.
2. Индекс В обозначает «водяное охлаждение».
3. Цифра, стоящая после букв, обозначает часовой объем в кубических метрах,
описываемый нижним рабочим поршнем при 1000 об}мин.
недопустима. В системах подачи воздуха к пневмокостюмам,
пневмошлемам и т. д. расход воздуха не является равномерным
и постоянным. В отдельные периоды он может совершенно пре-
кратиться, и продолжительность такого периода может быть зна-
чительной. Однако в целях безопасности газодувка должна ра-
ботать непрерывно. Чтобы избежать перегрева воздуха и, следо-
вательно, аварии с газодувкой, следует перепускной клапан
открыть в помещение, а отверстие на всасывающем патрубке,
предназначенное для присоединения байпаса, заглушить. Тогда
при увеличении давления чистый воздух будет выходить из си-
стемы и температура не будет повышаться (см. рис. 2. 26). Такой
прием нельзя применять для газодувок, перемещающих вредные
газы и загрязненный воздух. Охлаждение газодувок малой про-
изводительности (до РГН-427) и более крупных с давлением до
3000 кгс/м? воздушное, а для газодувок РГН-1200 и РГН-3000
с давлением свыше 3000 кгс/м? — водяное.
На схеме (см. рис. 2. 26) показан забор воздуха из воздухо-
вода общеобменной приточной вентиляции, что позволяет не
делать отдельных установок по очистке и подогреву воздуха
в зимнее время. Обязательным условием является установка
в вентиляционной системе фильтра тонкой очистки, например,
с тканью ФПП или аналогичного ему по степени очистки. Воздух
можно забирать как перед вентилятором (в области разрежения),
так и после вентиляторов (в зоне повышенного давления). На схеме
показан забор воздуха из нагнетательной части приточной системы,
90
РГН-95
РГН-172
РГН-427
п= 970 об/мин
200 250 300 350 L.n’/ч
2,5 3,5 4.5 5.5 Н,л5т
Рис. 2. 28. Зависимость производительности и потребляемой мощности
газодувок РГН от давления:
т. е. из зоны повышенного давления. Такой способ следует счи-
тать более целесообразным, так как газодувка полезно исполь-
зует давление, создаваемое вентилятором, и в случае аварийной
остановки газодувок воздух из грязных помещений не перетекает
в приточную вентиляцию.
Чтобы воздух в систему местной приточной вентиляции по-
давался бесперебойно, необходимо устанавливать две газодувки,
из которых одна рабочая и одна резервная. В ответственных
случаях резервные газодувки включаются автоматически, для
чего предусматривают соответствующую блокировку.
Рис. 2. 29. Переносная воздуходувка для пневмо костюмов:
1 — вентилятор; 2—патрубки подсоединительные; 3—футляр; 4 — элек-
тродвигатель АО-31 — 2, U = 220/380 в, W = 1,0 кет, п = 2850 об!мин.
В настоящее время Всесоюзная контора «Изотоп» поставляет
портативные переносные установки для обеспечения воздухом
четырех пневмокостюмов Л Г-4. Комплект установки состоит из
воздуходувки с электродвигателем, пусковых приспособлений,
четырех пневмокостюмов и шлангов. Всю установку размещают
в ящике-чемодане, имеющем примерные размеры 700 X 400 X
X 700 мм. Такая установка приведена на рис. 2. 29. Ее недо-
статок заключается в том, что в ней забор воздуха предусмотрен
непосредственно из помещения, а это не всегда возможно осуще-
ствить по санитарным правилам.
ГЛАВА 3
КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ФИЛЬТРОВ
для очистки ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ВЫБРОСОВ
§ 3. 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Радиоактивные вещества в вентиляционном воздухе могут
быть в виде аэрозолей и газов. Под аэрозолями понимают мелко-
дисперсные частицы твердых веществ или жидкости. Туманы и
дымы представляют собой также аэрозоли. По характеру проис-
хождения аэрозоли подразделяются на две группы: аэрозоли
конденсационного происхождения и аэрозоли механического про-
исхождения.
Вентиляционный воздух от аэрозолей очищают в основном
фильтрацией тканевыми, волокнистыми и зернистыми фильтрами.
Воздух от радиоактивных газов (кроме инертных) освобождают
фильтрами-поглотителями сорбционного типа. К инертным газам
относятся аргон-41, ксенон, криптон, которые при нормальных
условиях не вступают в химические реакции и не сорбируются.
§ 3. 2. ФИЛЬТРУЮЩИЕ ТКАНИ
В фильтрах для очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей
применяют различные фильтрующие материалы: стекловолокно
из ультратонких волокон (диаметр волокон 2—3 мк), картоны,
ткани и т. д. Особенно широкое применение нашли ткани марок
ФПП и ФПА. Фильтрующие ткани ФПП — слой ультратонких
волокон перхлорвинила, нанесенных на марлевую подложку.
Ткани ФПП гидрофобны (не смачиваются водой) и применяют их
при температурах не более 60° С. При более высоких температурах
(от 60 до 150° С) и при влажности не более 80% применяется
ткань ФПА. Она состоит из ультратонких волокон ацетилцеллю-
лозы и в отличие от ткани ФПП гидрофильна, чем и объясняется
ограничение влажности воздуха, подлежащего очистке на этой
ткани. Средний диаметр волокон у тканей ФПП составляет 1,5
и мк, а у ткани ФПА — 1,5 мк. В зависимости от диаметра
волокон ткани маркируются: ткань ФПП-15, ФПП-25 и ФПА-15
(Цифра, стоящая после названия ткани, показывает диаметр
в°локон в микронах, условно увеличенный в 10 раз).
93
Ткани ФПП стойки по отношению к кислотам и щелочам, но
нестойки против масел и органических растворителей (типа пласти-
фикаторов, хлорированных углеводородов и др.). Ткань ФПП-15
обладает меньшей забиваемостью, чем ткань ФПП-25, но несколько
худшими фильтрующими свойствами. Ткань ФПА стойка против
органических растворителей типа пластификаторов и масел, но не
стойка против кислот, щелочей, органических растворителей
типа дихлорэтана, ацетона и проч.
Применяя фильтрующие ткани типа ФПП для очистки воздуха,
содержащего пары кислот, необходимо помнить, что, несмотря на
стойкость основного фильтрующего слоя, марлевая подложка
под действием кислот разрушается. В этих случаях должны быть
приняты меры по нейтрализации газо-воздушной смеси либо заме-
нен материал подложки. Эти ткани отличаются не только толщиной
волокон, но и толщиной слоя: более толстые обладают лучшим
коэффициентом очистки и повышенным сопротивлением. Филь-
трующие ткани в зависимости от толщины слоя классифицируются
по их сопротивлению.
За такое сопротивление принимают сопротивление чистой
ткани в кгс!м? при скорости воздуха 1 см!сек, т. е. при удельной
нагрузке, равной 36 уи3/ч-Л12. Промышленностью выпускаются
ткани сопротивлением 1,5; 3,0; 4,0; 4,5 и 6,0 кгс!м^. Толщина
тканей различных сопротивлений приведена в табл. 3. 1.
Таблица 3. 1
Примерная толщина слоя тканей ФПП и ФПА
Марка ткани Пример- ная толщина, мм Коэффициент проскока т по масляно- му туману, % Марка ткани Пример- ная толщина, мм Коэффициент проскока т по масляно- му туману, %
ФПП-15—1,5 0,2 0,100 ФПП-25—3,0 0,4 0,010
ФПП-15—3,0 0,4 0,010 ФПП-25—6,0 0,8 0,005
ФПП-15—4,5 0,6 0,005 ФПА-15—4,0 0,6 0,050
ФПП-15—6,0 0,8 0,005 ФПА-15—6,0 0,8 0,005
Примечания. 1. Вторая цифра в обозначении марки ткани — сопротивле-
ние, кгс/м*.
2. Коэффициент проскока т приведен при испытании на масляном тумане при
удельных нагрузках 36—50 м3/ч*м*.
Коэффициентом проскока называют отношение количества
вещества в 1 м‘3 воздуха после фильтра к количеству этого же
вещества до фильтра и выражают его в процентах.
Пример. Содержание вещества в воздухе до фильтра составляет Сн =
= 100 мкюри/м3, а после фильтра Ск = 0,1 мкюри/м3. Следовательно, коэффи-
циент проскока для данной фильтрующей ткани
/ZI = W,100%=0’1%-
94
0з-за высокой фильтрующей способности тканей ФПП и ФПА
трЬ1 с их применением называют фильтрами тонкой очистки.
Фильтры с тканями ФПП также широко используют в установках
очистки воздуха от бактериальных загрязнений.
Дл фильтрующие ткани выпускаются в виде полотен размером
линой 1500—1600 мм и шириной — 650—670 мм.
Д Сопротивление чистой ткани при различных удельных на-
ГРУЗК ДР = pw кгс/м2
или
&Р = р— кгс/м2,
qi
где w — скорость воздуха, см/сек\ q — нагрузка на 1 м2 ткани,
х3/^; Я1 — стандартная удельная нагрузка (36 м3 на 1 м2 в 1 «/);
р — стандартное сопротивление, кгс/м2.
Прямая зависимость сопротивления ткани от скорости воздуха
объясняется ламинарным характером движения воздуха между
волокнами по каналам чрезвычайно малого сечения.
Пример. Определить сопротивление ткани ФПП-25—4,5 при нагрузке
100 м*/ч-м*.
Находим — = = 2,78
qv 36
(2,78 есть также и скорость воздуха, см!сек).
Сопротивление ткани будет
ДР = 4,5-2,78= 12,5 кгс/м*.
§ 3. 3. КОНСТРУКЦИЯ ФИЛЬТРОВ тонкой очистки
Наиболее оптимальная конструкция фильтров должна отве-
чать следующим основным требованиям: 1) наибольшей поверх-
ности фильтрации при наименьших габаритах; 2) минимальному
сопротивлению фильтра проходу воздуха; 3) возможности более
удобной и быстрой установки и смены фильтров и 4) надежной
герметичности групповой сборки отдельных фильтров.
Этим требованиям в наибольшей степени соответствуют рас-
пространенные в настоящее время фильтры рамочной конструкции.
Схема такого фильтра приведена на рис. 3. 1.
Фильтр собирают из П-образных рамок, причем закрытые
стороны рамок чередуются. Между рамками прокладывают филь-
трующую ткань. Так как при работе фильтра в полостях между
Рамками будет возникать разрежение, то для того, чтобы избежать
примыкания одного слоя ткани к другому, между ними устанав-
ливают «зигзагообразные» сепараторы. Со всех боковых сторон
собранные рамки закрывают листами. Материал рамок и боковых
листов может быть различный: дерево, винипласт, текстолит,
^люминий, нержавеющая сталь и т. д., его выбирают в зависимости
конкретных условий работы фильтра и от способа уничтожения
ли регенерации отработанных фильтров (§ 3. 12). Сепараторы,
95
как правило, изготавливают из тонколистового гофрированного
винипласта. Так как длина полотна ткани меньше, чем это тре-
буется для фильтра, ткань склеивают, как это показано на рис. 3. 1.
Ткань повышенного сопротивления можно заменить несколь-
кими слоями тканей более низкого сопротивления. Например,
ткань ФПП-15—6,0 может быть заменена двумя слоями ткани
ФПП-15—3,0, ткань ФПП-15 — 4,5 — одним слоем ткани
ФПП-15—3,0 и одним слоем ткани ФПП-15—1,5 и т. д. Многослой-
Рис. 3. 1. Схема рамочного фильтра:
а — склейка ткани при одном слое; б — при нескольких слоях:
1 — П-образная планка; 2 — кожух; 3 — ткань.
ные ткани за счет перекрывания стыков даже несколько улуч-
шают качество фильтрации. При замене однослойной ткани на
многослойные марлевую подложку сохраняют только по ходу
воздуха на первом слое. Марку ткани по сопротивлению выби-
рают в зависимости от назначения фильтра. При выборе ткани
можно пользоваться табл. 3. 2.
Под коэффициентом очистки т] фильтрующей ткани, фильтра
и всей установки в целом понимают отношение количества уловлен-
ного на фильтре вещества к количеству этого же вещества, по-
ступившего на фильтр:
Л =
бул *100 0.
боб /(Р
где бул — количество вещества, уловленного в фильтре; Go6 —
количество вещества, поступившего на фильтр; (Gyjl и Go6 прини-
мают в одних и тех же единицах).
Для сравнительной оценки качества различных фильтрующих
материалов и всей установки в целом более наглядно пользоваться
96
Таблица 3. 2
Выбор марки ткани и удельной нагрузки
в зависимости от назначения фильтров
Назначение фитльра Сопроти- вление Р, кгс/м2 Нагрузка по воз- духу. м9/ч-м2 Коэффи- циент очистки, %
Очистка технологических сдувок 6,0 До 72 99,99
Очистка вентиляционных выбро- 4,5 До 150 99,9
сов горячих камер
Очистка вентиляционных сд/Ьок 3,0 До 150 99,9
Очистка воздуха для приточной До 150
вентиляции 1,5-1,7 99
Примечание. Технологическими сдувками называют газовые
или воздушные выбросы от технологических аппаратов, в том числе и от
вакуум-насосов. Технологические сдувки содержат наибольшее количество
радиоактивных аэрозолей.
коэффициентом проскока. Коэффициент проскока может быть
выражен как
т = 100 — т]%.
Так как при санитарной очистке воздуха основной задачей
является не улавливание веществ на фильтрах с целью использо-
вания, а сокращение выброса их в атмосферу, то сравнение коэф-
фициентов проскока дает нам большее представление о качестве
(эффективности) фильтрующего материала и всей системы в целом,
чем сравнение коэффициентов очистки.
Если, например, сравнить между собою ткань ФПП-15—6,0
и ткань ФПП-15—1,5, то по коэффициенту очистки первая ткань
/gg g_gg\
лучше второй всего лишь на -——— • 100 1 %, т. е. по коэф-
фициентам очистки обе ткани почти одинаковы. Сравним их коэф-
фициенты проскока. Для тканей ФПП-15—6,0 коэффициент про-
скока составляет т = 100 — т] = 100 — 99,9 = 0,1 %. Для ткани
ФПП-15—1,5 т = 100 — 99 = 1%. Таким образом, коэффи-
циент проскока для ткани ФПП-15—1,5 выше коэффициента про-
скока ткани ФПП-15—6,0 в 10 раз. Следовательно, можно ска-
зать, что и фильтрующая способность ткани ФПП-15—1,5 ниже
фильтрующей способности ткани ФПП-15—6, 0 в 10 раз.
Одна из конструкций рамочного фильтра типа Д приведена
на рис. 3. 2. Каркас фильтра типа Д (планки, защитные листы
и т- Д-) изготавливают из дерева. Все деревянные элементы кре-
пят друг к другу гвоздями. К одной из открытых сторон фильтра
крепят фланец с резиновой прокладкой. Чтобы было удобно
фильтры Д-26 переносить, их снабжают ручками, складываю-
щимися заподлицо со стенками корпуса.
Фильтры могут быть применены как для индивидуальной уста-
новки, так и для групповой. Особое внимание следует обращать
? В. М. Крупчатников
97
на герметичность между тканью и конструктивными элемен-
тами. Наличие даже небольших неплотностей резко увеличивает
коэффициент проскока. Требование тщательной герметизации
предъявляют также и к сборке фильтров при групповой установке.
Габаритные размеры фильтров:
Тип фильтра Фильтрующая поверхность, м2 А В L т п Вес фильтра, кг
Д-5 6,1 320 636 370 20 28 13
Д-9 9 320 636 520 | 20 28 161
Д-15 15,1 355 636 750 | 20 28 24
Д-16 15,6 590 636 470 20 28 25
Д-26 26,3 590 636 750 | 20 28 зб
Рис. 3. 2. Конструкция рамочного фильтра тонкой очистки типа Д:
1 — прокладка; 2 — кожух; 3 — П-образная рамка; 4 — сепаратор; 5 — ткань ФПП.
§ 3. 4. СОПРОТИВЛЕНИЕ ФИЛЬТРОВ
Следует различать понятия «сопротивление фильтрующей
ткани» и «сопротивление фильтра».
Сопротивление фильтра значительно больше сопротивления
ткани за счет воздушных каналов. В общем виде
ДР = pw + awb кгс/м\
где р — стандартные сопротивления ткани, кгс/м2; а — коэффи-
циент, численно равный сопротивлению воздушных каналов при
стандартной удельной нагрузке (36 м3/ч-м2); b — показатель
зависимости сопротивления каналов от скорости воздуха. Вели-
чины а и Ь характеризуют конструкцию фильтра. Чем меньше
длина (глубина) рамочного фильтра и чем больше толщина пла-
нок, тем меньше будет значение а, а следовательно, и сопротивле-
ние всего фильтра. Однако при конструировании фильтров необ-
98
одимо учитывать не только его гидравлическую характеристику,
но и капитальные затраты на устройство всей фильтровальной
установки в целом. При меньшей длине фильтров и росте толщины
планок увеличиваются габариты фильтров по фронту, а это в свою
очередь потребует больших производственных площадей для их
размещения при групповой сборке.
Н Численные значения величин а и Ь находят экспериментально,
для чего достаточно подвергнуть испытанию несколько образцов
каждого типа и среднее значение их распространить на все фильтры
данного типа. Для однотипных по конструкции фильтров вели-
чины а и Ь должны быть одинаковыми для всех фильтров, имеющих
одну и ту же длину. Для фильтров типа Д величины а и Ь с до-
статочной для практических целей точностью можно принимать
в соответствии с табл. 3. 3.
Таблица 3. 3
Значения а и b для фильтров типа Д
Марка фильтра Длина фильтра, мм Начальная скорость в каналах фильтра при • удельной нагрузке 36 м3/ч-м2, м!сек а ь
д-6 370 0,73 1,0 1,40
Д-9 520 1,10 2,4 1,40
Д-15 750 1,65 3,8 1,54
Д-16 470 1,00 2,4 1,40
Д-26 750 1,65 3,8 1,54
Строго говоря, показатель степени Ь для одного и того же
фильтра не является постоянным. Дело в том, что сопротивление
на трение любого канала зависит от скорости. При турбулентном
движении сопротивление на трение есть функция от квадрата
скорости
Р = f (w2),
а при ламинарном — функция от скорости в первой степени
1р = f (w) ].
В нашем случае, при неизменном сечении каналов фильтров,
характер движения будет переменным. В начале канала оно может
быть турбулентным, а в конце — ламинарным. Граница перехода
турбулентного движения в ламинарное зависит от начальной
скорости. Чем выше начальная скорость, тем в большей части
длины канала движение будет турбулентным, а следовательно,
и показатель степени b будет больше.
Таким образом, можно сказать, что величина b несколько
зависит от удельной нагрузки на фильтрующую ткань.
Для ткани с сопротивлением 6,0 kzcIm? к значению сопротивле-
ния, полученного при использовании а и Ь по табл. 3. 3, следует
Рис. 3. 3. График для определения сопротивления каналов фильтров типа Д
при различных нагрузках:
1 — для фильтров Д-6, АР = 1,0иД»4; 2 — для фильтров Д-9 и Д-16, АР = 2,4иЗ»3’,
3 — для фильтров Д-15 и Д-26, АР = З.воА^4.
Пример. Определить сопротивление каналов фильтра Д-15 с тканью ФПП-15-4,5
при удельной нагрузке 110 м3/ч-м2.
Ход решения указан стрелками; Vn = 21,6 кгс/м2.
Пример 1. Определить сопротивление фильтра Д-16 с тканью ФПП-15—3,0
при удельной нагрузке 100 м3!ч*м2.
Сопротивление фильтра определяем по формуле
ДР = pw 4- awb.
п юо п_о .
Скорость w ~ = 2,78 см/сек.
100
Значения а и b находим по табл. 3. 3:
а = 2,4; Ъ = 1,4,
а ДР = 3,0-2,78+ 2,4-2,78м « 17,0 кгс/м*.
°Т ^Пример 2. Определить сопротивление фильтра Д-6 с тканью ФПП-15—6,0
при удельной нагрузке 150 ж3/ч-л<2. Находим скорость воздуха ш = -gg-»
4,2 см/сек. Из табл. 3. 3 а = 1,0, Ъ = 1,4. Тогда
ДР = 6,0-4,2 + 1,0-4,21л = 32,5 кгс1мА.
Для ткани с сопротивлением 6,0 кгс/м? вводим поправочный коэффициент 1,15,
фактическое сопротивление фильтра ДР = 32,5-1,15 = 37,375 кгс/м*.
Чтобы облегчить расчеты, приведем графики (рис. 3. 3) для
определения сопротивления каналов фильтра, т. е. величины awb.
При пользовании графиками также надо вводить поправочный
коэффициент 1,1—1,15 к общему сопротивлению фильтра с тканью,
имеющей сопротивление 6,0 кгс/м?.
§ 3. 5. ВЫБОР ФИЛЬТРОВ И РАСЧЕТ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
Фильтры Д-6 и Д-9 обычно устанавливают в случае, когда
требуемая площадь фильтрации может быть обеспечена одиноч-
ной установкой. Их используют также при местной установке
в непосредственной близости к укрытиям. В централизованных
установках отдают предпочтение фильтрам Д-15 и Д-16, реже
употребляют фильтры Д-26, так как их габарит и вес менее удобны
для эксплуатации. Фильтры Д-16 обладают меньшим сопротивле-
нием, чем фильтры Д-15, но для их установки требуется больше
места. На 1 л»2 площади по фронту можно разместить фильтрую-
щей поверхности при фильтрах:
Д’15 0,355-0,636 = 67 М* ’
Д’1® 0,59-0,636 = 41 ’5 М*
(в числителе указаны фильтрующие поверхности одного фильтра,
а в знаменателе — их сечения по фронту х).
Таким образом, при одной и той же площади фильтрации
для установки фильтров Д-16 требуется места почти на 50%
больше, чем при установке фильтров Д-15. Тот или иной тип
фильтра выбирают в зависимости от конкретных местных усло-
вий: располагаемого давления в системе вентиляции, наличия
необходимых площадей для размещения фильтров, способов
транспортировки фильтров после их смены, продолжительности
работы вентиляционных установок и т. д.
1 Сечение фильтра по фронту определено из таблицы к рис. 3. 2 как
произведение А на В.
101
Фильтрующая поверхность
где L — объем воздуха, подлежащего очистке, м3/ч\ q — нагрузка
на 1 nt2, принимаемая по табл. 3. 2 в зависимости от назначения
фильтров, м3/ч.
Пример. Определить площадь фильтрации и количество фильтров для
очистки вентиляционных выбросов в объеме 50 000 м3/ч при температуре 20° С.
По табл. 3. 2 находим, что для очистки вентиляционных выбросов рекомен-
дуется ткань со стандартным сопротивлением Р = 3,0 кгс/м2 с удельной нагрузкой
не более 150 м3/ч-м2. Так как температура очищаемого воздуха ниже 60° С, при-
нимаем ткань ФПП. Рассчитываем площадь фильтрации на максимально рекомен-
дуемую удельную нагрузку
Число фильтров модели Д-15
л 333
15,1 ~22'
Скорость фильтрации при этом будет
L ,пп 50000-100 . „ .
W Ля-3600 °° ^ 15,1-22-3600 ’2 см,сек-
Удобнее скорость фильтрации определять как частное от деления расчетной
нагрузки на стандартную
w = n = 4,2 см/сек.
OO.U
Сопротивление фильтров определяем по формуле
ДР = pw + а™Ь кгс/м2.
Для фильтров Д-15 а = 3,8, b = 1,54 (табл. 3. 3), откуда
ДР = 3,0-4,2 + 3.8-4.21-54 = 47,0 кгс/м2.
Подсчитаем площадь, занимаемую 22 фильтрами:
22*0,355’0,636 & 5,0 м2.
Если принять к установке фильтры Д-16, то их количество
333
п = *21-
Площадь по фронту они будут занимать
21-0,59-0,636 & 7,9 м2.
Сопротивление фильтров Д-16
ДР = 3-4,2+ 2.4-4.21'3 = 28,0 кгс/м2.
Таким образом, проигрываем на сопротивлении
47,0 — 28,0 = 19,0 кгс/м2,
но выигрываем в площади, необходимой для установки фильтров.
Для того чтобы сопротивление фильтров Д-15 было бы равно сопротивлению
фильтров Д-16, необходимо принимать более пониженную удельную нагрузку
и скорость фильтрации.
102
в данном случае сопротивление Р = 28 кгс/м2 будет при удельной нагрузке
q - 105 м3/ч-м2 и соответственно при скорости фильтрации w = =
= 2,92 см/сек
(ДР = 3,0-2,92 + З.в-г^г1’54 = 28,0 кгс/м2).
Общая фильтрующая поверхность всей установки
» 476 м2,
с 50 000
Г = П05“
а число фильтров
476
П~ 15,1
32.
Площадь по фронту
32-0,355-0,636 & 7,2 м2.
Следовательно, при одном и том же сопротивлении при установке фильтров
Д-16 потребуется больше площади, чем при установке фильтров Д-15:
<79-7Д-1М ~ 10%.
7,2
Сопротивление фильтров, которое было определено выше,
есть первоначальное сопротивление фильтров при чистой ткани.
По мере работы на фильтрующей ткани будет накапливаться оса-
док и пыль, присутствующая в воздухе помещений. Сопротивление
фильтра будет при этом расти, а пропускная способность фильтров
и вентиляционной системы падать. Поэтому при подборе венти-
лятора следует учитывать не первоначальные сопротивления
чистых фильтров, а конечные; принято считать конечным сопротив-
лением удвоенное первоначальное. В примере для подбора венти-
лятора сопротивление фильтров должно быть учтено в размере
28,0-2 = 56,0 кгс/м? — при фильтрах Д-16 = 150 м'Чч'М?')
и при фильтрах Д-15 с нагрузкой q = 105 м3/ч-м2.
Обычно площадь фильтрации рассчитывают, исходя из усло-
вия, что конечное сопротивление фильтров должно находиться
в пределах 60—70 кгс/м2.
Существенным недостатком тканевых фильтров тонкой очистки
является их сравнительно малая пылеемкость. Для тканей ФПП
и ФПА пылеемкость ограничивается в пределах 70—80 г/м?.
Приняв в среднем нормальное содержание 1 в воздухе помещений
0,5 мг/м3, можно вычислить время, через которое при непрерывной
фильтрации ткань получит полную порцию пыли 70—80 г/м?
при нагрузке q = 36 м3/ч-м2 или соответствующей скорости
фильтрации w — 1,0 см/сек.
Для расчета примем, что вся Пыль будет полностью уловлена
за время
. 80-1000 лл-п
' -- -364tf" = 4450 Ч-
Здесь имеют в виду не радиоактивную пыль, а обычную, которая находится
оздухе всех помещений, а также и в наружном.
103
Этот расчет показывает, что продолжительность нормальной
работы фильтров обратно пропорциональна воздушной нагрузке
или скорости фильтрации.
Возвращаясь к примеру, можно сказать, что при одинаковых
первоначальных сопротивлениях продолжительность работы
фильтров будет различной.
Для фильтров Д-15
4450 . -
“ 2,92 ' 540 Ч'
а для фильтров Д-16
4450 щ кп
t = 1050 ч,
где 2,92 и 4,2 — соответственно скорости фильтрации фильтров
Д-15 и Д-16, с м.1 сек.
Стоимость фильтров в обоих случаях будет примерно одина-
ковой. Если фильтров Д-15 требуется больше, чем фильтров Д-16
в -gjj- = 1,5 раза, то и продолжительность работы
в -£Q2 = 1,5 раза больше.
их будет
§ 3. 6. УСТАНОВКА ФИЛЬТРОВ
Для установки фильтров применяют специальные камеры.
При очистке воздуха от у-активных аэрозолей камеры изготов-
ляют с биологической защитой, предохраняющей обслуживаю-
Рис. 3. 4. Одиночная установка фильтра с тканью ФПП:
1 — переходник; 2 — прокладка; 3 — кожух; 4 — фильтр; 5 — прокладка;
6 — клапан; 7 — болт с гайкой.
щий персонал от внешнего ионизирующего излучения. На ка-
чество фильтровальной установки влияет степень герметизации
всех зазоров между ячейками фильтров и конструкцией камеры.
Малейшие неплотности в виде щелей резко снижают коэффициент
очистки; для этой цели применяют резиновые прокладки и про-
104
У ШВОв щелей пластилином или подобными ему материалами.
Камеры, предназначенные для одиночной установки фильтра,
азывают кожухами. Кожух с фильтром для улавливания а-
«.активных аэрозолей показан на рис. 3. 4. Фильтры закрепляют
в гнезде с резиновой прокладкой болтами. Отработанное фильтры
перевозят или в пластикатовом мешке, или в контейнерах. Недо-
По Л-4
Рис. 3. 5. Металлическая камера для установки пяти фильтров Д-15:
1 — патрубок для слива смывной воды; Т— патрубок для подачи воды; 3 — камера-
мойка; 4 — вентиль на трубопроводе для подачи воды на обмывку; 5 — штурвал для
зажима и уплотнения фильтра; 6 — патрубки для входа и выхода воздуха; 7 — шибер;
8 — люк для захвата фильтра крюком; 9 — привод для подъема фильтров и перемещения
их вдоль камеры; 10 — труба для вентиляции камеры; 11 — штуцер для отбора проб;
12 — кожух; 13 — крюковая подвеска; 14 — смотровые стекла; 15 — светильники;
16 — коробка для транспортирования фильтра внутри камеры.
статок такой установки состоит в опасности загрязнения помеще-
ний радиоактивными веществами при смене фильтра.
Камеры при групповой установке фильтров могут быть самых
различных конструкций и выполняются из различных несорби-
рующих материалов, стойких к дезактивационным средствам.
Конструкция металлической камеры на пяти фильтрах Д-15
Для очистки воздуха от а- и 0-активных аэрозолей приведена
на рис. 3. 5.
Камера состоит из двух основных частей: собственно камеры для
фильтров и мойки. В ней соблюдаются все необходимые усло-
вия безопасности при обслуживании фильтров. Все операции,
105
связанные со снятием отработанных фильтров и установкой
новых, выполняют через мойку. Персонал в камеру не заходит.
Люки диаметром 150—200 мм постоянно закрыты и открывают их
только при необходимости. Например, чтобы зацепить фильтр
на крючок ^транспортной системы и снять его при смене отрабо-
танных и установке новых фильтров, в некоторых случаях на
люки надевают резиновые перчатки и все обслуживание осуще-
ствляют только через них. В верхней части камеры поддерживают
разрежение за счет отсоса воздуха через трубу, которая соединена
с коллектором. Фильтры в камере прижимают штурвалом с при-
жимным устройством к гнезду с резиновым уплотнением. Штурвал,
когда снимают фильтр, освобождает прижимное устройство,
а затем фильтр зацепляют крючком. С помощью тросов фильтр
подымают и передают в отделение мойки, где устанавливают в пла-
стикатовый мешок или контейнер. Прежде чем вынести из камеры
контейнеры и мешки, их тщательно моют. Камеры можно собирать
по несколько штук и на всю группу устанавливают одну мойку.
В камерах предусматривают штуцеры для отбора проб и контроля
за работой фильтров.
§ 3. 7. ФИЛЬТРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ РАДИОАКТИВНЫХ ГАЗОВ
Чтобы воздух очистить от радиоактивных газов (за исключе-
нием инертных — аргона-41, криптона, ксенона и т. д.), приме-
няют фильтры-адсорберы. В качестве сорбента используют акти-
вированный уголь. Небольшие объемы воздуха вполне надежно
можно очистить фильтрами типа ФП-100 или ФП-200. Сопротивле-
ние фильтра принимают равным 70 кгс!мг при удельной нагрузке
100 м3/ч.
Фильтры ФП-200 (фильтр-поглотитель) собирают по три
фильтра в колонку. Число колонок определяют расчетом, исходя
из общего объема очищаемого воздуха. Эти фильтры хорошо очи-
щают и от аэрозолей. Фильтры с активированным углем нельзя
применять из-за опасности возгорания угля, если в очищаемом
воздухе содержатся пары азотной кислоты. В этом случае берут
другой сорбент.
Пример установки фильтров ФП-100 показан на рис. 3. 6.
Если одновременно очищают воздух от аэрозолей и газов, фильтры-
поглотители устанавливают после аэрозольных фильтров.
§ 3. 8. ЗАЩИТА ПЕРСОНАЛА ПРИ РАБОТАХ
ПО СМЕНЕ ОТРАБОТАННЫХ ФИЛЬТРОВ
Если при обслуживании фильтров, работающих для очистки
воздуха от а- и 0-активных аэрозолей, имеется опасность попада-
ния в организм через органы дыхания радиоактивных веществ,
то при обслуживании фильтров, загрязненных у-активными
веществами, возникает дополнительная опасность в виде внешнего
106
Рис. 3. 6. Установка фильтров поглотителей типа ФП-100:
/ — фильтры поглотителя типа ФП-100; 2 — задвижки Dy = 150 мм; 3 — съемные за-
щитные плиты; 4 — кошка ручная для подъема^фильтров и защитных плит; 5—отверстия
для отключения задвижек (в нормальном положении закрыты пробками).
облучения, которая особенно велика при смене отработанных
фильтров. В этом случае защиту персонала от внешнего облуче-
ния можно выполнять двумя основными способами: устройством
защитных экранов или контейнеров и механизированного дистан-
ционного управления всеми операциями по смене фильтров и
снижением радиоактивности в результате радиоактивного распада
до безопасного уровня. Толщину защитных устройств опреде-
ляют, исходя из допустимой дозы внешнего облучения для людей,
которые заняты на ремонтных работах, и заданного расчетом
уровня радиоактивности фильтра. Максимальный уровень радио-
активности фильтра зависит от продолжительности его работы,
количества радиоактивных веществ, уловленных им, и от периода
полураспада изотопов. Продолжительность работы фильтра лими-
тируется также его пылеемкостью.
Предположим, что продолжительность работы фильтров, ис-
ходя из его пылеемкости, равна Т ч. Зная по опытным или расчет-
ным данным количественный и изотопный состав радиоактивных
веществ, улавливаемых фильтром за единицу времени, определяем
уровень активности фильтра через Т ч после начала работы с уче-
том периода полураспада данных изотопов Если получают,
что уровень активности фильтра требует очень тяжелой защиты,
при расчете принимают более низкий уровень радиоактивности,
а время работы фильтра ограничивают принятым для расчета
защиты уровнем радиоактивности. Необходимо отметить, что
защита, механизация и дистанционное управление по смене
фильтров представляют довольно сложное и дорогое устройство.
Пример установки фильтра с дистанционным управлением при-
веден на рис. 3. 7.
По этой схеме фильтры размещают ниже уровня пола и защи-
той персоналу, находящемуся в верхнем помещении, служит
слой бетона. Фильтры ставят на специальный подъемник, обслужи-
вающий один вертикальный колодец-гнездо. Несколько фильтров,
поставленных один на другой, опускают подъемником и устанав-
ливают против гнезд, к которым фильтры плотно присоединяют
специальными прижимами. Точное положение подъемника, обе-
спечивающего совпадение фильтров с гнездами, выверяют при
монтаже, когда вся установка находится еще в чистом состоянии.
Отработанные фильтры снимают и меняют в следующем по-
рядке: открывают люк и на него устанавливают защитный кон-
тейнер. Штурвалом, выведенным за защитную стенку, все фильтры
одного вертикального колодца освобождают от прижатого поло-
жения. Затем при помощи тросов подъемник с фильтрами начи-
нают подымать и верхний фильтр поступает в контейнер. Контей-
нер закрывают крышкой шиберного типа и краном уносят, на
его место ставят другой контейнер. Эту операцию повторяют до
1 Время, необходимое для распада данного изотопа, равно приближенно
десяти периодам полураспада.
108
пор. пока не будут изъяты все отработанные фильтры. Фильтры
танавливают секционно, чтобы можно было менять фильтры
Поочередно, не прерывая работы всей установки.
П В некоторых случаях более целесообразно устанавливать
резервные фильтры, которые включаются, как только в рабочих
Рис. 3. 7. Фрагмент установки фильтров с дистанционным управлением:
— таль; 2 — съемные плиты; 3 — фильтр; 4 — прижим; 5 — шибер; 6 — платформа
подъемная; 7 — штурвал для подъема платформы; 8 — контейнер; 9 — тележка.
фильтрах радиоактивность достигнет заданного уровня. Это по-
зволяет менять отработанные фильтры не сразу, а через некоторое
время, за которое уровень радиоактивности понизится за счет
распада до безопасного уровня. Число резервных фильтров,
вернее групп фильтров,
109
где /в — время выдержки, необходимое для снижения активности
с уровня Dt, достигнутого фильтрами за время работы, до без-
опасного уровня; t — продолжительность периода от начала ра-
боты фильтров до момента, когда фильтры должны быть заменены,
если фильтрующий материал забит пылью.
Пример. Воздух в объеме 20 000 м3/ч очищают на фильтрах Д-15 с удельной
нагрузкой 100 м3/ч-м2. Определить число рабочих и резервных фильтров. Продол
жительность периода работы фильтров t = 3000 ч, а время выдержки /в = 6000 ч.
1. Находим число фильтров в рабочей группе
L 20 000
л = 7?=15М0=|4'
2. Число резервных групп
6000
Пр_ 3000
Таким образом, всего должны быть установлены три группы фильтров по 14
в каждой. Всего 14-3 = 42 фильтра1.
§ 3. 9. ГРУБАЯ ОЧИСТКА ВОЗДУХА
Особенности фильтров тонкой и грубой
очистки. Фильтры для тонкой очистки работают нормально,
если в очищаемом воздухе общее весовое количество всех частиц
не превышает 0,2 -н 0,5 л<г/ле3. При большем содержании срок
службы фильтров резко сокращается и дорогостоящие фильтры
приходится выбрасывать, не использовав их полностью по своему
основному назначению. Особенно неблагоприятно отражается
на работе фильтров наличие в воздухе паров различных химиче-
ских соединений, которые, конденсируясь на поверхности филь-
трующей ткани, образуют солевые отложения в виде непрони-
цаемой корочки, полностью парализующей работу фильтров.
Чтобы обеспечить нормальные условия работы фильтров
тонкой очистки и увеличить срок их службы, предусматривают
предварительную грубую очистку воздуха. С этой целью можно
применить фильтры, промыватели и другие средства.
Фильтры грубой очистки состоят из различных волокнистых
и зернистых материалов. Выбор конструкции фильтра и филь-
трующего материала зависит от объемов очищаемого воздуха,
физико-химического состава газо-воздушной смеси и от весового
количества пыли или других веществ, содержащихся в воздухе.
Фильтры с волокнистой насадкой. В таких
фидьтрах насадку применяют из стекловолокна диаметром, рав-
ным 15—30 Л4/с, или отходов лавсана также в виде волокна.
Конструкция фильтра с волокнистой насадкой и площадью
фильтрации 0,7 jh2 показана на рис. 3. 8. Такой фильтр может
1 Расчет уровней радиоактивности и время выдержки производят специа-
листы-физики, и поэтому здесь приведен только порядок расчета.
НО
6 тть изготовлен как из стекловолокна, так и лавсана, но габариты
приняты равными габаритам фильтра Д-15, поэтому их можно
устанавливать в одних и тех же камерах.
У Сопротивление и фильтрующая способность волокнистых
фильтров зависят от скорости воздуха (удельной нагрузки),
плотности набивки, толщины слоя и диаметра волокна.
Примем за первоначальные параметры скорость ш, толщину Л
и сопротивление слоя при этих условиях ДР. В случае других зна-
чений этих параметров сопротивление слоя при том же диаметре
волокна и плотности насадки изменится в соответствии с формулой
1 w h
Отсюда абсолютная величина сопротивления волокнистого
фильтра
ДР = £wh кгс/м2,
где £ — коэффициент пропорциональности или коэффициент со-
противления. За коэффициент пропорциональности может быть
11)
принято сопротивление слоя при скорости воздуха w = 1,0 mJ сек
и толщине слоя h = 1,0 м.
В табл. 3. 4 приведены коэффициенты сопротивления насадки
из стекловолокна диаметром 30 мк для некоторых плотностей на-
бивки, выведенные на основании опытных данных.
Таблица 3. 4
Коэффициенты сопротивления насадки
из стекловолокна диаметром 30 мк
Плотность надбавки, кг/м3 Коэффициент сопротивле- ния £ 1 Плотность надбавки, кг/м3 Коэффициент сопротивле- ния £
25 115-125 200 2750
50 250 300 6800
100 450—500
Если принять, что сопротивление слоя ДР при изменении
плотности набивки d меняется в соответствии с формулой
Рис. 3. 9. График зависимости сопротивле-
ния стекловолокна от плотности набивки.
АР _ / d \п
APi ~ \^Г/ ’
то из табл. 3. 4 видно,
что показатель степени п
неодинаков. При малых
плотностях (50—100/сгсЛи3)
его значение близко к еди-
нице, а при более высоких
плотностях показатель сте-
пени растет до двух.
На основании табл. 3. 4
составлен график (рис. 3.9)
для нахождения ориенти-
ровочных значений £ при
различных плотностях на-
бивки.
Пылеемкость волокнис-
тых фильтров, т. е. отно-
шение веса уловленного
осадка к весу фильтрую-
щей насадки, существен-
ным образом зависит от плотности набивки и от размеров пылевых
частиц. Чем меньше плотность набивки и чем меньше размеры
пылинок, тем больше пылеемкость насадки, так как пылинки сво-
боднее проникают в толщу слоя и оседают в нем более или менее
равномерно. Наоборот, при повышенной плотности, когда сечение
воздушных каналов между волокнами сокращается, крупные
частицы оседают на поверхности слоя и препятствуют прохожде-
нию через него и частицам более мелким. В этом случае фильтр
112
б тает только поверхностью и в нем не используют полностью
ра°°тоующую способность всего слоя. Пылеемкость такого
$ИЛьтра очень невысокая. На нее влияет также и удельная на-
ФИЛзка по воздуху. При увеличении скорости растет давление на
ГРУ ХНОСТЬ} вызывающее уплотнение слоя, что и является причи-
ной снижения пылеемкости.
Как показали исследования на минеральной сухой пыли,
полне удовлетворительное осаждение пыли по высоте слоя про-
исходило при плотности насадки из стекловолокна 25 кгЛи3 и
удельной нагрузке 1250 м3/ч-м2. Общая пылеемкость была полу-
чена около 3 кг/кг (300% от веса насадки). В слое лавсанового
волокна плотностью набивки 5 ягЛи2 в тех же условиях была до-
стигнута пылеемкость до 13 кг!кг.
Насадки из стекловолокна с плотностью набивки более
25 кгЛи3 следует применять только в многослойных фильтрах
после предварительной грубой фильтрации в слоях с меньшей
плотностью. Для волокна из лавсана плотность первого по ходу
воздуха слоя может быть рекомендована 5—10 кг/м3. Влияние
скорости воздуха на пылеемкость в фильтрах с лавсановой на-
садкой значительно больше, чем в фильтрах из стекловолокна.
Пример. Определить сопротивление слоя стекловолокна толщиной h = 0,1 м
при скорости воздуха w = 0,3 м/сек при плотности набивки 100 кг/м3.
Из табл. 3. 4 (или графика на рис. 3. 9) находим £ = 500, откуда
АР = 500-0,3-0,1 = 15,0 кгс/м*.
Стекловолокно и стекловата имеют некоторые существенные
недостатки:
1) расслоение слоя насадки при транспортировке и эксплуата-
ции и как следствие образование свищей, через которые воздух
проходит без очистки; 2) затруднения, возникающие при уничто-
жении фильтров; 3) опасность для здоровья персонала, занятого
снаряжением фильтров, так как при этом образуются мелко-
дисперсные частицы стекла, которые могут попасть в легкие.
В последнее время наибольшее применение находит лавсано-
вое волокно диаметром около 25 мк. Оно отличается от стеклян-
ного и по своей структуре. Стеклянные волокна прямолинейны,
а лавсановые имеют извилистую структуру. Наличие перегибов
и извилин позволяет получать из лавсанового волокна фильтрую-
щий слой с равномерной плотностью. Из-за упругости волокон
лавсановая насадка достаточно устойчива к механическим и аэро-
динамическим воздействиям и сохраняет стабильность слоя при
транспортировке и в условиях эксплуатации. Лавсановое волокно
безопасно пр>* снаряжении фильтров.
Сопротивление волокнистых фильтров по мере накопления
осадка возрастает.
При максимально допустимом сопротивлении фильтры меняют.
За предельно допустимое сопротивление принимают такое
8 В. М. Крупчатников 113
сопротивление, при дальнейшем увеличении которого производи-
тельность вентиляционной системы не будет обеспечивать задан-
ные условия по воздухообмену. Обычно конечное сопротивление
фильтров предварительной очистки находится в пределах 60—•
70 кгс!м\ Если принять повышение сопротивления фильтра во
время эксплуатации в пять-шесть раз, первоначальное сопротив-
ление, таким образом, должно быть 10—15 кгс1м\ Для лавсано-
вого волокна толщиною слоя 100 мм при плотности набивки
15 кг!м3 это соответствует скорости фильтрации w = 0,35 м!сек
или удельной нагрузке q = 1250 м3/ч. Удельную нагрузку выби-
рают с учетом действительно располагаемого давления в венти-
5 — патрубок слива конденсата; 6 —
Рис. 3. 10. Волокнистый фильтр с пред-
варительным увлажнением воздуха
площадью фильтрации 2 м2:
1 — крышка; 2 — кожух; 3 — фильтрую-
щая насадка (стекловолокно); 4—решетка;
>ок для входа воздуха; 7 — патрубок для
впуска пара; 8 — патрубок для выхода воздуха.
ляционной системе и предполагаемой или фактической запылен-
ности воздуха. При иных принятых удельных нагрузках сопро-
тивление насадки меняется пропорционально изменению нагрузки
или скорости.
Недостаток фильтров с волокнистой насадкой состоит в том,
что при забивании их пылью необходимо менять на новые. Фильтры
такого типа применяют для улавливания сухой нерастворимой
пыли, когда содержание ее в воздухе сравнительно невелико.
Волокнистые фильтры с увлажнением.
Волокнистые фильтры с увлажнением воздуха перед фильтра-
цией паром применяют, когда содержащиеся в всйдухе химиче-
ские соединения в результате конденсации образуют на поверх-
ности фильтрующей насадки твердую корку из растворимых
отложений. Водяной пар подают в количестве, необходимом для
получения избытка влаги в виде тумана. Подача пара в воздух
114
еследует две цели: с одной стороны, укрупнение аэрозолей,
ПР которых он конденсируется, следовательно, улучшение коэф-
фициента очистки и, с другой стороны, поддержание фильтрую-
щей насадки во влажном состоянии за счет перенасыщения водя-
ньш паром. Конденсация водяного пара в насадке исключит
испарение и затвердевание осадка и обеспечит непрерывное его
удаление в виде раствора из фильтрующего слоя. Коэффициент
очистки таких фильтров довольно высок и достигает более 99%.
В качестве насадки для фильтров с предварительным увлажне-
нием воздуха применяют стекловолокно или стекловату. Кон-
струкция такого фильтра приведена на рис. 3. 10.
d, г/кг сухого Шуха
Рис. 3. 11. Процесс изменения состояния паро-водяной смеси при увлаж-
нении острым паром в I — d-диаграмме.
Для увлажнения принимают пара 25 г на 1 кг воздуха. Между
фильтрами с увлажнением и тонкой очистки необходимо уста-
навливать подогреватель воздуха (примерно на 5—10° С), чтобы
избежать конденсации влаги на ткани ФПП или ФПА. Так как
подача острого пара в воздух повышает температуру, то не сле-
дует допускать его излишнего расхода, ибо это может вызвать
увеличение температуры воздуха выше допустимой для сохранения
ткани ФПП.
Расчет по увлажнению производят для двух периодов: для
летнего определяют температуры воздуха после увлажнения и
подогревания, расход тепла на подогрев воздуха и рассчитывают
подогреватель (эти температуры при автоматическом регулирова-
нии принимают постоянными на все периоды года), для зимнего
периода выявляют расход пара, который в это время года будет
максимальным, и по нему рассчитывают увлажнительные устрой-
ства. Все тепловлажностные расчеты удобно вести, пользуясь
^-диаграммой; пример расчета приведен на рис. 3. И.
8*
115
Летний период. Точка 1. Параметры воздуха перед
увлажнением: температура tr = 25° С; относительная влажность
<рх = 75%; влагосодержание dr = 15 г/кг воздуха.
При увлажнении воздуха паром процесс изменения состояния
воздуха идет по линии постоянной температуры t = const и
заканчивается на пересечении с линией влагосодержания, соответ-
ствующей d2 = dY + Ad.
Точка 2. Условные параметры воздуха после увлажнения1:
температура t2 = tr = 25° С; влагосодержание d2 = 15 + 25 =
= 40 г/кг\ теплосодержание 12 = 31 ккал/кг (129,25 кдж/кг).
Поскольку точка 2 попадает в зону перенасыщения, то избы-
точное количество водяных паров сконденсируется, и параметры
воздуха можно определить точкой 3, лежащей на пересечении ли-
нии постоянного теплосодержания с линией ф3 = 100%.
Точка 3. Параметры воздуха после конденсации избыточных
водяных паров: температура /3 = 34° С; относительная влаж-
ность ф3 = 100%; влагосодержание d3 = 36 г/кг\ теплосодержа-
ние /3 = 12 = 31 ккал/кг (129,25 кдж/кг).
Количество сконденсированных паров на 1 кг воздуха
dK = d2 — d3 = 40 — 36 = 4 г/кг.
В связи с тем что часть тепла вместе с конденсатом выводится
из паро-воздушной смеси, процесс изменения состояния воздуха
из точки 2 в точку 3 идет с некоторым отклонением от I = const.
Величина отклонения, равная теплосодержанию конденсата,
1 = ккал/кг>
где dK — количество конденсата на 1 кг увлажняемого воздуха, г;
/к — температура конденсации, °C; Ск — удельная теплоемкость
. п ккал IА кдж \
воды, равная 1,0 ( 4’17^cJ •
Подставляя в формулу наши значения, получим
i = юр- 34 0,14 ккал/кг (i 0,57 кдж/кг).
Таким образом, теплосодержание воздуха уменьшится и будет
равно /4 — /3 — i = 31 — 0,14 — 30,86 ккал/кг (129,25 — 0,57 =
128,68 кдж/кг). Остальные параметры воздуха определяются
по I — d-диаграмме точкой 4 на пересечении <р3 = 100% и /4 =
= 30,86 ккал/кг (128,68 кдж/кг)\ температурой /4 = 33,7°С,
влагосодержанием d4 = 35,8 г/кг. Как видно из расчета, эта
поправка очень незначительна и практически ею можно пренебречь.
Параметры воздуха в точке 2 названы условными потому, что
в действительности таких параметров не может быть из-за непре-
рывной конденсации избыточных водяных паров и фактический
процесс пойдет по прямой 1—2 до пересечения с ф3 = 100%
1 Влагосодержание и теплосодержание даются на 1 кг сухого воздуха.
116
ем по линии насыщения в точку 4. Воздух после увлажнения
Ипл0гпеваем на 10° С, и параметры его будут: температура /5 -
— 33 7 + Ю 45° С; влагосодержание d6 = d4 = 35,8 г/кг; от-
носительная влажность <р5 = 60%.
Расход тепла при подогреве воздуха
Q = СвД/<? ккал/кг (кдж/кг),
еС ___теплоемкость воздуха, равная 0,24 ккал/кг*°С
(10 кдж/кг-°C); А/— перепад температур воздуха до и после
подогревателя, °C; q — количество подогреваемого воздуха, кг.
Установку можно достаточно просто регулировать и управлять
ею автоматически по заданным температурам воздуха после увлаж-
нения и после подогревателя.
Зимнийпериод. Начальные параметры воздуха в зим-
ний период будут ниже, чем в летний. Назовем точку на / — d-
диаграмме, соответствующую параметрам зимнего периода, точ-
кой Г. Примем для зимнего периода следующие параметры воз-
духа1: температура /j = 20°C, относительная влажность q)J = 60%.
При автоматическом регулировании, когда температуру воз-
духа после увлажнения поддерживают постоянной, расход пара
должен быть таким, чтобы теплосодержание было бы равно тепло-
содержанию, принятому нами в расчете на летний период, т. е.
Г2=12=31 ккал/кг (129,25 кдж/кг). Чтобы получить такое тепло-
содержание, необходимо ввести в воздух пар (/ — d-диаграмму).
Ad' = 42,2 — 9 = 33,2 г/кг,
где 42,2 — влагосодержание воздуха в точке 2, которая лежит
на пересечении линий постоянной температуры /' = 20° С и
постоянного теплосодержания /2.
Расход пара для зимнего периода увеличился на
(33,2— 25)» 1 СО = 32>5о/о
Общий расход пара в 1 кг для увлажнения всего воздуха
“ 1000 ^в’
При небольших количествах воздуха автоматически регули-
ровать подачу острого пара трудно, поэтому в таких системах
более целесообразно применять устройства для увлажнения воз-
духа паром (рис. 3. 12).
При таком способе увлажнения за счет теплоемкости системы
Достигают условий для нормальной и устойчивой работы авто-
матики. Поверхность испарения определяют из формулы
Чачзльные пзрзметры воздухз в летний и зимний периоды принимзют,
ходя из конкретных местных условий. В ряде случзев они могут быть почти
одинэковыми.
117
Дальтона 1 в зависимости от принятой температуры воды и пот-
ребного количества пара. Для удаления конденсата, который
образуется в воздуховодах как перед подогревателем, так и после
фильтров тонкой очистки, необходимо предусматривать дренажные
устройства.
Преимуществом фильтров с увлажнением является то, что они
не требуют частой замены фильтрующей насадки и обеспечивают
высокий эффект очистки при конденсирующихся растворимых
осадках, сохраняя постоянное сопротивление.
Сопротивление стекловолокна во влажном состоянии при
плотности заполнения 75 кг!м?, высоте слоя 200 лш составляет
при нагрузке 300 jw3/^-jw2— 15—21 кгс/л2, при нагрузке
600 — 30—50 кгс!м,\
Рис. 3. 12. Устройство для увлажнения воздуха паром, испаряю
щимся с открытой поверхности:
1 — датчик температуры; 2 — регулирующий вентиль; 3 — змеевик.
Установка этих фильтров требует дополнительного оборудо-
вания в виде баков, насосов и другого оборудования для пере-
качки и очистки радиоактивных растворов, и соответственно пло-
щадей для их размещения.
Фильтры с зернистой насадкой. В качестве
зернистой насадки для фильтров предварительной очистки можно
использовать песок, опилки, крошку из резины и винипласта
и другие материалы. Коэффициент очистки фильтров, как волок-
нистых, так и зернистых, кроме отмеченных выше условий, зави-
сит также в большой степени и от характера аэрозолей. По отно-
шению к фильтрации аэрозоли можно разделить на две группы.
К первой относятся аэрозоли, обладающие способностью при
соприкосновении друг с другом укрупняться, в эту группу входят
аэрозоли конденсационного происхождения; ко второй — аэро-
золи механического происхождения.
При очищении воздуха от аэрозолей конденсационного про-
исхождения фильтры с волокнистой и зернистой насадками обе-
1 Расчеты по определению количества испаряемой влаги приведены в учеб-
никах по вентиляции [7].
118
печивают высокий коэффициент очистки. Это объясняется тем,
что уловленные аэрозоли, постепенно укрупняясь, создают сами
высокоэффективный фильтрующий слой. Коэффициент очистки
укрупняющихся аэрозолей при «созревании» слоя достигает 99%.
Коэффициент очистки для аэрозолей механического происхожде-
ния значительно ниже.
В зернистых фильтрах, как и во всех других типах, во время
их работы сопротивление возрастает за счет забивания воздушных
трактов фильтрующей насадки пылевыми частицами. Но в отличие
от волокнистых фильтров зернистые позволяют уменьшать сопро-
тивления путем периодического рыхления фильтрующей насадки
Рис. 3. 13. Изменение сопротивления зернистой насадки:
1 —конечное сопротивление фильтра перед рыхлением; 2—предельное значение
начального сопротивления фильтра после рыхления (насадка подлежит замене);
3—начальное сопротивление фильтра после рыхления; а —продолжительность
цикла работы фильтра (период между рыхлениями).
верхнего предела, принятого при расчете вентиляционной системы.
В результате рыхления сопротивление слоя уменьшается, но
конечное сопротивление остается несколько выше первоначаль-
ного. При втором цикле рыхления конечное сопротивление будет
еще выше и т. д. После ряда циклов наступает такой момент,
когда рыхление не дает заметного эффекта (рис. 3. 13), тогда
насадку подлежит заменить. Иногда для растворимых осадков,
когда рыхление не дает эффекта, слой промывают или пропари-
вают острым паром.
Зернистые фильтры могут быть самой разнообразной конструк-
ции и различной фильтрующей поверхности — от десятых долей
до нескольких сотен квадратных метров. В зависимости от разме-
ров фильтров рыхление осуществляют или вручную, или при по-
мощи электродвигателей. В рыхлительном механизме для вырав-
нивания слоя предусматривают уравнивающую резиновую про-
кладку, которая двигается за зубьями рыхлителя.
Зернистый фильтр малой производительности показан на
Р с. о. 14. В этом фильтре рыхление слоя производят рыхлительным
119
Рис. 3. 14. Фильтр зернистый с площадью фильтрации 0,15 м2:
/—рычаг для поворота рыхлительного механизма; 2—сальник; 3—штуцер
для подводки раствора; 4 — рыхлительный механизм; 5 — зернистая
насадка; 6—сетка; 7—кожух; 8 —труба для выхода воздуха; 9 — трубка
для отвода раствора; 10 — подставка; // — патрубок для входа воздуха;
12 — ручка.
еханизмом, который вручную проворачивают несколько раз,
М затем приподнимают, чтобы при следующем прокручивании
аоЖНО было уравнять фильтрующий слой. После рыхления меха-
низм опускают в первоначальное положение.
Рыхление слоя в фильтре с площадью фильтрации F = 10 м2
производят также вручную горизонтальным перемещением гра-
бель. Чтобы их можно было приподнять над слоем, в отверстии
Удельная нагрузка, м3/ч на 1м‘
Рис. 3. 15. Зависимость сопрр-
тивления резиновой крошки (раз-
мер зерен 2—6 жж) от удельной
нагрузки, плотность наполне-
ния различная:
а — высота слоя 30 мм; б—40 мм;
в — 50 мм.
стенки фильтра, через которое проходит штанга грабель, установ-
лен шарнир. Рыхлительный механизм для облегчения работ
можно изготовить из алюминиевых трубок.
Зернистые фильтры применяют при значительных начальных
концентрациях аэрозолей в очищаемом воздухе. Графики сопро-
тивлений резиновой крошки размером 2—6 мм в зависимости от
Удельной нагрузки, высоты слоя h и плотности наполнения Q,
составленные Всесоюзным научно-исследовательским институтом
охраны труда, приведены на рис. 3. 15 [7].
Предварительную грубую очистку воздуха можно осуще-
ствлять не только на фильтрах с волокнистой или зернистой на-
садкой, но и другими способами, такими, как промывка воздуха
121
в пенных, насадочных, форсуночных скрубберах, в скоростных
промывателях типа трубы Вентури, очистка в электрофильтрах
различной конструкции и т. д. Эти способы достаточно подробно
описаны в литературе и здесь не приводятся. Следует заметить,
что промыватели, за исключением трубы Вентури, не обеспечивают
при высоких начальных концентрациях и мелкодисперсных аэро-
золях достаточной чистоты воздуха, необходимой для нормальной
работы фильтров тонкой очистки, поэтому в ряде случаев их ис-
пользуют только для грубой очистки воздуха перед зернистыми
или волокнистыми фильтрами.
Что касается скоростных промывателей, то коэффициент их
очистки достаточно высок, и они могут быть использованы вместо
фильтров предварительной очистки. Можно ожидать, что про-
мыватель типа трубы Вентури окажется наиболее целесообразным
при очистке воздуха, содержащего смолистые нерастворимые
осадки, а также для очистки отходящих газов от печей сжигания
активных отходов. В этом случае для устойчивой работы трубы
Вентури горячие газы следует предварительно охлаждать в скруб-
берах полочного типа до температуры 50—60° С.
Если в качестве одной из первых ступеней принята мокрая
очистка, необходимо перед тканевыми фильтрами тонкой очистки
устанавливать подогреватели воздуха (на 5—10° С), чтобы избе-
жать конденсации на фильтрующей ткани.
§ 3. 10. ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ ФИЛЬТРЫ
Фильтры тонкой и грубой очистки при малых объемах воздуха
могут быть размещены в одном корпусе. Такие фильтры называют
двухступенчатыми, или комбинированными. Для тонкой очистки
используют ткани ФПП и ФПА тех же марок, что и в фильтрах
типа Д. Для предварительной очистки применяют волокнистую
насадку (стекловолокно или волокно лавсана). Конструкция
деревянного комбинированного фильтра ДК, где в качестве филь-
трующего материала первой ступени очистки применен лавсан
толщиной 100 мм, приведена на рис. 3. 16.
Сопротивление комбинированных фильтров представляет сум-
марное сопротивление тканевой части фильтра и слоя насадки,
его можно определить по приведенным выше формулам. В преде-
лах удельных нагрузок от 36 до 150 м3/ч-м2 сопротивление при
расчетах можно взять из табл. 3. 5.
Комбинированные фильтры обычно устанавливают у боксов
и камер. Маркировка комбинированных фильтров включает по-
верхность ткани, тип и ее стандартное сопротивление и материал
волокнистой насадки. Все остальные параметры, такие, как
толщина слоя, плотность набивки для всех размеров фильтров
данной серии, одинаковы. Фильтрующую площадь волокнистой
насадки определяют габаритами фильтра.
122
Комбинированные фильтры маркируются следующим образом:
л чертой указывают поверхность фильтрующей ткани, а под чер-
на?__материал волокнистой насадки и марку ткани, например
вход
Воздуха
Таблица размеров:
Тип фильтра Фильтру- ющая поверх- ность, JK2 А В L т п б Вес фильтра, кг
ДК-0,11 0,11 176 159 270 15 15 5 2
ДК-0,24 0,234 355 159 240 15 15 5 3,2
ДК-0.6 0,6 355 159 334 15 15 5 4,8
ДК-1,4 1,38 350 350 300 20 20 8 7,25
ДК-4.5 4,6 500 645 350 20 20 8 17
Рис. 3. 16. Фильтр деревянный комбинированный ДК:
— кожух; 2 — планка; 3 — ткань ФПП; 4 — насадка волокнистая (стекловолокно или
лавсан); 5 —t сепаратор.
"лавсан ФПП-15-6 * Комбинированные фильтры подбирают с та-
ким расчетом, чтобы конечное сопротивление их находилось
в пределах 60—70 кгс!м\ а это значит, что первоначальное сопро-
тивление не должно превышать 15—25 кгс!м\ Исходя из этих
123
Таблица 3. 5
Сопротивление комбинированных фильтров ДК, кгс/м2
Обозначение фильтров Удельная нагрузка на ткань, м9/ч Производи- тельность, м9/ч Сопротивление фильтров с тканью стандартного сопротивления:
1,5-1,7 3,0 4,5 6,0
36,0 3,6 5,0 6,0 8,0 9,0
ДК-0,11 75,0 8,3 9,0 11,0 15,0 17,0
100,0 11,0 12,0 15,0 19,0 23,0
150,0 16,5 17,0 22,0 28,0 35,0
36,0 8,4 5 6,0 8,0 9,0
ДК-0,24 75,0 17,5 9,0 11,0 15,0 17,0
100,0 23,4 12,0 15,0 19,0 23,0
150,0 35,0 17,0 22,0 28,0 ' 35,0
36,0 21,6 7,0 9,0 10,0 12,0
ДК-0,6 75,0 45,0 15,0 18,0 22,0 26,0
100,0 60,0 20,0 26,0 31,0 35,0
150,0 90,0 30,0 37,0 46,0 52,0
36,0 50,0 7,0 10,0 11,0 13,0
ДК-1,4 75,0 105,0 15,0 20,0 24,0 27,0
100,0 140,0 22,0 26,0 30,0 36,0
150,0 210,0 31,0 34,0 48,0 54,0
36,0 166,0 8,0 1 10,0 12,0 13,0
ДК-4,5 75,0 345,0 18,0 21,0 24,0 27,0
100,0 460,0 24,0 28,0 33,0 37,0
150,0 690,0 36,0 39,0 49,0 55,0
Примечание. Плотность укладки лавсанового волокна 15 кг/м9.
соображений, по табл. 3. 5 выбирают нужную модель фильтра ДК,
причем удельная нагрузка на ткань не должна быть больше на-
грузки, рекомендуемой табл. 3. 2. При повышенных пылевых
загрязнениях нагрузка на фильтр должна быть меньше, чем для
более чистого воздуха. Уменьшение удельной нагрузки увеличи-
вает срок службы фильтров, что имеет большое значение при
эксплуатации.
Так как при выборе вентиляционного оборудования определяют
конечное сопротивление фильтров, которое в известной степени
принимают произвольно, то нет особой необходимости в тщатель-
ном расчете первоначального сопротивления чистых фильтров.
Ошибки, допущенные при расчете, не отразятся на производи-
тельности вентиляционной системы, а лишь сократят срок службы
фильтров. Конечно, это замечание справедливо лишь для срав-
124
тельно небольших ошибок, не превышающих запаса учитывае-
нйг0 при выборе вентиляционного оборудования.
М° В отдельных случаях, например при большом начальном
одержании радиоактивных веществ в очищаемом воздухе или при
асположении зданий, где производят работы с радиоактивными
веществами, в черте населенных пунктов необходимо устанавли-
вать фильтры тонкой очистки в две ступени. Во втором, по ходу
воздуха, фильтре фильтрующую ткань принимают более толстую,
чем в первом фильтре.
§ 3. 11. КОЭФФИЦИЕНТ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРОВ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ
Коэффициент очистки и волокнистых, и зернистых фильтров
зависит: 1) от скорости воздуха (чем выше скорость, тем меньше
коэффициент очистки); 2) от плотности набивки и высоты слоя
(чем больше плотность и высота слоя, тем выше коэффи-
циент очистки); 3) от физических свойств и дисперсности аэро-
золей.
Расчетную формулу для определения коэффициента очистки
фильтров грубой очистки, общую для всех случаев, дать невоз-
можно. Если использовать эти фильтры как предварительную
ступень, то находить их коэффициент очистки нет большой необ-
ходимости, потому что конечную степень очистки определяют
в основном фильтры второй ступени. Хорошая работоспособность
фильтров грубой очистки характеризует только продолжитель-
ность службы фильтров с тканью ФПП или ФПА.
§ 3. 12. УНИЧТОЖЕНИЕ И РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ФИЛЬТРОВ
В большинстве случаев фильтрующие материалы, как и радио-
активные отходы, захоранивают в предназначенные для этих
целей хранилища. Фильтрующие материалы грубой очистки и
фильтры тонкой очистки занимают сравнительно большие объемы
и поэтому для уменьшения объема захораниваемых отходов их
сжигают в специальных печах, в результате чего более эффективно
используют емкости дорогостоящих хранилищ. Зола может быть
направлена на переработку, если она представляет интерес сточки
зрения извлечения из нее ценных веществ, поэтому наиболее
удобно применять фильтрующие материалы, которые можно
сжечь.
Если задержанные аэрозоли не у-активны, то фильтрующие
материалы можно отмыть и снова использовать в фильтрах.
Растворы, представляющие практический интерес, направляют
или на переработку, или в хранилище жидких отходов. Филь-
трующие ткани ФПП и ФПА в настоящее время восстановить
практически трудно, и, как правило, фильтры тонкой очистки-
и комбинированные сжигают перед захоронением.
125
§ 3. 13. ФИЛЬТРЫ ДОЛГОВРЕМЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Срок службы фильтров, как было рассмотрено выше, опреде-
ляют по трем факторам: 1) пылеемкости, 2) достижению заданного
уровня активности и 3) стойкости фильтрующих и конструктив-
ных материалов к радиационному излучению. В большинстве
случаев причиной замены фильтров является первый фактор,
т. е. фильтрующий материал забивается пылью раньше, чем
достигнут заданный уровень активности. Следовательно, чтобы
увеличить срок службы фильтра, необходимо увеличить его
пылеемкость. С этой целью зернистые или волокнистые мате-
риалы укладывают в несколько слоев. Фильтрующие слои берут
различного фракционного состава и укладывают с разной плот-
ностью: первый слой по ходу воздуха — из более крупных зерен
или волокон и с наименьшей плотностью, последний, — наоборот,
из более мелких элементов и с наибольшей плотностью укладки.
Такой способ укладки способствует более равномерному заполне-
нию пылью всего объема фильтрующего материала, а последний
слой обеспечивает высокий коэффициент очистки.
В США [8] воздух на заводе Хайфорд (штат Вашингтон)
в течение восьми лет очищали фильтром, где в качестве насадки
был применен песок различной крупности. Коэффициент очистки
песчаного фильтра был достаточно высок, но недостаточен для
фильтров, очищающих воздух от радиоактивных аэрозолей,
поэтому песчаные фильтры были замены на волокнистые. Харак-
теристика волокнистого фильтра приведена в табл. 3. 6.
Таблица 3. 6
Характеристика волокнистого фильтра 1
Ханфордской лаборатории США
Номер слоя по ходу воздуха Диаметр волокна, мк Плотность набивки, кг/м3 Толщина слоя, м Степень очистки, % Сопро- тивление, кгс/м"1
1 30 24 0,3 2,5
2 30 48 0,25 99,99 6,0
3 30 96 0,5 — 33,0
4 1,3 19 0,025 — 55,0
Итого . 96,5
1 Материал фильтра — стекловолокно.
Опыт восьмилетней эксплуатации этого фильтра показал
вполне удовлетворительные результаты. Фильтры долговремен-
ного использования размещают в помещениях с ограждениями,
обеспечивающими надежную защиту от излучения. Наиболее
целесообразно помещать их в подземных сооружениях. Во время
'работы фильтров персонал не имеет доступа к ним. По истечении
срока службы рабочие фильтры отключают и переводят на режим
126
<<вь1держки», а в систему очистки включают резервные. С помощью
фильтров долговременного использования очищают воздух от
? активных аэрозолей. Как показывают расчеты, пылеемкость
Фильтра, выполненного по схеме, приведенной на рис. 3. 17, а,
достаточна для 10—15-летней работы. Такой срок снижает актив-
ность изотопов, содержащихся в воздухе, до допустимого уровня.
Коэффициент очистки воздуха в фильтре долговременного
использования при выполнении последнего слоя из сверхтонких
Рис. 3. 17. Фильтры волокнистые долго-
временного использования:
а — круглого сечения площадью фильтрации
1,0 л2 в комплекте с фильтром тонкой очистки;
б — камерного типа площадью фильтрации
6—10 м3’, 1 — фильтр тонкой очистки 1,0 м2\
2 — крышка; 3 — насадка из стекловолокна;
4 — сетка; 5 — узел уплотнения; 6 — возду-
ховод для входа воздуха; 7 —стяжные болты;
8 — камера железобетонная; 9 —плита съем-
ная; 10 — уплотнение; //—канал для входа
воздуха; 12—решетка; 13 — насадка из стек-
ловолокна; 14 — канал Для выхода воздуха.
Слои фильтра укладывают из стекловолокон толщиной, равной 30 мк, и плотностью
упаковки: / — 25 кг/м3’, // — 50 кг/м3', III — 100 кг/м3’, IV — 20 кг/м3.
волокон достаточно высок, и поэтому устанавку тканевых фильт-
ров тонкой очистки следует рассматривать как контрольную.
Фильтры с тканью ФПП можно расположить в одной общей кон-
струкции с волокнистыми или выносить в отдельные помещения.
Можно предполагать, что контрольные фильтры тонкой очистки
не будут значительно загрязняться активными аэрозолями, и поэ-
тому отдельная установка их позволит создать лучшие условия за
наблюдением и контролем работы всей фильтровальной установки.
Фильтры долговременного использования могут быть самых
различных конструкций и размеров. Наиболее целесообразными
следует признать фильтры камерного типа прямоугольного сече-
ния с площадью фильтрации в несколько квадратных метров.
127
Фильтры прямоугольного сечения требуют меньшей площади
для установки, чем фильтры круглого сечения.
Металлические фильтры круглого сечения изготавливают и
снаряжают вне помещения, где их устанавливают, поэтому
имеется серьезное опасение, что при транспортировке и монтаже
в результате ударов может быть нарушено положение фильтрую-
щих слоев и образоваться свищи, и таким образом увеличится
проскок пыли и активных аэрозолей. Кроме того, съемные фильтры
требуют специальных мер, исключающих неплотности в местах
посадки фильтров на штуцеры воздушных каналов. Уплотнитель-
ные устройства должны сохранять герметичность в течение всего
срока службы фильтров, т. е. 10—15 лет. Фильтры камерного типа
изготавливают и снаряжают непосредственно на месте, поэтому
отпадают опасности нарушения фильтрующих слоев после укладки
и испытания. При камерных фильтрах не надо уплотнять места
посадки фильтров на воздуховоды. Наличие небольших неплот-.
ностей в камерных фильтрах представляет меньшую опасность.
Проскочившие через случайные неплотности радиоактивные аэро-
золи будут задержаны на контрольных фильтрах тонкой очистки,
установленных отдельно. Ввиду отдельной установки фильтров
тонкой очистки за ними устанавливается контроль, и при нару-
шении их целостности они заменяются. Проверка фильтров
заключается в испытании их фильтрующих качеств, для чего
используют воздух, искусственно загрязненный масляным ту-
маном.
В настоящее время начато сооружение очистной установки
фильтров круглого сечения конусообразной формы. Однако данных
по монтажу и эксплуатации их еще не имеется.
§ 3. 14. КОНТРОЛЬ ЗА РАБОТОЙ ФИЛЬТРОВ
Контролю в системах очистки воздуха подлежат сопротивление
фильтров, уровень активности, содержание радиоактивных веществ
в воздухе до фильтров и после каждой ступени очистки. Сопротив-
ление фильтров, увеличение которого снижает производительность
вентиляционной системы, определяют микроманометрами. При
параллельном включении фильтров сопротивление всей группы
также измеряют микроманометром. Для того чтобы найти, на-
сколько изменилось сопротивление каждого фильтра, входящего
в группу параллельно установленных, надо знать также и объем
воздуха, проходящего через данный фильтр. Эффективность
очистки определяют путем анализа воздуха или газов перед филь-
трами и после них. Для контроля и наблюдения за исправным
состоянием как всей установки в целом, так и отдельных фильтров
необходимо делать замеры по содержанию радиоактивных или
других токсичных аэрозолей в очищенном воздухе. Забор проб
может быть осуществлен индивидуальными аппаратами или при
помощи централизованных систем вакуум-проводов.
128
§ 3. 15. ПРИМЕНЕНИЕ ФИЛЬТРОВ С ТКАНЬЮ ФПП
В СИСТЕМАХ ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
На объектах, где в результате многолетней работы сооружений
б з эффективной очистки воздушных и газовых выбросов проис-
ходило загрязнение территории радиоактивными аэрозолями, и
о всех случаях, когда к чистоте приточного воздуха предъяв-
ляют жесткие требования, фильтры с тканью ФПП могут быть
использованы в системах приточной вентиляции, ее берут с сопро-
тивлением 1,5 1,7 кгс/м .
В качестве первой ступени для грубой очистки могут быть уста-
новлены масляные, зернистые, электрические и другие фильтры.
сдать в эксплуата-
работы:
холостом ходу все
§ 3. 16. ПОДГОТОВКА УСТАНОВОК ПО ОЧИСТКЕ ВОЗДУХА
К СДАЧЕ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ
Перед тем как смонтированную установку
цию, выполняют последовательно следующие
1. Проверяют все узлы и обкатывают на
механизмы фильтровальной камеры (прижимы, транспортно-
подъемные устройства, клапаны, мойку и т. д.).
2. Очищают от грязи и строительного мусора все элементы
вентиляционной системы, затем ее в течение нескольких дней
продувают чистым воздухом своим вентилятором.
3. Устанавливают волокнистые филь’тры предварительной
очистки. (Фильтры с зернистой насадкой можно поставить раньше,
но загрузку их фильтрующей насадкой желательно произвести
после того, как воздуховоды продули и очистили.)
4. Продувают систему вторично, причем особенно тщательно
и продолжительно в случае фильтров грубой очистки с зернистой
насадкой (2—3 дня).
5. Устанавливают фильтры тонкой очистки, до этого хранят
их закрытыми в сухом помещении. Работоспособность всех меха-
низмов камеры (п. 1) проверяют с помощью двух-трех специально
изготовленных макетов фильтра.
6. При работе вентилятора на чистом воздухе проверяют все
параметры системы (производительность, сопротивление отдель-
ных элементов и т. д.) и производят все регулировочно-наладочные
работы.
7. Систему очистки можно сдать в эксплуатацию при условии
нормальной работы всех механизмов и достижении заданных
параметров.
Необходимо отметить, что нарушение указанного порядка
подготовки установки к сдаче в эксплуатацию ведет, с одной
СТоРоны, к преждевременному выходу из строя фильтров тонкой
очистки и, с другой стороны, весьма затрудняет исправление
обнаруженных во время эксплуатации дефектов из-за загрязнения
установки радиоактивными веществами.
9
В М. Крупчатников
ГЛАВА 4
ТРУБЫ ДЛЯ ВЫБРОСА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА
[§ 4. 1. СКОРОСТЬ И НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА
Высокие вентиляционные трубы являются эффективным сред-
ством защиты воздуха территории предприятия, санитарно-
защитных зон и населенных пунктов от загрязнений радиоактив-
ными веществами, содержащимися в вентиляционных выбросах.
Струя воздуха при выходе из устья трубы кроме свободного
расширения под действием ветра дополнительно размывается.
Газы, жидкие и твердые частицы, поступающие в атмосферу,
ветер уносит от места выброса, концентрация газов и аэрозолей
в воздушной струе уменьшается. Интенсивное рассеивание приме-
сей происходит как за счет диффузии, так и за счет вертикальных
токов воздуха, приводящих к перемещению объемов воздуха из
одного слоя в другой (турбулентная диффузия).
Дополнительные токи воздуха зависят от характера поверх-
ности Земли (гладкая поверхность — высота неровностей до 2 м,
слабо пересеченная, застроенная и т. д.), от скорости ветра и от
распределения температуры в приземном слое.
Ветер — турбулентный поток, который можно характеризо-
вать порывами, изменениями направления и скорости движения.
Общее направление движения воздушных масс горизонтальное.
На различных высотах направление ветра не всегда одинаковое;
так, дым из двух труб разной высоты ветер может уносить в про-
тивоположные стороны. Изменение ветра в течение года характе-
ризуется изменением скорости и направлением. Скорость и на-
правление ветра различны для каждой местности. На движущий
поток воздуха (ветер) поверхность Земли оказывает тормозящее
действие; скорость ветра с увеличением высоты возрастает.
На основании метеорологических наблюдений составляют
специальные таблицы по повторяемости направлений и скоростей
ветра. Такие сведения бывают необходимы при проектировании
промышленных, энергетических и других сооружений. Для боль-
ших городов Советского Союза сведения о скорости и направле-
ниях ветра приведены в климатических справочниках, где данные
о скоростях ветра представляют средние величины на высоте
130
Р от Земли. Изменение скорости ветра в зависимости от вы-
приведено в табл. 4. 1. Эти данные являются коэффициентами,
С°Т которые надо умножать приведенные в климатических спра-
ночниках скорости ветра.
Таблица 4. 1
Зависимость скорости в^тра от высоты
Характер поверхности Скорость, м/сек при высоте от Земли (л<)
2 20 30 40 50 60 70 80 100 120
ровная местность Застроенная мест- ность 0,666 1,1 1,2 1,25 1,35 1,32 1,45 1,38 1,48 1,43 1,51 1,48 1,54 1,51 1,56 1,58 1,58 1,64 1,64
Для более наглядного
представления
ю
Рис. 4. 1. Диаграмма «Роза ветров».
о направлениях ветра
в данной местности составляют диаграмму, называемую «Розой
ветров», которая построена пересечением восьми румбов (осей,
показывающих ориентацию
по странам света). На рум-
бах в масштабе отложены
отрезки, длины которых про-
порциональны продолжи-
тельности ветра данного на-
правления в процентах от j
продолжительности всего рас-
сматриваемого периода. Та-
кая диаграмма показана на
рис. 4. 1.
Диаграммы «Розы ветров»
бывают годовые, сезонные
или месячные. Отрезок наи-
большей длины показывает
господствующее направление
ветров. На рис. 4. 1 он нанесен на западном румбе, т. е. господ-
ствующим направлением ветра является западное.
Решая вопрос о размещении промышленной площадки в целом
или отдельных сооружений, необходимо учитывать господствующее
направление ветров в соответствии с диаграммой, построенной
Для теплого периода года на основе многолетних наблюдений [10].
Диаграммы «Розы ветров» можно составить также и для графиче-
ского изображения силы ветра.
§ 4. 2. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ОДИНОЧНОЙ ТРУБЫ
Под влиянием ветра ось воздушного факела, выходящего
3 трубы, принимает горизонтальное положение, постепенно рас-
нряясь за счет подмешивания чистого воздуха. Концентрация
аэрозолей и газов уменьшается как по длине факела, так и <
центра его к краям [11 ].
Размытый поток (рис. 4. 2) касается Земли сначала свои
краем, где концентрации малы, а затем более близкими к центр
потока слоями. У основания трубы при наличии ветра обычк
веществ, находящихся в выбрасываемом воздухе, не обнаруж]
вают. При удалении от места выброса их концентрация возрастав
Рис. 4. 2. Схема воздушного факела, выходящего из трубы.
достигает максимума, а после этого начинает убывать. Расстоянк
от основания трубы до места максимальной концентрации можн
определить по формуле1
хсмакс = у V м,
где Z — высота от Земли до оси потока, м\ т — коэффициен'
определяющий влияние температуры атмосферного воздуха. Коэ(|
фициент т имеет наибольшее значение для теплого период
года (т = 2,0) и минимальное — для зимы (т = 1,7 — 1,8
Для расчетов трубы следует принимать теплый период год;
т. е. Лсмакс = у = — м\ s — коэффициент турбулентност
атмосферы, зависящий от характера местности (табл. 4. 2).
1 Формула справедлива для горизонтальной местности.
132
Таблица 4.2
Коэффициент s для различных условий [II]
Характер местности Высота над Землей, м S
Гладкая поверхность Слегка пересеченная, за- До 2,0 0,027
росшая травой . . . До 2,0 0,0832
Застроенная поверхность На уровне крыш В пределах до трех высот застройки 0,20
То же 0,10—0,12
Любая местность, кроме горной Более 100 0,05
Концентрация вещества, содержащегося в воздухе для макси-
мальной точки
Смаке = 8(5^~ Мг/М3 (МКЮри/М3),
где G — расчетное количество вещества, выбрасываемого в 1 сек
из трубы, для радиоактивных примесей, мг (мкюри); w— ско-
рость ветра на высоте выброса воздуха из трубы, м!сек\ Z — высота
от Земли у основания трубы до горизонтальной оси факела, м.
Так как максимальная концентрация на Земле должна быть
не более предельно допустимой, можно написать
Смаке = ПДК = 8,5^Z2 ’
откуда высота выброса
м.
z- 1/_____°____
— у 8,5шПДК
Высота трубы Н = Z — АЛ (м). Здесь ДА — высота подъема
факела от устья трубы до горизонтальной оси факела и
АЛ = 4,2d_ f—— 0,7V’63 л,
где dT — диаметр устья трубы, м\ шт — скорость выхода воздуха
из устья трубы, м!сек\ w* — скорость ветра на высоте выброса,
м/сек. Если полосу максимальной концентрации от воздушного
факела ограничивать пределами санитарно-защитной зоны, то
н Формулу для расчета высоты трубы можно подставить значе-
ие ПДК для этой зоны, поэтому одновременно с расчетом высоты
Руоы определяют и расстояние
из ример. Определить высоту трубы и расстояние ^смакс» если известно, что
Жанне^ЬкВЫ^РаСЫВаеТСЯ ВОЗДУХ после очистки на фильтрах с остаточным содер-
м p-активных веществ в количестве 20 мкюри/ч (в смеси изотопов отсут-
133
ствуют: свинец-210, актиний-227, радий-228 и плутоний-241); диаметр трубы
dT= 2,0 ж; скорость выхода воздуха из трубы шт = 10 м/сек\ скорость ветра на
высоте выброса = 3,5 м/сек\ расстояние от трубы до границы санитарно-
защитной зоны 1000 м.
Решение:
1. Находим количество выбросов в 1 сек
20
36С0
= 0,555* 10“2 мкюри/сек.
2. Предполагая, что полоса максимальной концентрации будет находиться
в пределах санитарно-защитной зоны, принимаем ПДК для расчета трубы, соот-
ветствующую этой зоне. Из приложения 1 находим, что для нашей смеси изотопов
ПДК равно 3-10’14 кюри/л или 3-10-8 мкюри/м3.
3. Принимая предварительно поправку на увеличение скорости ветра 1,5,
получим 3,5-1,5 = 5,25 м/сек.
4. Определяем высоту трубы
И = Z —ДА = 1/
Г 8,5о/вПДК
•«=
0,555-IO’2
8,5-5,25-3.10"8
4,2-2
10
5,25
\0,63
0,7 ) = 64,4 — 9,4 = 55 м.
Принятая поправка на скорость ветра в размере 1,5 почти совпадает (см.
табл. 4. 1) с поправкой для трубы высотой 55 ж, и поэтому пересчета не делаем.
5. Находим расстояние от основания трубы до места максимальной концен-
трации
^СМакс ~ ’
где
Z = Н + АЛ = 55 4- 9,4 = 64,4 м.
s — коэффициент турбулентности атмосферы;, находим его по табл. 4. 2, для
случая застроенной местности на высоте, равной трем высотам застройки,
s = 0,1. Следовательно,
У _ 64,4
^Смакс ““ од ““ 644 м-
Таким образом, полоса максимальной концентрации приходится
на санитарно-защитную зону.
В том случае, если ХСмакс будет выходить за пределы сани-
тарно-защитной зоны, необходимо высоту трубы пересчитать,
исходя уже из ПДК для населенных пунктов. Если при расчете
высота трубы получается такой величины, что ее нельзя изгото-
вить, тогда необходимо уменьшить выбросы, устанавливая допол-
нительную ступень очистки или увеличивая санитарно-защитную
зону. В том случае, когда в выбрасываемом воздухе содержится
смесь радиоактивных изотопов известного состава, ПДК ее может
быть рассчитана по формуле, приведенной в § 1. 9.
Высоты труб, рассчитанные по указанной выше формуле,
отсчитывают от геодезической отметки местности, на которой
134
т точка Смакс- Если точка Смакс попадает на застроенный
леЖ тал, то высоту трубы отсчитывают от верха самого высокого
кваР расположенного в радиусе 50—100 м от этой точки.
здаНеровности рельефа, встречающиеся на пути ветрового по-
являются причиной завихрений и застоя воздуха. Для
Т°здания застойной зоны достаточно холма со склонами круче
15° Особое значение для образования завихренных и застойных
зон имеют здания и другие высокие сооружения. За зданием
создается зона пониженного давления, длина которой достигает
десяти высот здания (рис. 4. 3).
Ветер
Если вытяжные шахты устраивают в покрытии зданий, тогда,
чтобы избежать попадания в зону завихрения токсичных или
радиоактивных веществ, высота труб или шахт должна быть выше
этой зоны (табл. 4. 3).
Таблица 4. 3
Подъем потока Д/г при срыве с карниза
Высота здания Н, м 5 10 15 Более 20
Подъем потока ДА, м 2,5 3,5 4 4,5
Во всех случаях при радиоактивных выбросах высота выброс-
ах труб должна быть не менее 4 м над коньком кровли здания,
же если по расчету достаточна труба меньшей высоты. Когда
135
вблизи от выбросной трубы или шахты расположены другие зда-
ния, высоту отсчитывают от конька кровли самого высокого зда-
ния, находящегося в радиусе 50 м от места выброса. Чтобы лучше
рассеивать газы и аэрозоли в атмосфере и чтобы они не могли
попасть в зону завихрения и оседания в приземном слое террито-
рии площадки, на вытяжных шахтах и трубах с вредными выбро-
сами не надо устанавливать зонты, дефлекторы и им подобные
устройства.
§ 4. 3. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ НЕСКОЛЬКИХ ОДНОВРЕМЕННО ДЕЙСТВУЮЩИХ
ВЫБРОСНЫХ ТРУБ
В случае, когда одновременно выбрасывают радиоактивные
отходы из нескольких труб, расположенных на одной территории,
необходимо их высоты рассчитывать с учетом того, чтобы в любой
точке на местности концентрация аэрозолей или газов от совмест-
ного действия всех выбросных факелов не превышала бы одной
предельно допустимой дозы. Для расчета концентрации в любой
точке факела можно использовать формулу [11]
С =------—— е s2xm мкюри/м3,
3,14sWm Г
где G — количество выбрасываемого вещества, мкюри/секг\ $ —
коэффициент турбулентности атмосферы (см. табл. 4. 2); w — ско-
рость ветра на высоте выброса, м/сек\ X — расстояние по ветру
от трубы до интересующей нас точки, м\ т — коэффициент,
зависящий от распределения температуры по высоте, принимаемый
для расчетов, равный двум; е — основание натуральных лога-
рифмов; Z — расстояние по вертикали между рассматриваемой
точкой и осью потока, у — смещение данной точки по горизон-
тали относительно оси потока, м.
Пример. Определить высоты двух труб, расположенных на одном участке.
Изотопный состав радиоактивных выбросов из каждой трубы аналогичен выбро-
сам предыдущего примера G= 0,555-10-2 мкюри/сек, предельно допустимая
концентрация смеси изотопов 3-10"8 мкюри/м3. Расположение труб на участке
и господствующее направление ветров приведены на рис. 4. 4.
Сначала производим все расчеты отдельно для каждой трубы без учета влия-
ния выбросов другой трубы. Так как исходные данные для расчета обеих труб
в этом примере одинаковы, можно, пользуясь результатами расчетов предыдущего
примера, написать:
Zj = Zj[ = 64,4 М’
^макс = ХП Смакс — 644 ж,
' Смаке = ПДК = 3*10"8 МКЮри/м3.
Оси потоков совпадают с направлением ветра и поэтому принимаем их па-
раллельными.
1 В этой формуле количество выбрасываемого вещества и концентрация его
даны в миллиграммах на 1 м3.
136
Определяем суммарную концентрацию в точке Cj макс- За расстояние X
инимаем расстояние от трубы II до точки С, лежащей на пересечении проекции
ПР потока от трубы II с перпендикуляром к ней, проходящим через точку Cj макс.
° Таким образом, X = 644 + 100 = 744 м.
Находим по плану участка кратчайшее расстояние между осями потоков.
Примем, что оно равно 100 м.
F Определим по формуле
Q U'+Z‘
c=^№>x* * s'x’ мкюри/м'
концентрацию в точке С]макс от выбросов трубы II.
Х~644+100-744м
Хц Смаке -644
100
100
Труба И Q.
Ветра
Труда I
Ось потока труды П
644-100= 544
Ось потока труды 1
^Смакс^ м
faмакс
Направление
Ветра gg
Рис. 4. 4. План участка с размещением труб:
у — расстояние от оси потока трубы I до иско-
мой точки; все размеры даны в метрах.
За у принимаем горизонтальное расстояние между осями потоков, т. е.
100 ж; Z — высота между осью потока и Землей. В нашем случае Z = 64,4 м.
Величины G, s и w берем из предыдущего примера. Подставляя эти величины
в формулу, получим
0.555.10-2
3,14-0,12.5,25-7442
= 6,1 • Ю"8* 0,07654 = 0,466* 10-8 мкюри/м3.
Суммарная концентрация от выбросов обеих труб в точке С[макс составит
Ссумм = 3- IO’8 + 0,466-10"8 = 3,466-10’8 мкюри/м3.
Количество допустимых доз в данной точке
3,466-IO’8 .
П 3-10-8 ’ 6 ПДК.
Так как концентрация в точке приземления зависит от квадрата высоты
выброса, то, следовательно, для получения допустимых концентраций необходимо
высоту выброса увеличить на V п раз, . т. е. высоты труб должны быть Н =
5=1 K1.16-Z — Ай = 1,08-64,4 — 9,4 = 60 м вместо Н = 55 м при одиночной
трубе.
Сделаем аналогичный расчет для определения суммарной концентрации от
ыоросов из обеих труб, но уже в точке с концентрацией Сц макс.
В данном случае за Х[ должно быть принято расстояние от точки пересече-
ия перпендикуляра к оси потока, проходящего через трубу I,
Xi = 644 — 100 = 544 м.
137
Концентрация выбросов из трубы I:
0555.10-*
С= 3:14.0^5.25.544^ °11!-544’ = 0.0937.10-з«юрИ/Л*.
Суммарная концентрация от обоих выбросов: Ссумм = 3*10“8 + 0,0937 х
X Ю-8 = 3,0937* 10-8 мкюри/м3, что превышает предельно допустимую кон-
центрацию в
3,0937-10’8 1ПО
« = —зЛо7»— = 1,03 раза-
Во втором случае высоту выброса требуется увеличить в К 1,04 = 1,02 раза.
Аналогично могут быть рассчитаны трубы, когда их количество больше двух.
При этом расчеты должны быть произведены для нескольких точек на местности,
как это показано в примере, и высота трубы принимается наибольшая.
При проектировании труб иногда целесообразно предусматри-
вать запас в площади поперечного сечения с учетом возмож-
ного увеличения объема выбрасываемого воздуха. Но не следует
забывать, что одновременно с этим необходимо предусматривать
и соответствующий запас в высоте из расчета ожидаемого увеличе-
ния количества радиоактивных веществ в выбрасываемом воздухе.
Скорость воздуха, выходящего из устья трубы, не должна быть
мала. При малых скоростях выхода воздуха воздушный факел
в непосредственной близости от устья трубы может опрокинуться,
поэтому часть воздуха может попасть в зону разрежения (аэроди-
намическую тень) за трубой, образованную ветровым потоком при
обтекании трубы. Грязный воздух в зоне разрежения может по
заветренной стороне трубы опуститься в более низкие слои атмо-
сферы. По американским данным, оседания на земле не проис-
ходит, если скорость ветра меньше скорости в трубе [12].
В ряде случаев устройство высоких труб позволяет поддержи-
вать в местах приземления воздушного факела за счет разбавле-
ния радиоактивных веществ предельно допустимые концентрации,
но они не снижают абсолютного количества радиоактивных выбро-
сов. Выпадающие из воздушных потоков радиоактивные аэрозоли
могут оседать и накапливаться на поверхностях земли, зданий
и т. д. При определенных условиях (порывах ветра, движении
транспорта и т. д.) такие поверхности становятся источниками
загрязнения атмосферного воздуха, поэтому нельзя ограничи-
ваться устройством одних только выбросных труб, даже в тех
случаях, когда это допускается по расчетам. Высокие выбросные
трубы следует применять совместно с эффективными фильт-
рами для очистки воздуха.
Определение высоты выбросных труб при помощи приведенных
выше расчетных формул не дает результатов, точно совпадающих
с фактическими данными. Расхождение между ними объясняется
двумя основными причинами: переменчивостью метеорологических
факторов и приближенным значением коэффициентов $ и /и, вхо-
дящих в расчетные формулы. Поэтому во всех случаях, когда это
возможно, например в условиях действующих предприятий, раз-
138
пабатывать мероприятия по охране атмосферного воздуха от радио-
активных выбросов необходимо на основе замеров, которые про-
водят службы дозиметрического контроля.
При нахождении высоты трубы за расчетную концентрацию
в точке приземления воздушного факела принимают предельно
допустимую концентрацию радиоактивных веществ, определяе-
мую из предельно допустимой дозы облучения, действующей не-
прерывно в течение определенного периода времени (см. табл. 4. 1).
Это можно было бы считать абсолютно правильным в том случае,
если направление ветра сохранилось в течение того же времени
постоянным. Однако в действительности направление ветра ме-
няется и довольно часто. Изменение направления ветра эквива-
лентно коэффициенту запаса в высоте трубы. Этот коэффициент
по некоторым зарубежным данным колеблется от 2 до 50 [13].
§ 4. 4. ЗАВИСИМОСТЬ ВЫСОТЫ ТРУБЫ ОТ СКОРОСТИ ВЕТРА
Из формулы расчета высоты трубы
Н _ z- Mi = V G - 4,2dT - 0,7 Г’63
и ап у 8,5м>ПДК т \ /
видно, что чем меньше скорость ветра, тем большее значение
приобретает первый член правой части уравнения, но одновременно
увеличивается второй член — высота факела. Но так как высота
трубы есть разность между первым и вторым членами, то макси-
мальное значение высоты трубы будет при какой-то определенной
«оптимальной» скорости ветра. Оптимальная скорость ветра
будет постоянной для каждого диаметра трубы и для определен-
WT
ного значения отношения —.
§ 4. 5. ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН И БЛАГОУСТРОЙСТВО ТЕРРИТОРИИ
При размещении зданий на генеральном плане предприятия,
научно-исследовательских институтов и других объектов необхо-
димо придерживаться принципа зональности, т. е. территорию
отводимого под застройку участка делят на две зоны: чистую и
грязную, в которых и располагают соответствующие здания. По
чистой зоне нельзя перевозить оборудование, загрязненное радио-
активными веществами, и допустить движение транспорта, связан-
ного с грязными помещениями отдельных зданий. Воздухозабор-
ные киоски приточной вентиляции устраивают только в чистой
зойе, а воздух из вытяжной вентиляции выбрасывается в грязной
зоне.
Несмотря на то что деление территории на чистую и грязную
зоны носит несколько условный характер, все же принцип зо-
нальности является фактором, способствующим улучшению сани-
тарного состояния воздуха как снаружи, так и внутри рабочих
139
помещений. Чтобы уменьшить опасность загрязнения атмосфер-
ного воздуха скопившимися на поверхностях радиоактивными
аэрозолями, надо благоустроить территорию: озеленить ее,
строить дороги только с твердыми смываемыми покрытиями
и т. п. Здания с радиоактивными выбросами не следует размещать
в низких местах, в котлованах, так как это потребует, с одной
стороны, более высоких труб, а с другой, ухудшит условия про-
ветривания территории от попавших на нее радиоактивных и
токсичных веществ при инверсии 1 и отсутствии ветра.
Расположение и конфигурацию зданий необходимо выбирать
с учетом создания наилучших условий для продувания террито-
рии, предотвращения образования застойных зон. Наиболее
предпочтительно продольную ось здания располагать параллельно
господствующему направлению ветра, нежелательно выбирать
П-образную или Г-образную форму.
§ 4. 6. ЗНАЧЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
ДЛЯ ОХРАНЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Как было видно из предыдущего материала, существенное
влияние на разбавление в атмосфере радиоактивных веществ,
выбрасываемых через высокие трубы, оказывают скорость и на-
правление вет{эа. При скорости, равной или близкой к нулю
(штиль), радиоактивные вещества, содержащиеся в вентиляцион-
ных выбросах, опускаются на территорию объекта вблизи трубы
и создают тем самым опасность для людей, находящихся в этой
зоне. В таких условиях самое надежное остановить производство
и научные исследования. По ряду причин часто бывает невозможно
прекратить основные технологические процессы, но вспомога-
тельные операции, например периодическое сжигание и растворе-
ние отходов, можно проводить только при благоприятных усло-
виях. Для этих целей желательно иметь на площадке дистан-
ционные метеорологические приборы, определяющие скорость
и направление ветра, со шкалами показаний на центральном
пульте.
1 Инверсией называют такое состояние атмосферы, когда более высокие
слои ее имеют температуру выше нижних.
ГЛАВА 5
ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
§ 5. 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Системы вентиляции могут быть децентрализованными и цен-
трализованными. Децентрализованная вентиляция — такая вен-
тиляция, когда в здании устраивают несколько однородных систем,
число которых главным образом определяют территориальными
и конструктивными соображениями.
При централизованной вентиляции для однородных потреби-
телей всего здания или объекта в целом предусматривают одну
единую систему. При этом число систем определяют не террито-
риальными и конструктивными соображениями, а технологиче-
скими, пожарными и гидравлическими условиями.
§ 5. 2. ОСНОВНЫЕ НЕДОСТАТКИ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ
СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
Несмотря на то что децентрализованная система более эконо-
мична как по капитальным вложениям, так и расходу электро-
энергии, она имеет серьезные недостатки, имеющие особое зна-
чение при работах с радиоактивными и высокотоксичными ве-
ществами. Разбросанность большого количества вентиляционных
агрегатов по всей территории здания или объекта создает весьма
трудные условия для обслуживания их и для контроля за исправ-
бесперебойной ра?жгой всей вентиляции в целом,
установки обслуживает общецеховой персонал,
имеющий кроме этого целый ряд других производственно-техноло-
гических обязанностей. Естественно, что при таком положении
Дежурно-ремонтный персонал в первую очередь выполняет все
работы, связанные с основной производственной деятельностью,
^вентиляционные установки оказываются поэтому без присмотра,
^им в известной степени можно объяснить то, что на целом ряде
предприятий большое количество вентиляционных установок
бездействует.
ным состоянием и
Вентиляционные
141
§ 5. 3. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ
Достоинства централизованных систем состоят в следующем:
1) сосредоточение в одном месте всего вентиляционного хозяйства
вытяжной или приточной системы. Вентиляционное оборудование
обслуживает в этом случае специально обученный квалифициро-
ванный персонал, который обязан по инструкции обеспечивать
заданные параметры и объемы удаляемого и подаваемого воздуха.
Обслуживающий эти системы персонал относится к работникам
вентиляционной службы и его не отвлекают на выполнение дру-
гих работ, не связанных с его прямыми обязанностями; 2) сокра-
щение числа вентиляционных агрегатов за счет их укрупнения,
что облегчает обслуживание и упрощает систему автоматического
управления и контроля; 3) применение более производительного
и совершенного оборудования, что позволяет в ряде случаев
использовать синхронные высоковольтные электродвигатели и
отказываться тем самым от устройства понижающих трансфор-
маторных подстанций; 4) надежность и бесперебойность работы
вентиляционных систем. При централизованных системах гораздо
проще обеспечить вентиляционные агрегаты двойным питанием
электроэнергии. Количество резервного оборудования в центра-
лизованных системах будет всегда меньше, чем в децентрализо-
ванных, если оно предусматривается; 5) сосредоточение всех
радиоактивных и токсичных выбросов в одном месте и устройство
одной выбросной трубы, что позволяет увеличить разрывы между
выбросом и забором чистого воздуха для приточной вентиляции;
6) более целесообразное использование цеховых площадей основ-
ного производства и обеспечения поточности технологических
процессов.
Помещения или отдельно стоящие здания, в которых разме-
щают вентиляционные агрегаты централизованных систем, назы-
вают вентиляционными центрами. В зависимости от назначения
они могут быть вытяжными или приточными.
К числу недостатков централизованных систем кроме допол-
нительных затрат на устройство вентиляционных магистральных
каналов большой протяженности и повышенного расхода электро-
энергии на передвижение воздуха в них следует отнести увеличен-
ные потери тепла и воздух^фцЛя приточной и излишний подсос
для вытяжной вентиляции.
§ 5. 4. ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРОВ И РЕЖИМ ИХ РАБОТЫ
Производительность вентиляционных центров может дости-
гать сотен тысяч и миллионов кубических метров в 1 ч. Чтобы
обеспечить бесперебойную подачу или удаление воздуха, число
вентиляторов в этом центре должно быть не менее двух: рабочий
и резервный. Однако более выгодно бывает устанавливать не-
сколько параллельно работающих вентиляторов. В этом случае
подбор их производят по тем же графикам, что и для одиночно
142
ботающих вентиляторов. При выборе вентиляторов необходимо
Ра0 миться к тому, чтобы при одновременной работе параллельно
СТРеновленных вентиляторов коэффициент полезного действия
соответствовал бы значению не меньше чем 0,9 от максимального
к. п-
п пи мео Производительность вентиляционного центра L = 420 000 м3/ч-
Сопротивление сети Рс = 400 кгс/м3 (4000 н/м3).
Примем к установке три вентилятора высокого давления ВД-20. Производи-
тельность каждого вентилятора, таким образом, составляет
. 420 000 14nmn 3/
L — —5 = 140000 м3/ч.
О
Пользуясь характеристикой вентилятора при п = 585 об/мин (рис. 5. 1),
находим коэффициент полезного действия т] = 0,69, потребную мощность на валу
вентилятора N = 230 кет, развиваемое давление
Р = 405 кгс/м3 (Р = 4050 н/м3).
Такая мощность будет потребляться на валу каждого вентилятора при одно-
временной параллельной работе. Суммарная потребная мощность всех трех вен-
тиляторов равна NcyMM = 3-230 = 690 кет.
Для того чтобы определить, сколько воздуха будет переме-
щаться по этой же сети, если одновременно будут работать не
ТРИ, а два или один вентилятор, необходимо построить совместный
график параллельной работы вентиляторов и сети.
При параллельной работе одинаковых вентиляторов характе-
ристика совместной работы их строится путем суммирования про-
143
изводительностей при неизменном давлении. Характеристики оди-
ночного вентилятора и параллельной работы двух и трех вентиля-
торов приведены на рис. 5. 2.
Для построения суммарной кривой на характеристике оди-
ночного вентилятора наносят несколько точек [например: а (1),
б (1), в (1), г (1), д (1), е (1) и т. д. ]. Затем абсциссы этих точек
удваиваются для двух вентиляторов, утраиваются — для трех
и т. д. Назовем эти точки соответственно точками одиночной
характеристики, но с индексами 2, 3 и т. д. Соединяя точки,
получим суммарную характеристику двух, трех и любого числа
вентиляторов. Как известно, рабочая точка вентилятора находится
на пересечении характеристик вентиляторов и сети. Характери-
стика вентиляционной сети показывает изменение ее сопротив-
ления в зависимости от изменения объема перемещаемого по ней
воздуха. Для большинства элементов вентиляционных систем
существует квадратичная зависимость
Р = Л7Л
где К — коэффициент сопротивления сети или отдельных элемен-
тов, который может быть представлен как сопротивление при
перемещении единицы объема в 1 м^/ч.
Построение характеристик для сетей, состоящих из элементов
с различной зависимостью сопротивления от производительности,
будет рассмотрено несколько ниже, здесь же для упрощения
изложения материала примем, что вся сеть в целом подчиняется
квадратичной зависимости.
Нанесем на график рис. 5. 2 характеристики сетей, соответ-
ствующие работе одного, двух и трех вентиляторов, которые, как
увидим дальше, отличаются друг от друга. Для того чтобы по-
строить такие характеристики, необходимо знать не только общее
сопротивление всей сети, но также и распределение его на сопро-
тивление участков, общих для всех вентиляторов, и участков,
относящихся только к данному вентилятору (рис. 5. 3).
Примем, что в нашем примере сопротивление общих участков
Робщ. уч = 300 кгс/м? (3000 н/м2}, а сопротивление индивиду-
альных участков РИнд. уч = Ю0 кгс/м? (1000 н/м2). Для этих
значений сопротивлений построим характеристики сети при
.различном числе работающих вентиляторов.
Рассчитаем характеристику сети при трех работающих вен-
тиляторах.
Коэффициент сопротивления для общих участков1
TS ______ Робщ. уч 300 _
•^общ. уч £2 4 22«1010
- 1,7-IO"9 кгс/м2 (1,7-10~8 н/м2).
1 Здесь L принимаем условно за безразмерную величину.
144
М. Крупчатников
Рис. 5. 2. Характеристики параллельной работы вентиляторов ВД-20 при п = 585 об!мин*.
------------характеристики работы вентиляторов: /—одного; 2—двух; 3—трех;----характе-
ристики сети при работе вентиляторов: 4 — одного; 5 — двух; 6 — трех.
Рис. 5. 3. Схема распределения сети
на общие и индивидуальные участки:
I — общие участки; II — индивидуальные
участки; / — вентиляторы.
Коэффициент сопротивления индивидуальных участков
IS _ РИНД. уч __ 100
''инд. уч •“ Vi г 2 4 22«1010
Ьинд. уч ’
^0,57.10-° кгс/м2 (0,57-10'8 н/м2).
Суммарный коэффициент сопротивления
Ксуыы= 1.7-10-» + 0,57.10-» =
= 2,27-10-® кгс/м2 (2,27-10’8 н/м2).
Для построения характеристики сети зададимся несколькими
значениями L и определим для них Р.
Точка I (3) Ц = 105 м3/ч\
Pi = 2,27-IO"®-1010 = 22,7 кгс/м2 (227 н/м2).
Точка II (3) Ln = 1.5-105 м3/ч-
Рп = 2,27-10“®-1,52-1010 = 51 кгс/м2 (510 н/м2).
Точка III (3) Lm = 2-105 м3/ч\
Рт = 2,27• 10"®• 22• 1010 = 90,8 кгс/м2 (908 н/м2).
Точка IV (3) Llv = 2,5 • 10® м3/ч\
Plv = 2,27-10-®-2,52-1010 = 142 кгс/м2 (1420 н/м2).
Точка V (3) Lv = 3-10B м3/ч~,
Pv = 2,27• 10"®-З2• 1010 = 204 кгс/м2 (2040 н/м2).
Точка VI (3) LVi = 3,5 • 10® м3/ч-,
Pvi = 2,27-10“® • 3,52• 1010 = 278 кгс/м2 (2780 н/м2).
Точка VII (3) Lvn = 4,2-10® м3/ч-,
Pv„ = 2,27• IO"®-4,22• 1010 = 400 кгс/м2 (4000 н/м2).
Соединим все точки и получим характеристику сети при трех
работающих вентиляторах.
Построим характеристику сети при двух работающих вентиля-
торах.
Эта характеристика будет иметь вид более крутой параболы
за счет того, что сопротивление индивидуальных участков будет
тем же самым, но при уменьшенном объеме перемещаемого воз-
, 420 000-2 Oon ппп з/
духа, а именно при L =-----------= 280 000 м3/ч.
Коэффициент сопротивления индивидуальных участков
^И11д.уч= 2,8МО1. ^1,28-10- кгс/м2 (12,8.10-® н/м2).
146
Суммарный коэффициент сопротивления всей сети
iz 1 7-Ю'9+1,28-10"9 = 2,98-10"9 кгс/м2 (2,98-IO'8 н/м2),
Лсумм ’
Находим координаты нескольких произвольных точек:
Точка I (2) Ц = 10® л3/ч;
Р, = 2,98- IO-’• Ю10 = 29,8 кгс/м2 (298 н/м2).
Точка II (2) Ln= 1,5-108 м3/ч\
Рп = 2,98- IO'9 • 1,52-1010= 67 кгс/м2 (670 н/м2).
Точка III (2) LI]] = 2.105 л3/ч;
РП1 = 2,98-10"°-22• 1010 = 119 кгс/м2 (1190 н/м2).
Точка IV (2) Ljv=2,5-105 м3/ч\
Plv = 2,98- 10-e-2,52.1010 = 186 кгс/м2 (1860 н/м2).
Точка V (2) Lv = 3-10® м3/ч;
Pv = 2,98•10'®-З2• 1010 = 268 кгс/м2 (2680 н/м2).
Точка VI (2) LVi = 3,5-105 м3/ч;
Pvl = 2,98 • 10”’-3,52.1010 = 365 кгс/м2 (3650 н/м2). *
Соединим эти точки и получим характеристику сети при двух
работающих вентиляторах. Рабочая точка соответствует произво-
дительности L = 3,5 • 105 м3/ч, давлению Р = 365 кгс/м2 (3650 н/м2).
Производительность каждого вентилятора
З.5^ = 1,75.10® м3/ч.
Таким образом, производительность каждого вентилятора
возоосла ня (1.75-10®-1,4.10’).100о/о _ „0/
возросла на --------------------- — zo,o /о.
По характеристике вентилятора (рис. 5. 4) находим коэффи-
циент полезного действия ц = 0,62 и потребляемую мощность
на валу вентилятора AZB = 295 кет.
Таким образом, потребляемая каждым вентилятором мощность
увеличилась на (295 ~ 22^-100-- = 29,42%.
И, наконец, для сравнения найдем производительность венти-
лятора, если он будет работать на эту сеть один. Коэффициент
сопротивления индивидуальных участков при одном работающем
вентиляторе равен
*инд. уч = 14‘°?010 = 5,1.10-* кгс/м2 (5,1 • 10-’ н/м2).
Суммарный коэффициент сопротивления сети
Ксумм - *обЩ. уч + *„нд. уч = 1’7. Ю-9 + 5,1. КН =
= 6,8.10"9 кгс/м2 (6,8-10"8 н/м2).
10*
147
о)
ную работу трех
вентиляторов:
а — при одновременной работе одного вентилятора; б—при одновременной ра-
боте двух вентиляторов.
Находим координаты характерных точек.
Точка 1(1) М = 10s Л13/ч;
Р, = 6,8-IO"9-1010 = 68 кгс/м2 (680 н/м2).
Точка II (1) Ьп — 1,5-10® м3/ч",
рп = 6,8-10~9-1,52-1010 = 153 кгс/м2 (1530 н/м2).
Точка III (1) Дщ = 2-10® м3/ч;
РП1 = 6,8-10"9-22-1010 = 272 кгс/м2 (2720 н/м2).
Точка IV (1) L1V = 2,25-105 м3/ч;
Piv = 6,8 • 10"9 • 2,252 • 1010 = 345 кгс/м2 (3450 н/м2).
Соединим эти точки и получим характеристику сети при одном
работающем вентиляторе. Как видно из графика, производитель-
ность вентилятора при данной сети равна 212 000 м3/ч и сопротив-
ление сети
Р = 300 кгс/м2 (3000 н/м2).
Производительность вентилятора увеличилась на
(2,12.10*—1,4-10*)-100 _ 47о/
1,4-10* — 4/'о-
Пользуясь графиком (см. рис. 5. 4), находим коэффициент
полезного действия т] = 0,46 и потребляемую мощность на валу
вентилятора
д, 2,12.1О*.ЗОО о-с
3600.102.0,46 — 376 кет,
т. е. потребляемая мощность возрастет на
(376228228) 100 = 650/0-
Рассмотренный пример показывает, что при параллельном
включении вентилятора производительность и потребляемая мощ-
ность каждого из них не являются постоянными, а меняются в за-
висимости от количества работающих одновременно вентиляторов.
Если принять за минимальные величины производительность
и потребляемую мощность каждого вентилятора в случае работы
всех вентиляторов, включенных в систему, то отклонение от
номинальной величины при отключении одного или нескольких
вентиляторов зависит от отношения сопротивления индивидуаль-
ИНД. уч
ных участков к сопротивлению общих участков -^-инд- У-±-. Чем
бп ПК "общ. уч
дольше это отношение, тем меньше будут меняться производи-
тельность и потребляемая мощность отдельных вентиляторов,
149
или, другими словами, режим работы вентиляторов будет более
устойчивым х.
Число действующих вентиляторов может сокращаться как
в результате преднамеренных действий обслуживающего персо-
нала, так и в результате непредусмотренных аварийных обстоя-
тельств, а если увеличение потребляемой мощности может дости-
гать опасных для сохранности электродвигателей величин, необ-
ходимо предусматривать меры защиты их.
В отдельных случаях устанавливают электродвигатели мощ-
ностью, обеспечивающей бесперебойную работу вентилятора на
максимальном режиме. Это позволит также, если отсутствуют
специальные резервные агрегаты, поддерживать при случайной
остановке одного из вентиляторов повышенную производитель-
ность на оставшихся. В случае синхронных электродвигателей
запас мощности не ухудшает показатели использования электро-
энергии (cos (р).
Как правило, один или несколько вентиляторов при их парал-
лельной работе являются резервными, и поэтому клапаны, отклю-
чающие неработающие вентиляторы, должны быть достаточно
герметичными. Негерметичность клапанов приводит к бесполез-
ному перетоку воздуха через резервные вентиляторы, которые
в этом случае являются байпасами. Переток воздуха через них
приводит к уменьшению объема воздуха, перемещаемого по сети
работающими вентиляторами, поэтому клапаны секционного типа
ввиду больших неплотностей являются малопригодными для этих
целей.
§ 5. 5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЕНТИЛЯТОРОВ
Общие сведения. Во многих случаях требуемая
производительность правильно выбранных и установленных вен-
тиляторов меньше производительности, которую может обеспе-
чить вентилятор, перемещая воздух по данной сети. Это можно
объяснить следующим: 1) стремлением проектировщиков иметь
некоторый запас, гарантирующий заданный объем перемещаемого
воздуха в случае возможных отклонений от проекта при монтаже
систем; 2) предусматриванием резерва для возможного подключе-
ния в процессе эксплуатации дополнительных потребителей;
3) переменным режимом работы вентиляторов, связанных со смен-
ностью предприятия; 4) переменным сопротивлением фильтрую-
щих установок, имеющим весьма большое значение в системах
вентиляции с радиоактивными веществами.
Для экономии электроэнергии и тепла надо постоянно регу-
лировать производительность систем вентиляции в соответствии
с потребностью.
1 На рис. 5. 4, а пунктиром изображена предполагаемая характеристика
вентилятора, так как на заводских графиках характеристика вентилятора огра-
ничена производительностью 180 000 к1 * 3/ч.
150
регулирование с помощью дросселя. Ca-
ul простым и в то же время самым неэкономичным способом
МЬляется регулирование производительности вентилятора с по-
мощью дросселя. Характеристика дроссельного регулирования
показана на рис. 5. 5.
Как видно из рисунка, требуемые параметры можно получить,
меняя характеристики сети за счет введения дополнительного
Рис. 5. 5. График регулирования производительности вентиля-
тора дросселем:
/—характеристика сети с дросселем; 2—характеристика сети без дрос-
селя; 3 — характеристика вентилятора; Lt—требуемая производитель-
ность.
сопротивления дросселя или шибера. Характеристика сети с дрос-
селем показана на рис. 5. 5 пунктиром. Такое регулирование при-
водит к потере мощности (заштрихованная часть графика).
Регулирование с помощью направляю-
щего аппарата. В настоящее время регулирование с по-
мощью направляющего аппарата нашло широкое применение.
Направляющий аппарат, устанавливаемый во всасывающем па-
трубке вентилятора, представляет систему механически связанных
между собой поворотных лопастей. Изменением их положения,
прикрывая или открывая сечение входного патрубка вентилятора,
меняют производительность и давление вентилятора. Направ-
ляющим аппаратом можно управлять вручную, а при электропри-
воде дистанционно или автоматически. Установка направляю-
151
щего аппарата с электроприводом показана на рис. 5. 6. Харак-
теристика регулирования с помощью направляющего аппарата
представлена на рис. 5. 7. При изменении положения лопастей
в этом случае как бы меняется характеристика вентилятора.
Каждому углу поворота лопасти соответствует своя собственная
характеристика.
Таким образом, при регулировании с помощью направляющего
аппарата мощность на преодоление сопротивления шибера не
расходуется. Однако происходит некоторая потеря мощности при
Рис. 5. 6. Установка направляющего аппарата с электроприводом и ко-
лонкой дистанционного управления:
/ — вентилятор; 2 — лопатки направляющего аппарата; 3 — тяга; 4 — механизм
ручного управления; 5—электропривод; 6 —колонка дистанционного управления.
входе воздуха в вентилятор. Эта потеря учитывается коэффициен-
том полезного действия вентилятора (вернее, коэффициентом полез-
ного действия регулирования), который по мере увеличения угла
поворота лопастей понижается. К сожалению, не все типы венти-
ляторов выпускаются с направляющими аппаратами.
Регулирование изменением числа обо-
ротов вентилятора. Регулирование изменением числа
оборотов вентилятора может быть признано наиболее экономичным.
В этом случае рабочая точка вентилятора находится на пересече-
нии характеристик вентилятора и сети (рис. 5. 8). Однако регу-
лирование изменением числа оборотов до сих пор не нашло широ-
кого применения из-за ряда практических затруднений.
В настоящее время выпускаются некоторые типы вентиляторов
низкого давления с гидравлической муфтой, позволяющей менять
число оборотов. Потеря мощности в гидромуфте составляет при-
мерно при передаточном числе 1 : 1 около 3% (к. п. д. = 0,97),
а при передаточном числе 1 : 0,75 потери достигают 25—27%
(к. п. д. - 0,734-0,75).
152
Рис. 5. 7. Характеристика регулирования с по-
мощью направляющего аппарата:
/ — характеристика сети; 2 — характеристика вентиля-
тора; а — угол поворота.
Рис. 5. 8. Регулирование изменением числа оборотов:
1 —характеристика сети; 2 — характеристика вентилятора;
п — число оборотов.
В настоящее время промышленность Советского Союза вы-
пускает двух-, трех- и четырехскоростные двигатели мощностью
до 40 кет, поэтому в некоторых случаях может оказаться наи-
более целесообразным регулирование производительности венти-
ляторов осуществлять установкой многоскоростных двигателей,
технические данные которых приведены в приложении IV.
§ 5. 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ВЕНТИЛЯТОРОМ
С НАПРАВЛЯЮЩИМ АППАРАТОМ
Мощность на валу вентилятора, работающего при различных
углах установки лопастей направляющего аппарата, производится
на основании стендовых данных заводов-изготовителей. Изме-
нение мощности при регулировании направляющим аппаратом
и значение коэффициента полезного действия дутьевых вентиля-
торов высокого давления одностороннего всасывания приведены
на рис. 5. 9.
Пример. Определить коэффициент полезного действия и потребляемую
мощность на валу вентилятора ВД-20 при п = 585 об/мин, если его производитель-
ность должна быть L = 130 000 м3/ч, а сопротивление сети Р = 300 кгс/м3
(3000 н/м3).
В системе координат (L — Р) для характеристики вентилятора (рис. 5. 10)
возьмем точку А, определяющуюся заданными параметрами. Исходя из соотно-
Р ( L V л z
шения = 1 — \ , строится кривая, проходящая через точку А (характери-
стика сети). На пересечении характеристики сети с характеристикой вентилятора
находим Аисх=1,5*10б м3/ч, NHcx = 246 кет и т)исх = 67,5%, значения их при
полностью открытом направляющем аппарате, т. е. а = 0° (точка Б).
Отношение рабочей производительности Lp к производительности при откры-
том аппарате £исх
£р 1,3-10*. 100 _0/
-L^= - 1,5-10* *87%'
Из графика рис. 5. 9 находим —-------= 70% и т)рег = 92% (ход решения
N исх
на рисунке показан стрелками). Отсюда Afp = А^исх’О»? = 246*0,7 — 172 кет,
а коэффициент полезного действия вентилятора при данном положении лопастей:
*Пр = Лисх'Лрег = 0,675*0,92 = 0,62.
Угол поворота лопастей направляющего аппарата можно найти по графику
рис. 5. 11.
Из точки
- - = 87% проводится линия, параллельная линии абсцисс до
Б исх
кривой —= р— = f (а). Опуская из этой точки перпендикуляр на ось
^исх -
52 (ход решения
пересечения с
абсцисс, находим угол поворота лопастей. В нашем примере а =
показан стрелками).
Учитывая, что в воздуховодах всегда имеется утечка или
подсос воздуха, при подборе вентиляторов следует предусматри-
вать коэффициент запаса на производительность в размере
k = 1,1 -4- 1,2% в зависимости от протяженности и герметичности
154
Рис. 5. 9. Изменение мощности при регулировании
направляющим аппаратом и к. п. д. регулирования
вентиляторов ВД-20.
Рис. 5. 10. Параметры вентилятора ВД-20 при п=585об/жин
при полностью открытом направляющем аппарате:
1 — характеристика сети; 2 — характеристика вентилятора.
сетей и соответственно принимать запас на сопротивление в раз-
мере Л2.
При выборе вентилятора и определении мощности электродви-
гателя нельзя, как это делают некоторые специалисты, предусмо-
треть, для покрытия возможных ошибок в расчете, запас только
на сопротивление системы. При лишнем запасе на сопротивление
расчетная характеристика сети окажется круче фактической и
Рис. 5. 11. Изменение производительности вентиля-
торов ВД в зависимости от поворота лопаток на-
правляющего аппарата:
а — поворот угла лопастей.
тогда действительная производительность вентилятора будет
больше той, которую определим при расчете мощности электро-
двигателя. Известно, что с повышением производительности
потребляемая мощность почти у всех центробежных вентиляторов
увеличивается, и в результате вместо запаса мощность электродви-
гателя может оказаться недостаточной и двигатель будет пере-
гружен.
§ 5. 7. ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СЕТЕЙ, СОСТОЯЩИХ
ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ЗАВИСИМОСТЯМИ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ОТ РАСХОДА (СКОРОСТИ)
Обозначив сопротивление через Р, а расход воздуха через L,
в общем виде зависимость сопротивления от расхода получим
Р = K-Ln.
156
Для различных элементов вентиляционных сетей показатель
тепеним различен и колеблется от 1 до 2. Например, для воздухо-
с ов местные сопротивления и сопротивления на трение при
турбулентном движении п = 2, для тканевых фильтров п = 1
и более, для зернистых фильтров и калориферов 2 > п > 1
и т. Д- Поэтому при построении характеристики сети нужно все
элементы ее разделить на группы с одинаковыми показателями
степени. Если сопротивление этих групп будет составлять зна-
Рис. 5. 12. Характеристика сети, состоящей из элементов с раз
личными показателями степени л:
/ — характеристика воздуховодов; 2 — хара сгеристика фильтров;
3 — суммарная характеристика сети.
чительную часть от общего сопротивления, то характеристика
сети сначала строится для каждой группы отдельно и затем общая
для всей сети. Ординаты суммарной характеристики находятся
суммированием ординат характеристик отдельных групп.
Пример. Построить характеристику сети, в которой при расходе воздуха
L = 120 000 ж3/ч сопротивление Рсумм ~ 200 кгс/м2 (2000 н/м2}. Сопротивление
элементов сети (воздуховоды, решетки и т. д.), для которых п = 2, Рв = 150 кгс/м2
(1500 н/м2)\ сопротивление элементов (тканевые фильтры), имеющих n= 1,
Рф = 50 кгс/м2 (500 н/м2).
Характеристика фильтров в данном случае есть прямая линия, проходящая
?гРез начало координат и точку с координатами L = 120 000 м3/ч и Р* = 50 кгс/м2
(500 н/м2).
Характеристику для воздуховодов и других элементов с п = 2 строим в соот-
ветствии с изложенными выше приемами. Затем суммируем ординаты этих двух
характеристик и находим суммарную характеристику всей сети (рис. 5. 12).
Таким же способом может быть построена общая суммарная
характеристика для сети, состоящей из любого количества групп
элементов, имеющих самые различные значения степени п.
Характеристику разнородной сети можно также построить
при помощи «усредненного» показателя степени, который может
157
быть определен следующим образом. Предположим, что имеется
сеть, для которой при расходе L = 120 000 мэ/ч сопротивление
РСумм = 300 кгс/м? (3000 н/м2). Сеть состоит из трех элементов-
1) Рг = 150 кгс/м2 (1500 н/м2); п = 2; (Рг = K^L2);
2) Р2 = 50 кгс/м2 (500 н/м2); п = 1,7; (Р2 = К2Р-7);
3) Р3 = 100 кгс/м2 (1000 н/м2); п = 1,0; (Р3 = K3L).
Найдем сопротивление всей сети при ином расходе, например:
"Г* = °-5-
1) Р\ = Pt = 150-0.52 = 37,5 кгс/м2 (375 н/м2);
2) Р2 = Р2(-Т")1'7 = 50-0,51-7 = 15,5 кгс/м2 (155 н/м2);
3) Р'3 = Рз(-у-) = 100-0,5 = 50 кгс/м2 (500 н/м2);
Реумы = ЮЗ кгс/м2 (1030 н/м2).
На основании формулы — >умм- = (-у2-)”, можно написать,
^сумм 1 '
ЧТО
n = lg2^_;lg_L.
•^сумм 1
Подставляя в формулу наши значения, получим
П “ g 103 ‘ g 0,5-120 000 ~ 0,3 ~ 1,545.
Следовательно, характеристика всей сети теперь может быть
выражена уравнением
р = KL^45.
Найдем усредненный коэффициент сопротивления
Д = =----30^— = 4,07-10“8 кгс/м3 (4,07 -10'5 н/м2).
Ln 120 0001’545
Усредненные значения показателя степени п и коэффициента К
находят только при построении характеристики сложной сети.
Зная значения п и Д, определяем координаты нескольких точек,
при соединении которых получим графическое изображение ха-
рактеристики сети.
Одним из примеров параллельной работы вентиляторов яв-
ляется подключение выхлопов от нескольких вентиляторов к одной
158
е Объединение в одну шахту нескольких вытяжных систем
Ша воляет сократить число вентиляционных шахт и тем самым
п°з чтить внешний вид здания. Кроме того, при сокращении числа
втяжных шахт уменьшается и количество отверстий в кровле
здания нужных для прохода шахт.
Д При децентрализованной системе вытяжные шахты делают от-
дельно для общеобменной и местной вентиляции. В системах
местной вентиляции, которые присоединяют к одной шахте,
желательно устанавливать резервные вентиляторы, включаемые
в случае выхода из строя работающего, чтобы избежать попадания
грязного воздуха через систему воздуховодов, или ставят герме-
тические клапаны, которые автоматически отключают бездействую-
щую систему вентиляции. В особо ответственных случаях можно
установить и то, и другое. В одну трубу выхлопы от местной и
общеобменной вентиляции при децентрализованных системах
возможно осуществлять лишь при круглосуточной их работе.
При этом система общеобменной вентиляции должна обязательно
иметь резервные вентиляторы.
Сопротивление объединенных шахт должно рассчитываться
на полный расход воздуха от всех присоединяемых систем.
Поскольку сопротивление шахт составляет, как правило, не-
большую часть от общего сопротивления, то и увеличение произ-
водительности работающих вентиляторов при неодновременной
работе вентиляторов будет незначительным и не потребует уве-
личения мощности двигателей. В отдельных случаях необходимо
устанавливать электродвигатели соответствующей мощности.
§ 5. 8. ВЕНТИЛЯТОРЫ В-13000
При большой производительности вентиляционного центра,
когда объем воздуха достигает нескольких миллионов кубических
метров в 1 ч, а сопротивление сети определяется 3004-400 кгс!м?
(30004-4000 иЛи2) и выше, могут быть применены высокопроизво-
дительные центробежные вентиляторы типа В-13000 (индекс 13 000
показывает номинальную производительность в кубических метрах
за 1 мин, что в переводе на часовую производительность составит
13 000-60 = 780 000 At3). Вентиляторы изготовляют двух видов:
В-13000-1 — левого вращения и В-13000-11 — правого вращения.
Вентилятор В-13000 по габаритам значительно меньше, чем
Центробежные шахтные вентиляторы ВЦ-4 и ВЦ-5 на ту же про-
изводительность. Вентиляторы комплектуются синхронными вы-
соковольтными электродвигателями, маслохозяйством для охла-
ждения подшипников и направляющим аппаратом для регулиро-
вания производительности. Вентиляторы В-13000 отличаются
высокими эксплуатационными качествами и надежностью в ра-
боте.
ри ^5^3 ВВД вентилят0Ра и его характеристики приведены на
159
2885
5415
По 5-Ь .
(только по фундаменту)
По А-А
(только по фундаменту)
1832 1000
нагнетание
Рис. 5. 13. Вентилятор В-13000:
/ — электродвигатель; 2 — масля-
ный насос для охлаждения под-
шипников; 3 — аппарат направ-
ляющий осевой; 4 — фланец под-
вода воды; 5—фланец отвода воды;
6 —воздухоохладитель типа ВОП.
Техническая характеристика: вес
ротора 7158 кг\ маховой момент
ротора вентилятора, приведенный
к муфте электродвигателя,
23 680 кем*', вес ротора электро-
двигателя 6500 кг\ маховой момент
ротора электродвигателя 9500 кгм*.
12650
Потребляемая мощность на валу вентилятора при регулиро-
вании направляющим аппарате^ производится по обычной фор-
муле
N ~ 102-3600-Пв Кв/Л’
где т)в принимается в зависимости от угла установки лопастей
и приведена на характеристике вентилятора (см. рис. 5. 14).
Электродвигатели для крупных вентиляторов, в том числе и
для вентилятора типа В-13000, выбирает или завод-изготовитель,
или этот вопрос с ним согласовывается. Электродвигатель должен
быть рассчитан также на сохранность при запуске вентилятора,
так как в этот момент потребляемая мощность очень сильно воз-
растает.
160
Рис. 5. 14. Аэродинамические характеристики вентилятора
В-13000 при п= 375 об/мин и у = 1,2 кг/м3:
а — угол поворота направляющего аппарата.
В. М. Крупчатников
§ 5. 9. ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРОВ
В централизованных системах вентиляции встречаются такие
случаи, когда, Для того чтобы уравнять аэродинамическое давле-
ние на ответвлениях с повышенным сопротивлением, устанавли-
вают местные вентиляторы. Это будет экономически целесообразно
(если не противоречит другим требованиям), когда расход воздуха
в ответвлениях с повышенным сопротивлением составляет по
отношению к общему расходу незначительную часть. Поэтому
в вентиляционном центре устанавливают вентиляторы с меньшим
давлением или разрежением и тем самым снижают расход элек-
троэнергии. Местные вентиляторы выбирают по заданной произ-
водительности и разности между сопротивлениями местной системы
и давлением в точке присоединения ее к магистральному воздухо-
воду. Нормальную работу всей системы можно обеспечить строгим
соблюдением расчетных объемов воздуха в местных системах.
Увеличение объемов может нарушить установленные режимы
в ответвлениях, которые подключены к магистральным воздухо-
водам без местных вентиляторов. Это обстоятельство особенно
важно при местных вентиляторах сравнительнф большой произ-
водительности. Давление местных вентиляторов для сохранения
режима работы сети большого значения не имеет только в том
случае, если излишнее давление его не приведет к увеличению
объема воздуха, перемещаемого в местной системе.
§ 5. 10. КОМПОНОВКА ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ
Примерный вид компоновки вентиляционных центров с вен-
тиляторами большой производительности В-13000 приведен на
рис. 5. 15.
Свежий воздух для этого вентиляционного центра поступает
через трубу высотой 40 м, и поэтому очистка приточного воздуха
от пыли не предусмотрена х.
К числу недостатков вентиляционных центров с вентиляторами
типа В-13000 относится то, что для их размещения необходимо
большое здание.
Одним из факторов, определяющих техническое обоснование
устройства объектовых приточных вентиляционных центров, может
служить загрязнение наружного воздуха газовыми токсичными
выбросами от собственных зданий и зданий соседних объектов.
Поскольку очистить значительные объемы приточного воздуха
от газовых загрязнений до санитарной нормы технически трудно,
приходится чистый воздух подавать в вентиляционный центр
1 По данным [12], запыленность воздуха около поверхности составляет
для сельских и пригородных районов 0,05—0,5 мг/м3, для промышленных райо-
нов — 0,2—0,5 мг/м3 и уменьшается с ростом высоты над поверхностью. Согласно
измерениям, проведенным на башне высотой 75 м, содержание пыли в воздухе
не превышало 0,02 мг/м3.
162
Яд от и iQ.QO
Рис. 5. 15. Фрагменты объектового приточного центра с вентиляторами В-13000:
а "" электродвигатель; 2 — мостовой кран; 3 — вентилятор В-13000; 4 — направляющий
ппарат; 5 — калориферы; 6 — коммуникационный коридор; 7 — воздухоохладитель для
охлаждения электродвигателей; 8 — вентилятор для воздухоохладителя.
11*
из зоны, отстоящей от зоны загрязнения. Воздух забирают или
с помощью горизонтального канала, или высокой трубы, дости-
гающей 150—200 м. Таким образом, устройство выносного цен-
трализованного воздухозабора определяет уже целесообразность
строительства объектового приточного вентиляционного центра.
Необходимо отметить, что при неблагоприятном направлении
ветра через выносные воздухозаборы может попасть воздух,
содержащий радиоактивные примеси. Полную гарантию, исклю-
чающую всякое попадание в систему приточной вентиляции опас-
ных для здоровья людей веществ, может дать только устройство
двух воздухозаборов, удаленных друг от друга на расстояние,
достаточное для того, чтобы при любом направлении ветра один
из воздухозаборов находился бы в зоне, не подверженной загряз-
нению. Тогда воздух из загрязненной зоны не забирают. Такое
решение несмотря на техническое совершенство очень дорого,
и поэтому его можно применять только в крайнем случае. Для
некоторого сокращения капитальных затрат размеры воздухо-
заборов, труб и соединительных каналов можно определить, исходя
из нормальной работы двух воздухозаборов. При работе одного
воздухозабора можно несколько сократить производительность
приточной вентиляции, если это допускается местными условиями,
либо сохранить заданный объем подаваемого воздуха за счет
форсирования работы вентилятора при регулировании направ-
ляющим аппаратом или при помощи других средств. Если необ-
ходимо поддерживать постоянный объем воздуха, мощность элек-
тродвигателей должна быть принята с запасом и допускать форси-
ровать такую работу вентиляторов.
Объектовые вентиляционные центры, предназначенные для
обслуживания нескольких зданий, несмотря на ряд преимуществ,
требуют значительных капитальных вложений, и, кроме того,
магистральные вентиляционные каналы загромождают террито-
рию площадки и при расширении и реконструкции производств
создают известные неудобства. Поэтому объектовые вентиляцион-
ные центры можно проектировать после серьезных технико-эко-
номических обоснований. Приточные вентиляционные центры,
которые будем называть индивидуальными, обслуживающие
только одно здание, являются более выгодными с экономической
точки зрения. Их можно размещать либо в т^л же здании, которое
они обслуживают, либо в отдельно стоящем (рис. 5. 16, 5. 17).
Вытяжные вентиляционные центры, так же как и приточные,
могут быть объектовые и индивидуальные. Объектовые вытяжные
центры встречаются чаще, чем объектовые приточные. Индиви-
дуальные вентиляционные центры могут оказаться более эконо-
мичными, чем объектовые, однако предпочтение в ряде случаев
все же приходится отдавать последним. При наличии в вентиля-
цйонном воздухе радиоактивных и токсичных веществ необходимо
предусматривать выброс воздуха через высокие трубы, а это зна-
чит, если будут индивидуальные центры, потребуется построить
164
есколько высоких выбросных труб. Строительство объектового
ентра позволяет ограничиться одной трубой и тем самым создать
более благоприятные условия в части организации мероприятий
по охране атмосферного воздуха и защиты окружающей террито-
Рис. 5. 16. Приточный отдельно стоящий центр с вентиляторами ЦАГИ-СТД-16г
4 ZZ ^алоРиФеРы КФБ-10; 2 — электродвигатель А-112-10; 3 — вентиляторы Ц-9-5716;
фильтры масляные самоочищающиеся; 5 — решетка жалюзийная; 6 — клапан об-
водной.
рии от загрязнения вентиляционными выбросами. При одной
трубе большого сечения проще решить вопрос о присоединении
в процессе работы объекта дополнительных потребителей. И, на-
конец, объектовые центры дают возможность, как говорят, «со-
средоточить грязь в одном месте».
165
A
На отм. ± 0.00
По a-а
Рис. 5. 17. Приточный вентиляционный центр, расположенный в подвале
обслуживаемого здания:
1 — вентиляторы Ц-9-57 16; 2 — электродвигатель А-И2-10; 3 — калориферы
КФБ-10*. 4 — решетка жалюзийная.
Вентиляционные центры в зависимости от местных условий
могут включать и устройства установок по очистке воздуха (выбор
типа газоочистки, т. е. центральная или индивидуальная, рас-
смотрен в § 2. 12). К этому следует добавить только, что часто
различные вентиляционные выбросы требуют разных способов
очистки и это определяет необходимость размещения установок
газоочисток непосредственно в корпусах.
При планировке вытяжных центров соблюдают принцип зо-
нальности. Вентиляторы, как потенциальный источник загрязне-
ния, устанавливают в отдельном помещении, где предусматри-
вают санитарный шлюз для обмыва людей, выходящих из вен-
тиляторного отделения. Вентиляционное оборудование, которое
выносят из вентиляторного отделения, необходимо тщательно
отмывать. В вентиляторных отделениях нужно устраивать подъ-
емно-транспортные средства (кранбалки, тельферы, тали, те-
лежки и т. д.), так как они позволяют сократить время произ-
водства работ по демонтажу и монтажу вентиляторов и тем самым
уменьшить время пребывания ремонтного персонала в грязной
зоне. Тип подъемно-транспортных средств выбирают в зависи-
мости от размеров и веса вентиляторов. Персонал, входящий
в вентиляторное отделение, обеспечивают средствами индивиду-
альной защиты: пневмокостюмом или пневмошлемом с подводом
чистого воздуха.
В вытяжных центрах устраивают приточно-вытяжную венти-
ляцию. Чистый воздух подается в условно чистое помещение
электродвигателей и удаляется через отделение вентиляторов.
167
В стенке, разделяющей эти два помещения, устанавливают для
перепуска воздуха клапаны избыточного давления. Объем воздуха,
подаваемый в отделение электродвигателей, определяют расчетно
на поглощение теплоизбытков, но он не должен быть меньше пяти-
кратного воздухообмена вентиляторного отделения за 1 ч. Необ-
ходимо обращать особо серьезное внимание на герметичность
нагнетательной части вентиляционных каналов, проложенных
в помещении и вне его, чтобы исключить утечки грязного воздуха.
Вентиляторы в вытяжных центрах устанавливают или все в одном
общем зале, или в отдельных кабинах, отделенных друг от друга
стенками высотой 2—3 м от пола.
Раздельную установку вентиляторов применяют тогда, когда
есть реальная возможность загрязнения вентиляторов у-актив-
ными аэрозолями. В этом случае при проведении ремонтных
работ персонал будет подвержен в какой-то мере облучению только
от одного ремонтируемого вентилятора и защищен от ионизирую-
щего излучения соседних вентиляторов. С другой стороны перего-
родки ухудшают нормальное обслуживание, и поэтому, если нет
обоснованной необходимости в разделении вентиляторов, целе-
сообразно устанавливать их в общих залах, тем более, что в венти-
ляторы воздух поступает после очистки. При современном состоя-
нии техники по очистке воздуха от радиоактивных аэрозолей
значительного загрязнения вентиляторов не должно быть. Пример
устройства вытяжного объектового центра приведен на рис. 5. 18.
§ 5. 11. МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ ТРУБ
ДЛЯ ВЫБРОСА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА
Для изготовления труб применяют самые различные материалы:
черную и нержавеющую сталь, кирпич, сборный и монолитный
железобетон, дерево и т. д. Тот или иной материал выбирают,
исходя из размеров трубы и газового состава удаляемого воздуха.
В подавляющем большинстве случаев вентиляционный воздух
содержит примеси различных кислот и других агрессивных соеди-
нений. К химической защите труб предъявляют более жесткие
требования, чем, например, к защите вентиляционных каналов.
Плохое качество работ или несоответствие защитных свойств
покрытия газо-воздушному составу может привести к нарушению
конструкционной прочности всей трубы. Поэтому все работы
по применению лакокрасочных и пластикатовых материалов для
защиты труб следует выполнять с особой тщательностью. Более
надежными являются материалы, стойкие против присутствую-
щих в воздухе агрессивных соединений (нержавеющая сталь,
дерево и т. д.), или устройство футеровок из кислотоупорных
кирпичей. Трубы различной конструкции приведены на рис. 5. 19
и 5. 20.
Трубы можно устанавливать и в каркасе; это позволяет при-
менять более тонкие ли<;ты нержавеющей стали. Деревянные
168
По А-А
Рис. 5. 18. Объектовый
вытяжной вентиляцион-
ный центр с размещением
вентиляторов в общем
зале:
1 — вентилятор ВД-20 для
местной вентиляции; 2—элек-
тродвигатель МС-321-6/10
с возбудителем; 3—вентиля-
тор ВД-20 для общеобменной
вентиляции; 4 — электродви-
гатель МС-321/10 с возбуди-
телем; 5 — вентиляционные
каналы от потребителей;
6 —колонка дистанционного
управления; 7—кран-балки;
8 — воздуховод; 9 — канал
к выбросной трубе; 10—ши-
беры.
<z>5000
100
Узел 1
2
Вентиляционный
канал
Кислотоупорный кирпи*
на кислотоупорном
оастборе
DO 0 00
0 /0500
tooo
6500
15000
Рис. 5. 19. Железобетонная труба для выброса вентиляционного
воздуха:
/ — выбросная труба; 2 — железобетонный вентиляционный воздуховод.
21.60
М.ОО
содержатся лишь в небольшом
60. о
Рис. 5. 20. Вентиляционная труба
в каркасе (металлическая или де-
ревянная):
/—труба; 2—стальной каркас; 3 — га-
зоход надземный; 4 — фундамент.
11000
0 1500
трубы также устанавливают в металлическом каркасе. При выборе
типа защитных покрытий можно руководствоваться инструкцией
Госстроя СССР [14].
Можно расположить трубу в трубе (рис. 5. 21). Это делают
тогда, когда агрессивные примеси
объеме удаляемого воздуха. Лока-
лизация их путем выброса через
отдельную трубу позволит выпол-
нить основную трубу без химиче-
ской защиты и тем самым сокра-
тить расходы на ее строительство
(стоимость химической защиты
составляет примерно 50% от
общей).
Высокоактивные сдувки жела-
тельно выбрасывать через само-
стоятельные трубы, так как их
смешение с вентиляционным воз-
духом не рекомендуется. Эти трубы
можно размещать как внутри
основной, так и снаружи.
§ 5. 12. НАРУЖНЫЕ МАГИСТРАЛЬНЫЕ
ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ ВОЗДУХОВОДЫ
При объектовых центрах не-
обходимо устраивать наружные
вентиляционные воздуховоды боль-
шого сечения. Стоимость проклад-
ки их является наибольшей со-
ставляющей в общей стоимости
централизованных систем венти-
ляции, поэтому при проектирова-
нии централизованных систем вы-
бору основных решений по возду-
ховодам, т. е. способу прокладки,
материалу, скорости воздуха,
должно быть уделено серьезное
внимание. От их правильного вы-
бора во многом зависит общая
сумма капитальных затрат и экс-
плуатационные расходы. Наи-
более оптимальные решения могут
быть выбраны только на основа-
нии технико-экономических сравнений различных вариантов,
составленных с учетом конкретных местных условий. Ниже
приводятся только общие соображения по этому вопросу.
Прокладка воздуховодов бывает либо воздушная — по эста-
каде, либо подземная. Недостатки воздушной прокладки состоят
171
Рис. 5. 21. Размещение металлической трубы в трубе
большого диаметра:
1 — царга верхняя; 2 — царга средняя (4 шт.); 3 — царга
нижняя; 4 — газовая труба 0 25 для стока конденсата;
5 — фундамент.
в необходимости тщательной герметизации всех соединений во
избежание утечек и подсоса воздуха; повышенных потерях тепла
в приточных системах в холодное время года; ухудшении внешнего
вида территории крупногабаритными эстакадами.
Подземная прокладка воздуховодов не имеет указанных недо-
статков, однако она создает трудности для размещения других
инженерных сетей объекта (тепловых, электрических, водо-
проводных, канализационных и т. д.). Эта прокладка требует
Узел1 Узел Я
Рис. 5. 22. Магистральные воздухо-
воды:
а—надземный канал приточной венти-
ляции; б—подземный канал приточной
или вытяжной вентиляции; / — колонна;
2 — доски; 3 — кровельное железо;
4 — брус; 5 — плита покрытия; 6 — асбоцементные плиты; 7 — минеральная пробка;
8 — стеновая плита; 9 — плита основная; 10 — балка; 11 — прижимная кирпичная стена.
надежной гидроизоляции, полностью исключающей просачивание
в грунт загрязненного радиоактивными веществами конденсата,
образовавшегося в результате охлаждения воздуха в воздухо-
водах. Пример конструктивного решения магистральных венти-
ляционных каналов показан на рис. 5. 22.
Для изготовления воздуховодов можно применять самые
различные материалы, кроме дерева. Широкое применение для
изготовления воздуховодов как при подземной, так и при воздуш-
ной прокладке находит сборный железобетон в виде готовых
панелей.
Воздуховоды для небольших объемов воздуха делают из ме-
талла (черная или нержавеющая сталь) и прокладывают внутри
больших воздуховодов, которые при подземной прокладке назы-
вают каналами или туннелями, а при воздушной прокладке —
галереями. Воздуховоды должны быть защищены от коррозии
173
при агрессивных примесях и от эрозии (выветривания), а приточ-
ные воздуховоды — при воздушной прокладке от потерь тепла.
Практика эксплуатации железобетонных и бетонных воздухо-
водов показывает, что запыленность воздуха за счет эрозии стенок
достигает значительной величины и тем самым снижает срок ра-
боты фильтров тонкой очистки. Особое значение эрозия стенок
каналов приобретает в случае размещения фильтров тонкой
очистки в объектовых вытяжных центрах с разветвленной сетью
воздуховодов большой протяженности. Поэтому вопросу защиты
воздуховодов из железобетона, бетона и других подобных мате-
риалов от эрозии должно уделяться серьезное внимание.
§ 5. 13. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОЗДУХОВОДОВ
Потери давления при перемещении воздуха складываются из
потери на трение и потери на местные сопротивления. Потерю
давления на трение определяют в общем виде для воздуховодов
любого сечения по формуле Вейсбаха
Лр = р/ кгс/м’-
где Р — коэффициент трения для канала любого сечения; I —
длина воздуховода, м\ U — периметр поперечного сечения, jh;
F — площадь поперечного сечения, jh2; w — средняя скорость
воздуха, м/сек\ у — объемный вес, кг/м‘3\ g — ускорение, м/сек2.
Для круглых воздуховодов
и = nd, F = ^-,
4
U nd 4
откуда — = = —, а
КгС/М‘
Примем 40 равным X и для круглых воздуховодов получим
= Кгс/М2
/ ~ X/ ЬУ2у / 2\
( ^ТР ~d 2~ н м ) *
174
Пользуясь величиной 1 = 4(5, или 0 = 0,25Х, можно выразить
Формулу для определения трения в воздуховодах любого сечения
в следующем виде:
Ртр = 0.25Х 1 кгс/м2
(>1Р = 0,25Х-^-/-^н/л2').
\ и г Z /
Для определения коэффициента трения круглых воздуховодов
можно пользоваться формулой Никурадзе
X -
1
/ R \2 ’
( 2 lg-J- + 1,74)
где r — гидравлический радиус, равный , ле; k — величина
абсолютной шероховатости, м (высота выступов на внутренней
поверхности воздуховодов).
Величина абсолютной шероховатости некоторых материалов
приведена в таблице.
Таблица абсолютной шероховатости k стенок
различных воздуховодов [15], м
Материал внутренней поверхности воздухо- водов Величина абсолютной шерохова- тости k, м Материал внутренней поверхности воздухо- водов Величина абсо- лютной шеро- ховатости k, м
Шлакоалебастровые пли- ты, опилочные плиты, на алебастре Кирпич с протиркой Шлакобетонные плиты Стенки, оштукатуренные по сетке Рабитц 0,001 0,004 0,0015 0,01—0,015 Фанера Кирпич, без протирки Сталь 0,001 0,005—0,01 0,0001-0,0002
Пример. Определить потерю давления на трение воздуховода размером
4 X 3 м из бетонных стенок при скорости воздуха w = 15 м/сек, длиной I = 100м.
Найдем: •
1. Периметр поперечного сечения:
U = 2 (4 + 3) = 14 м.
2. Площадь поперечного сечения F = 4 X 3 = 12 м2.
2F 2*12
3. Гидравлический радиус R = — 1,71 м.
4. Абсолютную шероховатость принимаем с запасом, как для стенок, ошту-
катуренных по сетке Рабитц k = 0,01 м.
175
5. Коэффициент трения
6. Удельная потеря давления на трение
Р - 0 251 - 0 25 0 026 14 15М’2-
РтР УД “ °’25Л 7 2Г “ °’25-0’026 72 * "2*9,81 “
= 0,104 кгс/м2, (1,04 н/л^).
7. Падение давления на трение во всем участке
Ртр = Ртр уд/ = 0,101.100 = 10,4 кгс/м2 (104 н/м2).
Столь незначительная потеря давления на трение характерна для воздухово-
дов большого сечения. Здесь для примера взято самое неблагоприятное значение
абсолютной шероховатости k = 0,01 м. На самом деле штукатурка по сетке Ра-
битц при устройстве магистральных воздуховодов не применяется, а, наоборот,
предусматриваемые средства защиты поверхностей от коррозий и эрозий значи-
тельно уменьшают величину абсолютной шероховатости.
Для железобетонных воздуховодов, внутренняя поверхность которых по
меньшей мере затирается, абсолютная шероховатость k = 0,004. При этом
коэффициент трения
1 == 7------ГТ--------V " °0204'
О 0ИГ+'7*)
т. е. в нашем примере это дает запас в размере
(0.026-0.02°4> ,гоа_г8%.
Чем меньше размеры воздуховодов, тем большее значение
для потери давления на трение имеет величина абсолютной шеро-
ховатости. Для практических расчетов абсолютную шерохова-
тость следует принимать в соответствии с действительным харак-
тером поверхности воздуховодов, а полученный результат уве-
личить в целях запаса на 15—20%.
Потери давления на местные сопротивления — это потери
в отдельных элементах вентиляционной сети, связанные с изме-
нением параметров воздушных потоков: скорости (расширение
или сужение потока), направления (поворот потока), разделения
или смещения потоков (тройники, крестовины) и т. д. Потерю
давления на местные сопротивления можно определить по формуле
Ры. е = кгс,м* (Ль с == £ -^ н/м2) ’
где £ — коэффициент местного сопротивления, определяемый,
как правило, экспериментальным путем. Он показывает число,
равное отношению потери на местные сопротивления к динами-
ческому давлению в данном сечении,
гд
176
Динамический напор
Рц = k?c/m* •
Потери давления на местные сопротивления составляют основ-
ную часть общей потери давления в сети, причем, чем больше
сечение воздуховодов, тем больше возрастает значение мест-
ных потерь. Сопротивление одного только отвода прямоуголь-
ного сечения 4-3 м с углом поворота 90°, радиусом закругления
= 1 (b — ширина) и отношением высоты к ширине воздухо-
ft
вода 3/4 составляет £ = 1,29 [8], т. е. на одном только отводе тра-
тится 1,29 динамических напоров, что соответствуете приведенном
примере потере на трение воздуховоду длиной
, 1,29.152.1,2 п
1 = 2-9,81 :°.104— 174 М
Поэтому необходимо принимать все меры к уменьшению потерь
на местное сопротивление за счет более плановых сопряжений
и отводов, установки специальных направляющих лопаток и т. д.,
а в местах ответвлений (тройники, крестовины) предусматривать
расширение воздуховодов.
Снижение потерь давления на местные сопротивления за счет
указанных выше мероприятий позволит принимать большие ско-
рости в прямолинейных участках и тем самым сократить их сече-
ние. Экономия, полученная в результате этого, может в ряде
случаев превысить затраты на осуществление мероприятий по
снижению потерь давлений на местные сопротивления
§ 5. 14. КОНСТРУКЦИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ
Из-за больших сечений воздуховодов в централизованных
системах, особенно при объектовых центрах, регулирующие и
запорные клапаны получаются весьма громоздкими и тяжелыми.
Управление клапанами осуществляют или через ручные механи-
зированные, или электрические приводы. С помощью последних
управляют дистанционно и автоматически. Клапаны, точнее при-
воды клапанов, размещают в доступных для наблюдения и обслу-
живания местах. Чаще всего их устанавливают непосредственно
в здании вентиляционного центра или в здании — потребителе
вентиляционного воздуха.
Клапаны могут быть различной конструкции: секционные,
поворотные, в виде подъемного шибера, откатной двери и т. д.
При дистанционном или автоматическом управлении в конструкции
клапанов устанавливают конечные выключатели. Материал для
1 Таблицы коэффициентов для большинства местных сопротивлений при-
водятся в учебниках и справочниках по вентиляции.
12 В. М. Крупчатников 177
них выбирают в зависимости от характера примесей в переме-
щаемом воздухе. На рис. 5. 23 приведена конструкция наиболее
распространенного типа регулировочного запорного устройства —
поворотного клапана.
Рис. 5. 23. Поворотный клапан
2600X2000 для подземных каналов:
1 — электропривод; 2 —механизм при-
вода; 3 — лопасть клапана; 4 — вал;
5 — втулка направляющая.
§ 5. 15. КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ
Контроль за объемом перемещаемого
воздуха. Размещение в одном месте нескольких крупных вен-
тиляционных агрегатов вместо большого количества разбросанных
по всем зданиям мелких вентиляторов позволяет использовать
средства автоматического и дистанционного контроля и управле-
ния вентиляционными установками, что дает возможность умень-
шить численность дежурного персонала и одновременно повысить
надежность и эффективность работы вентиляции.
Контроль и автоматическое регулирование объема переме-
щаемого воздуха осуществляется по следующей схеме: измери-
тельная вставка ВИ (типа трубки Вентури), дифманометр ДК
и вторичный прибор ВМД (рис. 5. 24).
178
При изменении скорости воздушного потока увеличивается
или уменьшается перепад давления в узкой и расширенной ча-
стях измерительной вставки. Через импульсные трубки, соединен-
ные с дифманометром, перепад давления передается на диафрагму.
Рис. 5. 24. Схема автоматического регулирования расхода воздуха:
/ — измерительная вставка; 2—дифманометр; 3—индукционная катушка; 4—регу-
лирующее устройство; 5 — вторичный прибор; 6 — клапан с сервомотором.
В зависимости от величины перепада шток, связанный с диафраг-
мой, занимает то или иное положение в индукционной катушке,
изменяя тем самым электрический ток в цепи между индукцион-
ной катушкой и вторичным прибором. Указательная стрелка
вторичного прибора в зависимости от тока будет показывать
отклонение объема перемещаемого в настоящий момент воздуха
от полного объема. Нормальное положение стрелки, соответствую-
щее полному расходу, определяют при наладке системы с помощью
Других измерительных приборов (анемометров, трубок Пито
и т. д.).
Вторичные приборы могут быть показывающими и записы-
вающими или одновременно — показывающими, записывающими
и Регулирующими. В последнем случае при отклонении расхода
12*
179
воздуха от заданного сигнал через регулирующее устройство
передается к исполнительному механизму регулирующего клапана.
Применение такой схемы позволяет передавать показание
о расходе воздуха на щит, установленный на расстоянии до 300 м
от точки замера. Расстояние от вторичного прибора до исполни-
тельного механизма не ограничивается. Необходимо только
стремиться устанавливать дифманометр в непосредственной бли-
зости к измерительной вставке.
Рис. 5. 25. Измерительная вставка типа В (а) и график перепада давлений
в измерительных вставках (б) в зависимости от скорости воздушного потока
Р = f (и).
Материал измерительной вставки и импульсных трубок выби-
рают в зависимости от агрессивных свойств примесей, содержа-
щихся в перемещаемом воздухе. При необходимости для защиты
дифманометра от агрессивных газов применяют поддув чистого
воздуха в импульсные трубки, как это показано на рис. 5. 24.
Конструкция измерительной вставки, аналогичной измери-
тельной вставке ВИ, показана на рис. 5. 25, а. Вставки подбирают
по графику рис. 5. 25, б.
Измерительную вставку выбирают по скорости потока. Жела-
тельно устанавливать такую вставку, чтобы перепад давления
при расчетной скорости был равен примерно 30—40 кгс!м.~ (300—
400 яЛм2). Чем ближе фактическая скорость потока к расчет-
ной, принятой за номинальную, тем меньше погрешность в изме-
рении.
180
Как и для всяких приборов, измеряющих расход воздуха
по перепаду давления, установка измерительной вставки типа
трубки Вентури требует соответствующей длины прямого участка
воздуховода. Преимущество измерительных вставок типа ВИ со-
стоит в том, что они не создают дополнительного гидравлического
сопротивления сети, как это наблюдается при установке измери-
тельных шайб и диафрагм. В то же время чувствительность их
значительно выше, чем у пневматических трубок. При замере
производительности каждого параллельно работающего вентиля-
тора найти прямой участок необходимой длины не всегда возможно.
Поэтому расходомеры в этих случаях ставят только на сборном
воздуховоде, а производительность каждого вентилятора регу-
лируют косвенно по амперметрам, показывающим величину тока,
пропорциональную потребляемой мощности электродвигателей,
а следовательно, пропорциональную производительности венти-
ляторов.
Контроль за сопротивлением фильтров.
Контроль за изменением сопротивления фильтровальной уста-
новки осуществляется по аналогии с предыдущей системой, только
исключается измерительная вставка. Импульсные трубки дйфма-
нометра соединяют непосредственно с фильтрующей установкой
(одна трубка замеряет давление до фильтров, а другая — после
фильтров). Дифманометры выбирают в зависимости от ожидаемого
перепада давления.
Контроль степени очистки воздуха. Кон-
троль эффективности очистки воздуха производится путем замера
аэрозольной активности воздуха до фильтров и после них. Для
этого из общего воздуховода при помощи специальной воздухо-
дувки или вакуумной системы отбирают часть воздуха и пропу-
скают через аналитический фильтр. Объем пропущенного через
фильтр воздуха измеряют газовым счетчиком. Зная объем воздуха
и количество осевших аэрозолей, легко определить содержание
аэрозолей, находившихся в воздухе. Для получения точных дан-
ных об абсолютном значении выбросов в атмосферу необходимо
проводить непрерывный отбор проб. Так, например, непрерывный
отбор проб в течение суток даст среднесуточный выброс, в течение
месяца — среднемесячный и т. д.
Кроме указанных измерительных и регулирующих систем
в вентиляционных центрах предусматривают: 1^ звуковую и све-
товую сигнализацию, включающуюся при уменьшении расхода
перемещаемого воздуха ниже уровня, обеспечивающего поддержа-
ние нормальных санитарных условий в вентилируемых помеще-
ниях (при повышении сопротивления фильтров или в результате
Других причин); 2) измерение температуры подшипников вентиля-
торов; 3) в особо ответственных случаях включение резервных
онтиляторов при остановке рабочих машин.
Система сигнализации выводится на общий щит управления.
181
§ 5. 16. РАЗМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТОВЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ
НА ГЕНЕРАЛЬНОМ ПЛАНЕ
При выборе места строительства объектового центра учиты-
вают: господствующее направление ветров, характер района,
окружающего объект, зональность территории объекта: вытяжные
вентиляционные центры располагаются в условно грязной зоне,
а приточные — в условно чистой.
По экономическим соображениям, если это не противоречит
первым трем требованиям, вентиляционные центры целесообразно
располагать ближе к тем зданиям, потребный вентиляционный
объем воздуха для которых является наибольшим.
ПРИЛОЖЕНИЯ
I. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК)
РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ
Изотопы Символ Период полу- распада ПДК [3], кюри/л
рабочих помеще- ний санитарно- защитных зон населенных пунктов
Тритий-3 н3 12,41 года 2-10-’ 2-10-’ 7-10-Ч
Бериллий-7 Be7 52,93 дня ыо-» ыо-1“ ыо-»»
Углерод-11 С11 20,42 мин З-Ю'9 з.ю-1“ з-ю-»»
Углерод-14 С14 5720 лет 4-10-’ 4-10-1“ 4-Ю-ч
Кислород-15 О15 1,97 мин ыо-9 ЫО’»" ЫО-*1
Азот-13 N13 10,48 мин 2-10-’ 2-10-1“ 2-Ю-ч
Азот-16 N16 7,35 сек 6-IO’10 6-10-Ч 6-IO’»2
Азот-17 N17 4,14 сек 2-10-’ 2-10-1“ 2-Ю-ч
Фтор-18 р18 1,87 ч З-Ю’9 3-10-1“ з-ю-»»
Натрий-22 Na22 2,6 года 9-10-12 9-10-1’ 9-10-»4
Натрий-24 Na24 14,97 ч i.io-i« l-10-ч ыо-»2
Кремний-31 Si31 2,62 ч ЫО*9 1-10-1“ 1-Ю-»1
Фосфор-32 р32 14,29 дня 7.10-и 7-10-12 7-10-13
Сера-35 s35 87,1 дня 3-10-ю 3-10-п З-Ю’»2
Хлор-36 Cl38 4,4-105 лет 2-10-п 2-IO-»2 2-10-»’
Хлор-38 Cl38 37,7 мин 2-10-’ 2-10-1“ 2-Ю-ч
Аргон-37 Ar37 35,0 дня б-ю-° 6-ю-7 6-ю-’
Аргон-41 Ar41 1,82 ч 2-10-9 2-10-1“ 2-Ю-ч
Калий-42 К42 12,44 ч ыо-*0 ыо-» ЫО*12
Кальций-45 Ca45 163 дня З-10-ч з-ю-»2 з-ю-»’
Кальций-47 Ca47 4,3 дня 2-10-10 2-Ю-ч 2-Ю-12
Скандий-46 Sc4e 19,5 сек 2-Ю-ч 2-Ю"‘2 2-10-»’
Скандий-47 Sc47 3,43 дня 5-10-1“ 5-10-Ч 5-Ю-»2
Скандий-48 Sc48 1,83 дня МО"10 ыо-»» МО*»2
Ванадий-48 V48 16,0 дня 6-Ю-*1 6-ю-»2 6-10-1’
Хром-51 Cr51 27,75 дня 2-10-’ 2- IO'»0 2-Ю-ч
Марганец-52 Mn52 6 дней 1-10-1“ 1-10-4 ыо-12
Марганец-54 Mn54 291 день 4-Ю-1* 4-10-12 4-10-»’
Марганец-56 Mn5e 2,57 дня 5-10-1“ 5-Ю-ч 5-Ю-»2
Железо-55 Fe55 2,94 лет 3-Ю-10 З-Ю'11 ыо-»2
Железо-59 Fe59 45,1 дня З-10-ч з-ю-‘2 з-ю-»3
Кобальт-57 Co57 270 дней 2-10-1“ 2-Ю-ч 2-Ю-»2
Кобальт-58т Co58111 9,2 ч 9-10-’ 9-10-1" 9-10-п
Кобальт-58 Co58 72 дня 5-Ю-1* 5-Ю-*2 5-Ю-»3
Кобальт-60 Co60 5,27 года 9-Ю-12 9-10-1’ 9-Ю-14
Никель-59 Ni59 7,5-104 лет 5-10-1“ 5-Ю-ч 5-Ю-»2
183
Продолжение
ПДК, кюри/л
Изотопы Символ Период полу- распада рабочих санитарно- населенных
помеще- защитных пунктов
ний зон
Никель-63 Ni«a 85 лет 6-Ю'11 6-Ю'12 6-Ю-13
Никель-65 Ni85 2,56 ч 5-Ю'10 5-Ю'11 5- Ю"12
Медь-64 Си64 12,8 ч 1-10'» ЫО'10 ЫО*11
Цинк-65 Zn85 245 дней 6-Ю'11 6-io-12 б-Ю'13
Цинк-69т Zn89m 13,8 ч З-Ю'10 З-Ю'11 3-10-12
Цинк-69 Zn89 57 мин 7-Ю'9 7-Ю'10 7- Ю"11
Галий-72 Ga72 14,25 ч 2-Ю'10 2-10"11 2-10"12
Германий-71 Ge71 11,4 дня 6-Ю'9 6-ю-10 б-Ю'11
Мышьяк-73 As73 76,3 дня 4-Ю-10 4-10'11 4- Ю"12
Мышьяк-74 As74 17,82 дня 1-10'10 МО'11 1-10"12 ыо-12
Мышьяк-76 As78 1,11 дня 1-10'10 1-Ю'11
Мышьяк-77 As77 1,58 дня 4-10'10 4-10"11 4-10*12
Селен-75 Se75 127 дней МО'19 1 -10“11 1 • 10”12
Бром-82 Br82 1,495 дня 2-Ю-10 2-10-11 2-Ю*12
Криптон-77 Kr77 1,1 ч 3-Ю"9 З-Ю"10 З-Ю"11
Криптон-85т Kr85ln 4,36 ч б-Ю’9 б-Ю'10 2-10-"
Криптон-85 Криптон-87 Криптон-88 Kr85 Kr87 Kr88 10,27 года 1,3 ч 2,77 ч ЫО'8 1-10"» 6-ю-10 1-10“ 9 ыо-10 6-io-11 3-10"11 з-ю-12 б-Ю’12
Рубидий-86 Рубидий-87 Rb88 Rb87 19,5 дня 6,15-Ю10 лет 7-IO'11 1 л(г/л3 7-Ю’12 0,1 мг/м3 ыо-10 7-Ю'13 0,01 жг/ж3 1 1 Г\ — 11
Рубидий-88 Rb88 17,8 мин 1-Ю*9 1*10 11
Стронций-85т Стронций-85 Стронций-89 Стронций-90 Стронций-91 Стронций-92 Иттрий-90 Sr83"1 Sr85 Sr89 Sr90 Sr91 Sr92 Y90 1,17 ч 65 дней 54,5 дня 19,9 года 9,7 ч 2,7 ч 2,54 дня 3-Ю"8 ыо-10 3-10*11 зло-18 з-ю-10 З-Ю"10 ЫО"10 З-Ю-9 ЫО’11 З-Ю’12 З-Ю’14 З-Ю’11 З-Ю’11 1-10-11 3- Ю”10 1-Ю-12 З-Ю”13 З-Ю’15 З-Ю-12 З-Ю-12 1-Ю-12
Иттрий-91 m Иттрий-91 у91П1 y91 50,Злш« 61 день 2-10-’ 7-10-12 2-Ю"9 7-Ю-13 2-10*10 7-Ю-14
Иттрий-92 Иттрий-93 Цирконий-93 Цирконий-95 Цирконий-97 у92 у93 Zr93 Zr95 Zr97 3,5 ч 10,0 ч 65 дней 17,0 ч З-Ю’10 ыо-10 2-10-“ З-Ю’11 Э-Ю’11 З-Ю'11 1-Ю*11 2-Ю-12 З-Ю"12 9-Ю-12 З-Ю-12 ЫО’12 2-Ю-13 З-Ю'13 9-Ю-13
Ниобий-93т Nb93m ыо-10 1-10"11 1 • 10”12 1-Ю”12
Ниобий-95 Nb95 35 дней 1-10-10 1-Ю"11
Ниобий-97 Молибден-99 Nb97 Mo99 1,2 ч 2,8 дня б-Ю’9 ' 2-10-10 б-Ю’10 2-10-11 5-IO"11 2-Ю'12
Технеций-96тп Технеций-96 Технеций-97т Tc9em Tc98 Tc97ni 51,5 мин 4,2 дня 90 дней З-Ю*8 2.10-19 2-Ю-10 З-Ю"9 2-10-11 2-Ю-11 3-10"10 2-10-12 2-Ю*12
Технеций-97 Tc97 104 лет З-Ю'10 З-Ю-11 3- Ю-12 1 1 л — 10
Технеций-99т Tc99m 6,09 ч I-IO"8 1 • Ю"9 1-10
Технеций-99 Tc" 2,12-10е лет б-Ю"11 б-Ю’12 6- Ю"13
Рутений-97 Рутений-103 Рутений-105 Рутений-106 Ru97 RU1O3 Ru105 Ru108 2,8 дня 39,8 дня 4,4 ч 290 дней 2-10-9 8-10-11 5-10-10 6-ю-12 2-10-10 8-Ю-12 5-10-“ 6-10-13 2- Ю”11 8-Ю-13 б-Ю'12 б-Ю"14 С 1 л “ 10
Родий-103 Rhi°3,n 56 мин 6- Ю’8 6-10-9 о«Ю 1
Родий-105 Rh105 1,54 сек б-Ю’10 б-Ю-11 5*10"12
184
П родолжение
ПДК, кюри/л
Изотопы Символ Период полу- распада рабочих помеще- ний санитарно- защитных зон населенных пунктов
- Палладий-103 Pd103 17,0 ДНЯ 7-10-10 7-Ю*11 7-Ю*12
Палладий-109 Pd109 14,2 ч 4-10-10 4-Ю-»1 4-Ю-12
Серебро-105 Agios 40 дней 8-10-“ 8-Ю-12 8-Ю-13
Серебро-1 Ют Серебро-Ш Кадмий-109 Agiiorn 270 дней ыо*11 ЫО’12 ыо-13
Agni 7,6 дня 2-Ю-10 2-Ю"11 2-Ю-12
Cd109 470 дней 5-10-11 5-Ю*12 5-Ю-13
Кадмий-115 m Cd115m 43 дня 4-10-“ 4-Ю*12 4-Ю-13
Кадмий-115 Cd115 2,2 дня 2-Ю*10 2-10-11 2-Ю-12
Индий-113m Inii3m 1,74 ч 7.10"9 7-10-10 7-10-“
Индий-114m Inium 48,5 дня 2-10-11 2-10-12 2-10"13
Индий-115m Inii5m 4,5 ч 2-IO’9 2-Ю*10 2-Ю-11
Индий-115 In116 6 -1014 лет 1 мг!м3 0,1 мг]м.3 0,01 мг/м3
Олово-113 Sn113 118 дней 5-Ю'11 5-Ю*12 5-Ю-13
Олово-125 Sn126 10 дней 8-Ю*11 8-Ю*12 8-Ю-13
Сурьма-122 Sb122 2,8 дня ЫО'10 1-10*11 ЫО-12
Сурьма-124 Sb124 60 дней 2-10-11 2-10-12 2-Ю"13
Сурьма-125 Sb128 2,7 года З-Ю*11 З-Ю’12 З-Ю’13
Сурьма-129 Sb129 4,2 ч 2-10-’ 2-10-10 2-Ю-11
Теллур-125т Te125m 58 дней ыо-10 1-10*“ ЫО’12
Теллур-127т Te127m 90 дней 4-10*11 4-10-12 4-Ю-13
Теллур-127 Те127 9,3 ч 9-Ю-10 9-10*“ 9-Ю-12
Теллур-129т Te129m 33,5 дня з-ю-11 З-Ю*12 з-ю*13-
Теллур-129 Те129 1,2 ч 4-Ю*9 4-Ю-10 4-Ю-ч
Теллур-131т Tei3im 1,25 дня 2-Ю-10 2-10-“ 2-Ю-12
Теллур-132 Те132 3,24 дня ыо-10 l-10-ч ыо-12
Теллур-133 Те133 2 мин 2-10-’ 2-10-10 2-Ю-11
Иод-126 J126 13,1 дня 8-Ю'12 8-10~13 8-Ю-11
Иод-129 J129 1,72-1О7 лет 2-10-12 2-Ю*13 2-Ю-14
Иод-131 J131 8,14 дней 9-Ю"12 9-10-13 9-Ю-14
Иод-132 J132 2,4 дня 2.10-10 2-Ю-ч 2-Ю-12
Иод-133 J133 20,8 ч З-Ю*11 З-Ю’12 з-ю-13
Иод-134 J134 52,5 мин 5-Ю*10 5-10*“ 5-Ю-12
Иод-135 J135 6,6 ч ЫО"10 ЫО*11 МО"12
Ксенон-131т Xe13ini 2.10-’ 2-Ю*9 ыо-10
Ксенон-133 Xe133 5,2 дня ЫО'9 ЫО*9 З-Ю'11
Ксенон-135 Xe135 9,2 ч 4-10-’ 4-Ю*10 1-10*4
Цезий-131 Cs131 9,6 дня З-Ю’9 З-Ю*10 з-ю*11
Цезий-134т Cs134m 3,15 дня 6-ю-’ 6-10*10 6-10*11
Цезий-134 Cs134 2,3 года ЫО"11 1-10*12 1-Ю-13
Цезий-135 Cs135 2,1•10е лет 9-Ю*11 9-Ю*12 9-Ю-*3
Цезий-136 Cs136 13,7 дня 2-Ю*10 2-Ю*11 2-Ю-12
Цезий-137 Cs137 26,6 года 1-10*11 ЫО’12 ЫО’13
Цезий-138 Cs138 32 мин ыо-» ыо-10 Ы0-“
Барий-131 Барий-139 Ba131 11,7 дня 4-Ю-10 4-Ю-11 4-Ю*11
Ba139 1,42 ч 4-10-’ 4-Ю-10 4-10*4
Барий-140 Лантан-140 Ba140 12,8 дня 4-10-11 4-Ю’12 4-Ю*13
La140 40,2 ч ыо-10 1-10*11 1-Ю*12
Лантан-141 La141 3,7 ч З-Ю’9 З-Ю’10 З-Ю*11
Лантан-142 Церий-141 Церий-143 Церий-144 La142 1,23 ч З-Ю’9 З-Ю’10 З-Ю*11
Ce141 33,11 дня 2-10-10 2-Ю-ч 2-Ю*12
Ce143 1,5 дня 2-Ю-10 2-Ю-ч 2-Ю*12
Ce144 285 дней 6-ю-12 6-ю-13 6-Ю*14
185
Продолжение
Изотопы Символ Период полу- распада ПДК, кюри/л
рабочих помеще- ний санитарно- защитных зон населенных пунктов
Церий-145 Се145 13,9 ДНЯ 5-10-® 5-Ю-10 5-Ю-11
Празеодим-142 Рг142 19,1 ч 2-10-10 г-Ю'11 2-Ю-12
Празеодим-143 Рг143 13,5 дня 2-10-*° 2-Ю-11 г-Ю'12
Празеодим-144 Рг144 17,2 мин 3-10-’ З-Ю'10 З-Ю'11
Празеодим-145 Рг145 24,4 мин 5-10-» 5-Ю-10 5-10-11
Празеодим-146 Рг148 24,6 мин 2-10-» 2-Ю'10 2-Ю-11
Неодим-144 Nd144 1 лг/л3 0,1 мг!м? 0,01 мг/м3
Неодим-147 Nd147 11,06 дня 2-10-10 2-Ю-11 2-Ю'12
Неодим-149 Nd149 1,8 ч ЫО’9 ЫО’10 ыо-11
Прометий-147 Pm147 2,26 года 6-ю-11 6-ю-12 6-Ю’13
Прометий-149 Pm149 2,27 дня 2-10-10 2-Ю-11 2-Ю'12
Самарий-147 Sm147 6,7-Ю11 лет 1 мг]м3 0,1 лг/л3 0,01 мг!м3
Самарий-151 Sm151 73 года 6-10-11 6-ю-12 6-ю-13
Самарий-153 Sm153 1,96 дня 4-10-10 4-Ю'11 4-10"12
Европий-152гп J7u152m ' 15,6 дня з-ю-10 З-Ю’11 З-Ю'12
Европий-152 Eu152 9,3 ч ыо-11 ЫО’12 ЫО'13
Европий-154 Eu154 16 лет 4-Ю-13 4-Ю-14 4-10-10
Европий-155 Eu155 1,7 года 7-IO’11 7-Ю-12 7-Ю-13
Гадолиний-153 Gd163 236 дней 9-10-“ 9-Ю-13 Э-Ю'13
Гадолиний-159 Gd159 18 ч 4-10-10 4-Ю-11 4-Ю'12
Тербий-160 Tb180 З-Ю'11 З-Ю'12 З-Ю’13
Диспрозий-165 Dy166 2,3 ч 2-10-® 2-Ю-10 2-Ю-11
Диспрозий-166 Dy188 3,37 дня Ы0-10 ЫО’11 1-Ю"12
Гольмий-166 Ho188 27,3 ч 2-10-10 2-Ю-11 2-10"12
Эрбий-169 Erie9 9,4 года 2-10-10 2-10-“ 2-Ю-12
Эрбий-171 Er171 7,5 ч 5-10-10 6-ю-11 6-10“12
Тулий-170 Tu170 120 дней З-Ю"11 З-Ю"12 З-Ю"13
Тулий-171 Tu171 1,37 года ЫО'10 ЫО’11 1-Ю'12
Иттербий-175 Yb175 4,2 дня 5-Ю-10 5-Ю-11 5-Ю-12
Лютеций-177 Lu177 6,98 дня 2-IO’10 2-Ю-11 2-Ю'12
Гафний-181 Hfiei 46 дней ЫО’11 ЫО'12 1-Ю'13
Тантал-182 Ta182 111,2 дня 2-10-11 2-10-12 2-Ю-13
Вольфрам-181 W181 140 дней 1-10’10 ЫО’11 1-Ю'12
Вольфрам-185 W183 73,2 дня ыо-10 МО’11 1-Ю'12
Вольфрам-187 W187 24,0 ч з-ю-10 з-ю-11 З-Ю'12
Рений-183 Re183 240 дней 2-Ю-10 2-Ю"11 2-Ю"12
Рений-186 Re188 3,87 дня 2-Ю-10 2-Ю-11 2-Ю'12
Рений-187 Re187 4-Ю12 лет 1 лг/л3 0,1 лг/л3 0,01 лг/л3
Рений-188 Re188 16,9 ч 2-Ю-10 2-Ю-11 2-Ю-12
Осмий-185 Os185 94,7 дня 5-10-“ 5-Ю-12 5-Ю-13
Осмий-191 m Os191m 14 ч 9-10-° 9-10-11 9-Ю'11
Осмий-191 Os191 15 дней 4-10-10 4-10-11 4-Ю*12
Осмий-193 Os193 1,3 дня З-Ю*10 З-Ю’11 З-Ю’12
Иридий-190 Ir190 10,7 дня 4-Ю-10 4-Ю-11 4-Ю'12
Иридий-192 Ir192 74,34 дня З-Ю'11 З-Ю"12 з-ю-13
Иридий-194 Ir194 19,0 ч 2-10-10 2-Ю-11 2-Ю-12
Платина-191 Pt191 3,0 дня 6-ю-10 6-io-11 6-Ю’12
Платина-193m Р|193П1 82 дня 5-10-° 5-Ю-10 5-Ю-11
Пл атина-193 pp93 4,33 дня З-Ю'10 З-Ю’11 З-Ю’12
Платина-197т pp97m 5-10-® 5-Ю-10 5-Ю-11
Платина-197 Pt197 18 ч 6-ю-10 6-io-11 6-Ю’12
Золото-196 Au19® 6-Ю-10 6-ю-*1 6-ю-12
186
Продолжение
,—————— Изотопы Символ Период полу- распада ПДК, кюри/л
рабочих помеще- ний санитарно- защитных зон населенных пунктов
Золото-198 Au198 2,69 дня 2-10-10 2-10"41 2.10'12
Золото-199 Au199 3,15 дня 8-10"10 8-Ю-11 8-10'“
ртуть-197m HgW’m 7*10“9 сек 8-Ю'10 8-10"44 8-10-“
ртуть-197 Hg4»7 2,71 дня ыо-’ ЫО’10 МО'11
Ртуть-203 Hg203 47,9 дня 7-Ю"11 7-10-“ 7-10-“
Таллий-200 TJ200 1,12 дня ыо-’ ЫО'10 Ы0'11
Таллий-201 rf]201 3,12 дня 9-1J0-10 9-10'11 9-Ю-42
Таллий-202 TJ202 11,5 дня 2-Ю-10 2.10-11 2-Ю-42
Талл ий-204 T12” 2,71 года З-Ю'11 З-Ю"12 З-Ю'43
Свинец-203 Pb203 2,16 дня 2-10"’ 2.10-1° 2-Ю-44
Свинец-210 Pb210 22,0 года З-Ю-*4 з-ю-“ З-Ю'4’
Свинец-212 Pb212 10,67 ч 2-10-11 2.10-“ 2-10-“
Висмут-206 Bi20* 6,4 дня ЫО'10 ыо-п Ы0'12
Висмут-207 Bi207 50 лет Ы0-" ЫО’12 НО’13
Висмут-210 Bi210 2,6- 10е лет 6-Ю'12 б-ю-“ 6-10-44
Висмут-212 Bi2’2 1,09 ч 1-10-10 ЫО'11 ЫО'12
Полоний-210 po21° 138,3 дня ЫО"14 1-ю-“ ЫО'4*
Астат-211 At211 7,5 ч 7-10'42 7.10-“ 7-10-44
Торон-220 Tn220 54,5 сек ЫО'11 з-ю-“ ЫО"12
Радон-222 Rn222 4,5 дня З-Ю'11 ыо-ч З-Ю'12
Радий-223 Ra223 11,2 дня 2-10-13 2-10-44 2-10-“
Радий-223 Ra224 3,64 дня 7-10'“ 7-10-14 7-10'“
Радий-226 Ra22e 1590 лет З-Ю'14 з-ю-“ З-Ю'4’
Радий-228 Ra228 6,7 года 4-Ю-14 4-10'“ 4-Ю-4’
Актиний-227 Ac227 21,7 года 2-IO’18 2.10-“ 2-Ю-47
Актиний-228 Ac228 6,13 ч 2-10'11 2-10'12 2-Ю-43
Торий-227 Th227 18,9 дня 2-Ю-13 2-Ю-14 2-10-“
Торий-228 Th228 1,9 года 6- ю-“ 6-10-1° 6.10-“
Торий-230 Th230 8,3-104 лет 2-10-“ 2-10-1’ 2.10-*7
Торий-231 Th231 1,06 дня Ы0-’ ыо-1От 1-10-п
Торий-232 Th232 1,39-1010 лет 2-10-“ 2-10-1’ 2-10-“
Торий-234 Th234 24,1 дня З-Ю"11 з-ю-*2 з-ю-“
Торий (прир.) • Th 1,39-1010 лет 5-10-“ 5-10-1’ 5-Ю-47
Торий (прир.) Th 0,02 мг/м3 0,002 мг1м3 0,0002лг/л3
Протактиний-230 pa230 17,0 дня 8-IO’13 8-10-14 8-10-“
Протактиний-231 Pa231 3,43-104 лет ыо-“ 1 • 10-‘« МО-1’
Протактиний-233 Pa233 27,4 дня 2-Ю-10 2-10-11 2-Ю-12
Уран от 230 до 237 U 2-Ю-14 2-10-“ 2-IO’4’
Уран-238 U 4,5-109 лет 0,2 мг]м3 0,01 мг!м3 0,001 мг!м3
11 Уран (прир.) или или З-Ю"45 или 3- IO*4’
Уран-240 Плутоний-239 U240 pu239 14,1 дня 2,4-104 лет 7-Ю-14 2.10-‘° 2-10-“ 2.10-и 2-10-1’ 2-Ю-12 2-Ю-47
187
П родолжение
Изотопы Символ Период полурас- пада ПДК. кюри/л
рабочих помеще- ний санитарно- защит- ных зон населен- ных пунктов
Все изотопы: нептуния Н плутония (кроме ния -239) америция Ат плуто- 5-10“18 5-10’18 5-10-17
берклия Вк калифорния Cf кюрия Ст
Примечание. Для базисных складов ПКД радона и торона устанавливаются
равными 1 • 10-10 кюри/л.
II. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СМЕСИ
РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НЕИЗВЕСТНОГО
ПРОЦЕНТНОГО И ИЗОТОПНОГО СОСТАВА
Параметры смеси ПДК в воздухе, кюри/л
рабочие помещения санитарно- защитная зона населенные пункты
Любые смеси неизвестного процент-
ного и изотопного состава . . 2-10-18 Ы0-1» 1-Ю-17
В смеси отсутствуют:
протактиний-231, торий природный, плутоний-239, плутоний-240, плу-
тоний-242, калифорний-249 . . . 2-10-18 2-Ю-1» 2-Ю-17
В смеси отсутствуют: актиний-227, торий-230, протакти- ний-231, торий-232, торий природ- ный, плутоний-238, плутоний-239,
плутоний-240, плутоний-242, кали- форний-249 З-Ю'18 з-ю-1» З-Ю’17
В смеси отсутствуют:
а-излучатели и Р-излучатель акти- ний-227 з-ю-14 З-Ю’18 З-Ю’18
В смеси отсутствуют
а-излучатели и следующие Р-излу-
чатели:
свинец-210, актиний-227, радий-228, плутоний-241 3-10“13 З-Ю"14 З-Ю"16
В смеси отсутствуют
а-излучатели и следующие Р-излуча-
тели:
стронций-90, иод-129, свинец-228, актиний-227, радий-228, протакти- ний-230, плутоний-241, берклий-249 з-ю-12 З-Ю-13 З-Ю"14
188
III. СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ГЕРМЕТИЧЕСКИХ КЛАПАНОВ
. z Наименование / Диаметр £>у, мм Рабочее давление, кгс/см2 Максимально допусти- мое давление на тарель- клапана, кгс/см2 Вес, кг Тип привода
Клапан с ручным 150 0,1 1 6
приводом То же 200 0,05 2 27
300 0,05 2 51
» 600 0,05 2 230
Клапан с ручным 450 0,07 20 474
приводом повышен- ной прочности для Ручной
выхлопных газов
дизелей 0,05 140
То же 200 2
Клапан с ручным 300 0,05 2 208
приводом То же 400 0,05 2 285
» 600 0,05 2 740
Клапан с электропри- водом или ручным приводом 200 0,1 1 54,5/15,5 Электропривод типа «А» ФТ-010-2, N = = 0,1 кет, п = = 2700 об/мин, V =
= 220—380 в
Клапан герметиче- 300 0,1 1 64/27
ский с электропри- водом или ручным приводом 75/37
То же 400 0,1 1
» 500 0,1 1 93/54 Электропривод типа
» 600 0,1 1 108/65 «А» ФТ-010-2, W =
» 800 0,1 1 165/115 = 0,1 кет, п =
» 1000 о,Г 1 214/175 = 2700 об/мин, V =
Клапан герметиче- 200 0,05 2 64,5 = 220—380 в
ский вентиляцион- ный с электропри-
водом То же 300 0,05 2 132
> 400 0,05 2 180
Клапан герметиче- 600 0,05 2 273,5 Электропривод типа
ский вентиляцион- «Б» Мкр-15,
ный с электропри- АОС-31-4ф2,
водом N = 0,6 кет, п = 1260 об/мин,
V= 230—380 в
То же 800 0,05 2 478,5 Электропривод типа
» 1000 0,05 2 1277 «Б» Мкр-25, АОС-
» 1200 0,05 2 1422 , 32-4ф2, N =1 кет, п = 1260 об/мин,
V = 220—380 в
189
Продолжение
Наименование Диаметр Dy, мм Рабочее давление, кгс/см* Максимально допусти- мое давление на тарель- клапанй, кгс/см* Вес, кг Тип привода
Клапан герметиче- ский вентиляцион- ный повышенной прочности с элек- троприводом То же » Клапан герметиче- ский вентиляцион- ный повышенной прочности для вы- хлопных газов ди- зелей с электропри- водом Клапан герметиче- ский вентиляцион- ный во взрывобез- опасном исполне- нии с валом удли- нения То же Клапан герметиче- ский вентиляцион- ный во взрывобез- опасном исполне- нии То же 300 600 800 1000 1200 800 600 80 200 300 400 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,07 0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 20 20 20 20 20 . 20 2 2 2 2 2 180 455 116 1960 2745 1433 880 1082 220 304 386 Электропривод типа «А> ФТ-010-2, W = = 0,1 кет, п = = 2700 об/мин, V = = 220—380 в Электропривод типа «Б> Мкр-15, АОС- 31 -4ф2, М=0,6 кет, п = 1260 об/мин, V = 380 в Электропривод типа «В> Мкр-25, АОС- 32-4ф2, W = 1 кет, п = 1260 об/мин, V = 220—380 е Электропривод типа «Б> Мкр-45 кем АОС-41-4ф2, # = = 1,7 кет, п = = 1260 об/мин, V = = 220—380 в Электропривод ЭПВ- 30 дв. АСВ-32-4, N = 1,7 кет, п = = 1380 об/мин, V= = 380 в Электропривод ЭПВ 10 АСВ-22-4, # = = 0,4 кет, п — = 1380 об/мин, V = 380 в Электропривод ЭПВ- 30 дв. АСВ-23-4, W = 0,6 кет, п = = 1380 об/мин, V — = 380 в
190
Продолжение
Наименование
Т ип привода
Клапан герметиче-
ский вентиляцион-
ный во взрывобез-
опасном исполне-
нии
То же
600 0,05 2
800 0,05 2
860
1050
Электропривод ЭПВ-
30 дв. АСВ-23-4,
N = 0,6 кет, п =
= 1380 об/мин, V =
= 380 в
Примечание. В графе «Вес* указан перед чертой
водом, а за чертой — вес клапана с ручным приводом.
вес клапана с электропри-
IV. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ АСИНХРОННЫЕ, ТРЕХФАЗНОГО ТОКА,
С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ, МНОГОСКОРОСТНЫЕ,
СЕРИИ А, В ЗАЩИЩЕННОМ ИСПОЛНЕНИИ
Многоскоростные электродвигатели серии А выпускаются для
напряжений 220, 380 и 500 в; форма исполнения Щ2
Прейс- курант- ный номер Тип Технические данные Вес нетто, кг Оптовая цена за один электродви- гатель, руб.
мощность, кет число обо- ротов, мин
Двухскоростные электродвигатели на 750/1500 об/мин (синхронные)
64 А61-8/4 3,5 5 720 1450 125 65—00
65 А62-8/4 5 7 720 1450 140 76—00
66 А71-8/4 7 10 725 1450 205 105—00
67 А72-8/4 10 14 725 1460 230 131—00
68 А81-8/4 14 20 730 1460 360 186—00
69 А82-8/4 20 28 730 1460 400 223—00
70 А91-8/4 28 40 730 1470 590 294—00
71 А92-8/4 40 55 730 1470 665 348—00
191
П родолжение
Прейс- курант- ный н омер Тип Технические данные Вес нетто, кг Оптовая цена за один электродви- гатель, руб.
мощность, кет число обо- ротов, мин
Двухскоростные электродвигатели на 500/1000 об/мин (синхронные)
72 А61-12/6 2 3,5 470 950 125 65—00
73 А62-12/6 3 5 470 950 140 76—00
74 А71-12/6 4,5 7 475 960 205 105-00
75 А72-12/6 6,5 10 475 960 230 131-00
76 А81-12/6 9 14 480 970 360 186—00
77 А82-12/6 12,5 20 480 970 400 223—00
78 А91-12/6 18 28 485 975 590 294—00
79 А92-12/6 25 40 485 975 665 348-00
Трехскоростные электродвигатели на 750/1000/1500 об/мин
(синхронные)
80 А61-8/6/4 2,5 3 3,5 695 940 1400 125 71-00
81 А62-8/6/4 3,5 695 140 83—00
4,5 940
5 1400
82 А71-8/6/4 5 700 205 113—00
6,5 900
7 1410
83 А72-8/6/4 7 700 230 1400—00
9 940
10 1410
84 А81-8/6/4 10 700 360 201—00
12,5 940
14 1420
85 А82-8/6/4 14 700 400 240—00
18 940
20 1420
86 А91-8/6/4 20 710 590 318-00
25 960
28 1430
87 А92-8/6/4 28 710 665 377—00
36 960
40 1430
192
/7 родолжение
Прейс- курант- ный номер Т ип Технические данные Вес нетто, кг Оптовая цена за один электродви- гатель, руб.
мощность, к в tn число обо- ротов, мин
Четырехскоростные электродвигатели на 500/750/1000/1500 об/мин
(синхронные)
88 А61-12/8/6/4 1,3 460 125 73—00
2 705
2,5 910
3 1410
89 А62-12/8/6/4 1,7 460 140 86—00
2,4 705
3,2 910
4,0 1410
91 А72-12/8/6/4 4 465 230 147—00
6 710
7 930
9 1420
92 А81-12/8/6/4 6 470 360 210—00
8,5 715
10 950
12,5 1440
93 А82-12/8/6/4 8,5 470 400 250-00
11 715
14 950
18 1440
94 А91-12/8/6/4 12 470 590 330—00
17 715
20 950
25 1440
95 А92-12/8/6/4 17 470 660 392—00
24 715
28 950
36 1440
Электродвигатели асинхронные, трехфазного тока,
с короткозамкнутым ротором, многоскоростные,
серии АО, в закрытом обдуваемом исполнении
Многоскоростные электродвигатели серии АО выпускаются
для напряжений 220, 380 и 500 в\ форма исполнения Щ2
Прейс- курант- ный номер Тип Техническ мощность, кет ие данные число обо- ротов, мин Вес нетто, кг Оптовая цена за один электродви- гатель, руб.
Двухскоростные электродвигатели на 1500/3000 об/мин (синхронные)
96 АО31-4/2 0,45 0,6 1420 2840 21 17-70
97 AO32-4/2 0,75 1 1420 2840 27 20—60
13 в. М. Крупчатников
193
Продолжение
Прейс- курант- ный номер Тип Технические данные Вес нетто, кг Оптовая цена за один электродви- гатель, руб.
мощность, кет число обо- ротов, мин
98 АО41-4/2 1,3 1,7 1420 2840 37 26-50
99 АО42-4/2 2,1 2,8 1430 2850 45 33-80
100 АО51-4/2 3,2 4,2 1450 2860 80 44—60
101 АО52-4/2 5,2 7 1450 2880 100 59—00
Двухскоростные электродвигатели на 750/1500 об/мин (синхронные)
106 АО62-8/4 3,5 5 720 1450 165 76—00
107 АО63-8/4 5 7 720 1450 180 103—00
108 АО72-8/4 7 10 725 1460 280 135—00
109 АО73-8/4 10 14 725 1460 310 165—00
НО АО82-8/4 14 20 730 1470 495 280—00
111 АО83-8/4 20 28 730 1470 555 333—00
112 АО93-8/4 28 40 730 1470 805 441—00
113 АО94-8/4 40 730 890 522-00
Двухскоростные электродвигатели на 500/1000 об/мин (синхронные)
114 АО62-12/6 2 3,5 470 950 165 76—00
115 АО63-12/6 3 5 470 950 180 103-00
116 АО72-12/6 4,5 7 475 960 '280 135—00
117 АО73-12/6 6,5 10 ' 475 960 310 165—00
118 АО82-12/6 9 14 480 970 495 280—00
119 АО83-12/6 12,5 20 480 970 555 333—00
120 АО93-12/6 18 28 485 975 805 441—00
121 АО94-12/6 25 40 485 975 890 522—00
194
Продолжение
Прейс- курант- ный номер Тип Технические данные Вес нетто, кг Оптовая цена за один электродви- гатель, руб.
мощность, квт число обо- ротов, мин
Трехскоростные электродвигатели на 1000/1500/3000 об/мин
(синхронные)
122 АО41-6/4/2 0,6 0,75 1 940 1440 2880 37 26—50
123 АО42-6/4/2 1 950 45 33-80
1,3 1450
1,7 2880
124 АО51-6/4/2 1,7 960 80 44-60
2,1 1460
2,8 2900
125 АО52-6/4/2 2,8 970 100 59—00
3,5 1470
4,5 2900
Трехскоростные электродвигатели на 750/1000/1500 об/мин
(синхронные)
126 АО62-8/6/4 2,5 3 3,5 700 930 1420 165 81-00
127 АО63-8/6/4 3,5 700 180 108—00
4,5 930
5 1420
128 АО72-8/6/4 5 715 280 145-00
6,5 960
7 1430
129 АО73-8/6/4 7 715 310 175-00
9 960
10 1430
130 АО82-8/6/4 10 720 495 294—00
12,5 970
14 1450
131 АО83-8/6/4 14 720 555 351—00
18 970
20 1450
132 АО93-8/6/4 20 730 805 466—00
25 980
28 1470
133 АО94-8/6/4 28 730 890 551-00
36 980
40 1470
13*
195
Продолжение
Прейс- курант - ный номер Т ип Технические данные Вес нетто, кг Оптовая цена за один электродви- гатель, руб.
мощность, кет число обо- ротов, мин
Четырехскоростные электродвигатели на 500/750/1000/1500 об!мин
(синхронные)
134 АО62-12/8/6/4 1,3 470 165 83-50
2 715
2,5 930
3 1430
135 АО63-12/8/6/4 2 470 180 113-00
3 715
3,5 930
4,5 1430
136 АО72-12/8/6/4 3 475 280 150—00
4 720
5 940
6,5 1440
137 АО73-12/8/6/4 4 475 310 180—00
6 720
7 940
9 1440
138 АО82-12/8/6/4 6 480 495 302—00
8,5 725
10 960
12,5 1460
139 АО83-12/8/6/4 8,5 480 555 360—00
11 725
14 960
. 18 1460
140 АО93-12/8/6/4 12 480 805 478-00
17 730
20 970
25 1470
141 АО91-12/8/6/4 17 480 890 566-00
24 730
28 970
36 1470
Примечание. Данные
ранту № 15-01 оптовых цен на
о многоскоростных двигателях приняты
двигатели электрические.
по прейску-
196
V. СОСТАВ ПРИРОДНОГО УРАНА
- Изотопы Весовое содержание, % Период полураспа- да Т, лет А ктивность от активно- сти смеси, % Удельная а ктивность, кюри/г
Уран-238 99,28 .4,5-10» 48,6 3,36-10-’
Уран-235 0,714 7,1-10» 2,2 2,15-10-'
Уран-234 0,00548 2,48-10» 49,2 6,18-10-»
Естественная смесь всех
изотопов 100 — — 6,84-10-’
Примечание. При расчете активности урана-235 следует учитывать, что
на 1 г урана-235 в смеси содержится 0,0076 г урана-234, т. е. фактическая активность
1 г урана-235 составляет 4,85* 10“б кюри.
VI. АКТИВНОСТЬ УРАНА-238, ОБОГАЩЕННОГО УРАНОМ-235
Пример. Определить активность 1 г смеси, состоящей из урана-238 80%
и урана-235 20%.
Ответ: 100-10~7 кюри/г (1 X 10~5 кюри/г)', ход решения показан стрелкой.
Активность одного грамма урона-238, обогащенного
ураном- 235 с учетом содержания урана -23^ %
ЛИТЕРАТУРА
1. Злобинский Б. М. Безопасность работ с радиоактивными веществами
М., Металл ургиздат, 1958.
2. Санитарные правила работы с радиоактивными веществами и источниками’
ионизирующих излучений № 333—60. М., Госатомиздат, 1960.
3. Тарусов Б. Н. Основы биологического действия радиоактивных излуче-
ний. М., Медгиз, 1956.
4. П о р ш н е в И. П. Борьба с коррозией в санитарно-технических установках.
Л.—М., Госстройиздат, 1953.
5. Инструкция по окраске строительных конструкций перхлорвиниловыми
лакокрасочными материалами СН-24—58. Л.—М., Госстройиздат, 1958.
6. Антикоррозийные покрытия строительных конструкций и аппаратуры ПКБ
треста Монтажхимзащита. Справочное пособие. М., Госстройиздат, 1959.
7. Нестеренко А. В. Основы термодинамических расчетов вентиляции
и кондиционирования воздуха. М., Изд-во «Высшая школа», 1962.
8. Р ы с и н С. А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов.
Справочник М., Машгиз, 1961.
9. Блазевиц и Шмидт. «Обработка радиоактивных сбросных газов».
В кн. «Труды Второй международной конференции по мирному использова-
нию атомной энергии. Женева, 1958». Доклады советских ученых. Т. 9 —
«Радиобиология и радиационная медицина». М., Атомиздат, 1959.
10. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий СН-245—63.
М., Госстройиздат, 1963.
11. К л ю г и н С. А. «Очистка промышленных выбросов в атмосферу». Сборник
статей. Под ред. Болдырева Г. Е. Вып. 1. М., Медгиз, 1958.
12. Метеорология и атомная энергия. М., Изд-во иностр, лит., 1959.
13. Реферат «Выбор площадки для энергетических реакторов». «Атомная техника
за рубежом», № 7 (1963).
14. Каменев П. Н. Отопление и вентиляция. Ч. II. М., Госстройиздат, 1959.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Н а м и а с М. Ядерная энергия. М., Изд-во иностр, лит., 1955.
2. М и х а й л о в В. А. Физические основы получения атомной энергии. М.,
Воениздат, 1958.
3. Комаровский А. Н. Строительные конструкции ускорителей. М.,
Атомиздат, 1958.
4. Инструкция по проектированию и устройству противокоррозийной защиты
вытяжных труб с агрессивными средами СН-163—61. М., Госстройиздат,
1961.
5. К а л и н у ш к и н М. П. Вентиляторные установки. М., Изд-во Мин-ва
коммунального хозяйства РСФСР, 1947.
6. Косточкин В. Н. Центробежные вентиляторы. М., Машгиз, 1951.
7. Несмеянов А. Н., Л а п и у с к и й А. В., Руде н ко Н. Н. Получе-
ние радиоактивных изотопов. М., Госхимиздат, 1954.
8. Инструкция по работе с радиоактивными веществами и другими источниками
ионизирующих излучений в научных учреждениях АН СССР. М., Изд-во
АН СССР, 1963.
9. А н д р е е в Н. И. Рассеяние в воздухе газов, выбрасываемых промышлен-
ными предприятиями. М., Госстройиздат, 1952.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава 1
Краткие сведения о радиоактивных веществах и о воздействии их на
организм человека ........................................... 5
§1.1 . Строение атома ........................................ 5
§1.2 . Радиоактивность........................................ 6
§1.3 . Основной закон радиоактивного распада ........ 10
§1.4 . Единицы измерения радиоактивности..................... 10
§1.5 . Получение искусственных радиоактивных изотопов .... 12
§1.6 . Деление ядер ......................................... 13
§1.7 . Воздействие радиоактивных веществ на организм человека 14
§1.8 . Предельно допустимая доза и предельно допустимая кон-
центрация .................................................... 17
§1.9 . Определение ПДК для смеси различных радиоактивных
веществ ...................................................... 20
-§1.10. Группы радиотоксичности ............................... 21
§ 1. 11. Классы работ и категории сооружений 22
Глава 2
Основные положения по устройству внутренних систем вентиляции ... 24
§ 2. 1. Требования к строительной и технической частям проекта 24
§ 2. 2. Укрытия для работы с радиоактивными веществами ... 30
§ 2. 3. Определение объема воздуха, удаляемого от укрытий ... 35
§ 2. 4. Определение объема воздуха общеобменной вентиляции 38
§ 2. 5. Принципиальные схемы вентиляции . 40
§ 2. 6. Вентиляция помещений типа каньонов.................... 46
§ 2. 7. Вентиляция помещений при работах с закрытыми источ-
никами ....................................................... 49
§ 2. 8. Вентиляция помещений при работах с эманирующими радио-
активными веществами ......................................... 50
§ 2. 9. Вентиляция хранилищ радиоактивных веществ ... 51
§ 2. 10. Вентиляция установок ядерных (атомных) реакторов ... 51
§ 2. 11. Вентиляция ускорителей ............................... 60
§ 2. 12. Выбор места для фильтров в системах местной вентиляции 66
§ 2. 13. Компоновка систем вентиляции .... 66
§ 2. 14. Выбор числа вытяжных систем.......................... .68
§ 2. 15. Очистка приточного воздуха ........................... 70
§ 2. 16. Метод подсчета количества радиоактивных веществ, по-
ступающих в воздух местной вытяжной вентиляции ... 71
§ 2. 17. Аварийная вентиляция ................................. 72
§ 2. 18. Прокладка и материалы воздуховодов .... 73
§ 2. 19. Конструкция клапанов ................................. 81
§ 2. 20. Система местной приточной вентиляции (подача воздуха
к пневмокостюмам) .................................. 84
Глава 3
Конструкции и расчет фильтров для очистки вентиляционных выбросов 93
§ 3. 1. Общая часть...................................... 93
§ 3. 2. Фильтрующие ткани ............................... ... 93
§ 3. 3. Конструкция фильтров тонкой очистки .... 95
§ 3. 4. Сопротивление фильтров ................................. 98
§ 3. 5. Выбор фильтров и расчет фильтрующей поверхности ... 101
§ 3. 6. Установка фильтров ................................... 104
§ 3. 7. Фильтры для очистки воздуха от радиоактивных газов 106
§ 3. 8. Защита персонала при работах по смене отработанных
фильтров ........................................... 106
§ 3. 9. Грубая очистка воздуха ... .110
199
§ 3. 10. Двухступенчатые фильтры ........................... 122
§ 3. 11. Коэффициент очистки фильтров первой ступени . . 125
§ 3. 12. Уничтожение и регенерация отработанных фильтров . 125
§ 3. 13. Фильтры долговременного использования..... 126
§ 3. 14. Контроль за работой фильтров....................... 128
§ 3. 15. Применение фильтров с тканью ФПП в системах приточ-
ной вентиляции .............................................. 129
§ 3. 16. Подготовка установок по очистке воздуха к сдаче в эксплуа-
тацию ....................................................... 129
Глава 4
Трубы для выброса вентиляционного воздуха....................... 130
§ 4. 1. Скорость и направление ветра........................ 130
§ 4. 2. Расчет высоты одиночной трубы ...................... 131
§ 4. 3. Расчет высоты нескольких одновременно действующих вы-
бросных труб ................................................ 136
§ 4. 4. Зависимость высоты трубы от скорости ветра 139
§ 4. 5. Генеральный план и благоустройство территории....... 139
§ 4. 6. Значение организации производственных процессов для
охраны атмосферного воздуха.................................. 140
Глава 5
Централизованные системы приточно-вытяжной вентиляции 141
§ 5. 1. Общая часть ......................................... 141
§ 5. 2. Основные недостатки децентрализованной системы венти-
ляции 141
§ 5. 3. Преимущества и недостатки централизованных систем . 142
§ 5. 4. Выбор вентиляторов и режим их работы............ 142
§ 5. 5. Регулирование производительности вентиляторов... 150
§ 5. 6. Определение мощности, потребляемой вентилятором с на-
правляющим аппаратом 154
§ 5. 7. Построение «характеристик сетей, состоящих из элементов
с различными зависимостями сопротивления от расхода
(скорости) ................................................. .156
§ 5. 8. Вентиляторы В-13000 159
§ 5. 9. Параллельно-последовательная работа вентиляторов . 162
§ 5. 10. Компоновка вентиляционных центров ................. 162
§ 5. 11. Материалы и конструкции труб для выброса вентиляционного
воздуха ............................................ 168
§ 5. 12. Наружные магистральные вентиляционные воздуховоды 171
§ 5. 13. Аэродинамический расчет воздуховодов .... 174
§ 5. 14. Конструкция регулирующих клапанов ................. 177
§ 5. 15. Контроль и управление ............................. 178
§ 5. 16. Размещение объектовых вентиляционных центров на гене-
ральном плане ...................................... 182
Приложения
I. Предельно допустимые концентрации (ПДК) радиоактивных
веществ в воздухе .......................................... 183
II. Предельно допустимые концентрации смеси радиоактивных
веществ неизвестного процентного и изотопного состава . 188
III. Сводная таблица герметических клапанов.................. 189
IV. Электродвигатели асинхронные, трехфазного тока, с коротко-
замкнутым ротором, многоскоростные, серии А, в защищен-
ном исполнении ....................................... .... 191
V. Состав природного урана ................................ 197
VI. Активность урана-238, обогащенного ураном-235 .......... 197
Литература ...................................................... 198
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стр. Строка Напечатано Должно быть
20 1-я сверху изотопов воздуха. . . изотопов в воздухе. . .
22 2-я » . . . изотопы с наименьшей. . . . . . изотопы с ПДК больше Ы0"11 до Ы0~® кюри!л и в группу Г — изотопы с наименьшей. . .
53 6-я снизу . . . да 7,7-10“15 ккал.1 . . . да 8,0-10~15 ккал.1
94 3-я сверху . . .ФПП-15 . . . ФПП-25
94 4-я » . . .ФПП-25 .. . ФПП-15
121 Подпись ... б — 40 мм\ . . .6 — 50 мм;
под рис. 3.15 в — 50 мм. в — 40 мм.
128 27-я сверху . . . конусообразной. .. . . . цилиндрической. . .
154 1-я снизу *=:1,1-М,2о/о... k = 1,1 4- 1,2. . .
Крулчятннков В. К- Заказ 1845.
В. М. КРУПЧАТНИКОВ
ПРИ РАБОТЕ
С РАДИОАКТИВНЫМИ
ВЕЩЕСТВАМИ
АтодеивлАТ
904