车间空气含尘浓度测试：纺织厂空调与除尘结果

纺织厂车间工作区是人们经常工作和巡回操作的地方。对该地区进行空气含尘浓度测定所抽取的空气量，是以人体每分钟呼吸10～20L，一般以15L为标准进行抽取，用滤膜增重法来计算1m3空气中含有的粉尘量（以毫克计）。

（一）粉尘采样装置

测定工作区含尘浓度的采样装置如图9－33所示，它是由装有滤膜的采样头、压力计、流量计与抽气机等组成。

图9－33　粉尘采样装置示意图

1—采样头　2—压力计　3—流量计　4—抽气机
5—流量调节阀　6—支架

1.滤膜目前，我国采用带负电荷的过氯乙烯超细纤维圆形滤膜纸，正面呈绒毛状为吸尘面，背面较光滑，直径有40mm和75mm两种。一般采用直径为40mm的滤膜进行测定，抽气量为15～35L/min时，滤膜阻力为190～470Pa。若集尘量要求较大或空气含尘浓度大于200mg/m3时，可用直径为75mm的滤膜，需折成锥体取样。由于这种滤膜在一般温湿度条件下吸湿性极微小，故一般不需要经过烘燥等手续，可直接放置于10－4g精密天平上称重，求得采样前后滤膜增重，进行空气含尘浓度的计算。

2.采样头采样头的结构如图9－34所示。采样时将已称重过的洁净滤膜装在滤膜夹上面，并拧紧顶盖，其顶盖端与车间空气相通，漏斗尾端用橡皮管与流量计相连后通往抽气机。采样头一般用铝、不锈钢或塑料制作。

3.流量计测尘一般使用转子流量计，又称浮子流量计，其结构如图9－35所示。当空气自下而上通过锥形玻璃管时，浮子在气流的升力作用下向上浮起，与此同时，浮子与锥形玻璃管内表面之间的环形空隙也随之增大，直到空气经过环形空隙对浮子产生的升力恰好与浮子本身质量相等时，浮子达到平衡状态而稳定在某一高度上。显然，通过流量计的空气量越多，浮子上升得越高。根据浮子顶部的稳定高度，便可在锥形玻璃管的刻度线上读出其流量值。此外，采样流量还可以通过仪器上的调节阀进行调节。流量计的流量刻度要定期用标准流量计或其他方法进行校正。

图9－34　采样头结构图

1—顶盖　2—漏斗　3—夹盖　4—夹环
5—夹座　6—滤膜

图9－35　转子流量计

1—锥形玻璃管
2—浮子

流量计的标定是在气温20℃和气压101325Pa状态下进行的。如果测定时气温和气压与标定状态不同，则读数按下式修正为：

式中：Ld，Lg——标定、工作状态（测量）时的流量，m3/min；

Td，Tg——标定、工作状态（测量）时的绝对温度，K；

Bd，Bg——标定、工作状态（测量）时的压力，Pa。

流体进入流量计的状态叫工作状态，或叫计内状态。

如果要求出采样状态下（如车间内空气状态或者测定的管道内实际空气状态）的空气流量Ly，则可用的关系式求得。一般Ty≈Tg，则可得下面计算式。

一般求空气含尘浓度需化为标准状态（标准状态的压力BZ=101325Pa，温度TZ=273K）下的空气含尘浓度，因此需求出标准状态下的空气流量LZ，则可用的关系式求得：

式中：LZ，BZ，TZ——分别表示标准状态下的空气流量、压力、温度。

因为含尘浓度应当在统一标准状态下方能进行正确的对比，所以必须根据式（9－28）求出标准状态下的空气流量。

4.抽气机抽气机是保证使含尘空气以一定速度通过滤膜的动力设备。可用真空吸尘器或真空泵等作为抽气机。用作测定车间空气含尘浓度时，其流量范围为10～60L/min，真空度在4900Pa以上。

上述粉尘采样装置因携带、架设均不方便，所以目前大都使用便携式采样器。便携式采样器类型较多，有单头采样、双头平行采样两种，目前较多采用双头平行采样。它们是将抽气机、采样头、流量计和电源组装在一起，又有交直流两用的采样器，故携带和操作较方便。鞍劳D—4型便携式粉尘采样仪有两个采样头组装在箱体上，对测试车间空气含尘浓度等场合较适用，但对测试管道内的空气含尘浓度则因箱体较大，不能采用。而DK—60型便携式粉尘采样仪的采样头则用橡皮管与箱体连接，使用较为灵活，采样头可伸入较小的设备中进行采样，故使用范围较广。另外，便携式采样仪没有指示流量计前的压力与温度设备，因此进行流量换算较困难。但因滤膜与橡皮管的阻力通常不大，流速的动压亦较小，因此一般来说流量计前压力与当地大气压差异不大，主要是温度差异较大，化为标准状态时含尘浓度约大10％。

（二）采样方法

1.滤膜的准备与安装将滤膜编号，然后用镊子去掉静电滤膜两面的保护纸，放在10－4g精密天平上称重，绒毛面向上，逐一放于滤膜盒内。安装时把滤膜从盒中用镊子取出，绒毛面朝外，圆心对着已取出夹盖的采样头中心并放在其夹环上面，然后拧紧夹盖，并检查滤膜有无皱折和滤膜四周边缘与夹盖之间有无漏气现象。如果安装直径为75mm的滤膜，应用镊子将滤膜对折两次成90°扇形并张开成漏斗状，置于夹盖内使滤膜紧贴夹盖的内锥面，然后用夹环压紧滤膜，将夹座拧入夹盖内。最后滤膜用圆头玻璃棒将锥顶推向对侧，形成滤膜漏斗。

2.采样时间纺织厂车间工作地带每次粉尘的采样时间一般在30min左右。粉尘增加对滤膜来说应不小于1mg，否则相对误差就会增加。若空气含尘浓度低，则需时间长些，但时间过长，由于滤膜上静电的逐渐散失，会影响测试的精确性。取样的持续时间t（min）可用下式求得：

式中：Δm——要求的粉尘增量，mg；(www.xing528.com)

C——估计工作区（采样点）的粉尘浓度，mg/m3；

Ly——采样流量，m3/min。

3.采样流量采样流量的选取原则是含尘气流通过滤膜的流速应接近车间空气的流速，即达到等速采样的要求。一般车间采样流量为0.01～0.03m3/min。取样时间与抽气量的乘积，即为过滤空气体积。过滤空气应具有代表性，因为测尘结果是代表工作地带1m3空气中的平均含尘量，若过滤空气体积太小，则代表性不足。通常在同一地点取几次样品时，采样体积不低于0.5m3。

4.现场采样在测试地点现场，把便携式采样仪的采样头置于离地1.5m左右的高度，采样头应水平放置，避免粉尘的自然落入或脱落。先用备用的滤膜采样头放置，开动抽气机，用调节抽气机的转速和转子流量计上端的旋钮，把抽气流量调节至0.015m3/min左右，然后关掉抽气机，换上正式采样用的滤膜采样头，开动抽气机，并记录开始时间。如果流量不在设定值上，稍有偏离，可随时调节转子流量计上端的旋钮，控制在设定值上。采样完毕，首先关掉抽气机，记下采样时间t，用镊子将滤膜取出，让集尘面朝上放入编号的滤膜盒中，带回试验室进行称量。

两个平行样品测出的空气含尘浓度偏差小于20％，为有效样品，取其平均值作为该采样点的空气含尘浓度。平行样品间含尘浓度偏差ε按下式计算。

式中：C1，C2——两个平行样品的空气含尘浓度，mg/m3。

5.含尘浓度的计算标准状态下空气的含尘浓度应为换算成标准状态下空气体积VZ时计算的含尘浓度。采样时间为t（min），在流量计上读得的流量为Ld，须根据式（9－28）化为标准状态下的流量LZ（m3/min），然后两者相乘得VZ，即：

标准状态下空气含尘浓度CZ为：

式中：m1，m2——采样前、后滤膜的质量，mg；

VZ——标准状态下空气的体积，m3。

例9－3　某厂梳棉车间工作区，气温27℃，车间大气压为100050Pa，在流量计处真空度300Pa，采样流量在流量计上读数为15L/min，采样时间为30min，采样前滤膜质量m1=57.2mg，采样后滤膜质量m2=58.3mg，求采样状态下空气含尘浓度及标准状态下空气的含尘浓度。

解：在流量计上读得的是标定状态下的流量，Ld=15L/min，而现在是在非标定的工作状态下，因而需求出工作状态下的流量Lg，可用式（9－26）求得，其中Bg=100050－300=99750Pa，Tg=273+27=300K，Bd=101325Pa，Td=273+20=293K，则：

而采样状态下流量Ly可用式（9－27）求得：

流过滤膜的总空气量为：

V=Lyt=15.252×30=457.56（L）=0.45756（m3）m=m2－m1=58.3－57.2=1.1（mg）

粉尘量为：

采样状态下空气含尘浓度Cy为：

标准状态下的含尘浓度应先求得标准状态下的空气流量，可用式（9－28）计算：

流过滤膜在标准状态下的总空气量VZ为：

VZ=LZt=13.703×30=411.09（L）=0.41109（m3）

故标准状态下空气的含尘浓度CZ为：

由计算可知标准状态下的含尘浓度比采样状态下的含尘浓度大10％左右。

若不进行换算，直接把流量计上读得的流量数作为采样状态下的流量数进行计算，其含尘浓度C为：

所求出的含尘浓度C与采样状态下的含尘浓度误差是1.67％，差异较小。有时为了方便起见，就可用这样的方法粗略地进行计算，误差不大。