РАЗДЕЛ 2
АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЫЛИ И ЗАПЫЛЕННЫХ ПОТОКОВ КАК
ОБЪЕКТОВ КОНТРОЛЯ
2.1. Анализ критичных для контроля статических характеристик пыли
Промышленная пыль отличается большим разнообразием физико-химических свойств и
соответствующих им статических и динамических характеристик. Многие
исследования по пыли и ее контролю включают специальные разделы с анализом
характеристик пыли. Информацию по наиболее важным из них можно найти в
[9,18,19,21,22,24,39-42,66,91,97-99].
Важность той или иной характеристики пыли в пылевом контроле очевидно
определяется методами его осуществления. Согласно принятой концепции его
развития, остановимся на характеристиках, которые определяют достоверность
абсолютного (с допущениями) гравиметрического и разрабатываемого оптического
метода, имея ввиду связь этих методов в метрологическом обеспечении контроля
запыленности при передаче физической единицы концентрации. К наиболее важным
характеристикам отнесем: плотность вещества пыли и ее изменчивость; дисперсный
состав пыли и его вариацию, а также оптические свойства пылевых частиц, анализ
которых выполним с учетом поставленных задач пылевого контроля.
2.1.1. Оценка и учет плотности вещества промышленной пыли при контроле
запыленности воздуха
Общеизвестно, что плотность вещества пыли определяет массу ее частиц, которая
существенно влияет на их распространение в атмосфере от источников, витание
частиц, осаждение из потока, а также на траектории движения частиц в этих
потоках, т.е. определяет динамику пыли в воздухе или газе. Поэтому при контроле
пыли необходимо априори знать и учитывать плотность вещества частиц. Информация
о плотности необходима в следующих основных случаях:
- при непосредственном определении содержания пыли;
- при проектировании средств контроля запыленности;
- при выборе условий и мест размещения средств контроля в потоках;
- при разработке методов поверки истинности (проверки достоверности)
проводимого контроля.
Вполне очевидно, что существенное значение имеет не только плотность, но и
изменчивость плотности вещества пыли, диапазон которой и будет определять
достоверность проводимого контроля. При этом необходимо помнить, что суммарная
относительная погрешность определения массового содержания пыли в воздухе
рабочей зоны от всех факторов, влияющих на результаты контроля запыленности, не
должна превышать нормативной или требуемой, ограниченной величиной ±25% [4].
Для такой трудно измеряемой субстанции как пыль - это довольно жесткое
требования, что может поставить под сомнение возможность измерения концентрации
пыли в воздухе рабочей зоны приборами косвенного типа, например, работающими на
оптическом принципе.
Оценим диапазон и изменчивость плотности вещества основных видов промышленной
пыли, а также степень их влияния на результаты пылевого контроля и возможные
пути учета или компенсации этой изменчивости для повышения его достоверности.
Для оценки воспользуемся данными плотности вещества, приведенными в [19,100], с
некоторыми дополнениями, полученными из каталогов промышленного сырья, и
определим изменчивость в пределах известных видов. Полученные при этом автором
числовые характеристики, а именно: диапазон изменения плотности вещества пыли
каждого вида, его среднее значение, средний квадрат отклонения плотности и ее
вариация приведены в табл. 2.1. [101].
Таблица 2.1.
К анализу изменчивости плотности вещества промышленной пыли
Пыль
Возможные значения плотности вещества, кг/м3
Средние значения плотности, кг/м3
Отклонение от среднего, ±
кг/м3
Древесная
1210 - 1510
1360
150
11
Каолиновая
2600
Кварцевая
2490
Кремниевого песка
2700
Окислов цинка
5890 - 6520
6205
1315
21
Литейного производства
4590 - 7330
5960
1370
23
Льняная
1170 - 1274
1222
52
4,1
Медная
8180 - 9650
8915
735
8,2
Свинцовых белил
6170 - 6870
6520
350
5,4
Фарфоровая
2690
Дубовой древесины
1550 - 1580
1565
15
Суконная
1390 - 2070
1730
340
19,6
Сурика
8640 - 8930
8785
145
1,6
Табачная
1820 - 1880
1850
30
1,6
Красного кирпича
2500 - 2600
2550
50
1,9
Шерстяная
1550
Волосяная
1730 - 2900
2315
585
25
Мучная
1000
Сланцевая
2600
Тальковая
2600 - 2800
2700
100
Технологической серы
2300
Железная
5680 - 7880
6780
1100
16
Железорудная (от
фамгитовидного сланца до
гематитовой руды
2770 - 4850
3810
1040
27
Угольная (от длиннопламенных углей до тощих)
1253 - 1505
1379
126
Антрацитовая, включая пыль полуантрацитов
1307 - 1766
1537
230
15
Анализ приведенных в таблице данных показывает, что практически полный диапазон
изменения плотности вещества промышленной пыли составляет: 1000 - 8915 кг/м3,
т.е. плотность может принимать значения, отличающиеся на порядок (в пределах
одной декады).
Максимальное отклонение плотности вещества в пределах одного вида составило ±27
% для железорудной пыли. В то же время среднеквадратическое отклонение
плотности для всех представленных видов пыли составляет величину около ± 12 %.
Поэтому, согласно известному статистическому правилу 2-х “сигма” для случайных
величин, подчиняющихся нормальному закону распределения вероятности [102],
можно утверждать, что с вероятностью 0,95 отклонение плотности вещества пыли в
пределах одного вида не превысит ±24 %.
Это наглядно представлено на рис. 2.1.
Рис.2.1. Изменчивость плотности вещества пыли:
1 - линия регрессии;
2 - границы наибольшего отклонения
Иными словами, если априори известен вид контролируемой пыли и мы можем задать
и учитывать при контроле ее среднюю плотность, то за счет изменчивости
плотности ошибка при контроле в 95 % случаев не превысит ±24 %.
- Київ+380960830922