УДК 614.841

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСИ В ВОЗДУХЕ ОТ ПЕРИОДА ОСРЕДНЕНИЯ

Плотникова Елена Юрьевна1, Колесников Евгений Юрьевич2
1Поволжский государственный технологический университет, студент
2Поволжский государственный технологический университет, к.ф.-м.н., доцент

Аннотация
Данная статья посвящена экспериментальному исследованию зависимости концентрации примеси в воздухе от периода осреднения.

Ключевые слова: , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Плотникова Е.Ю., Колесников Е.Ю. Экспериментальное исследование зависимости концентрации примеси в воздухе от периода осреднения // Современные научные исследования и инновации. 2021. № 5 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2021/05/95598 (дата обращения: 05.10.2021).

Методология количественной оценки риска (КОР) является важным показателем, позволяющим оценить возможность наступления опасных и аварийных ситуаций. При этом необходимо отметить, что КОР имеет широкое применение при декларировании промышленной безопасности, обосновании безопасности ОПО и расчетах пожарного риска. Одним из входных параметров для расчёта является концентрация примеси в воздухе. Однако в реальных условиях атмосферный воздух имеет турбулентный режим движение, что приводит непрерывной изменчивости его параметров, следовательно, данная методология имеет существенный недостаток в связи с неопределенностью периода осреднения концентрации.

Для изучения зависимости концентрацию примеси в воздухе от периода осреднения проведены экспериментальные исследований в турбулентном и ламинарном режиме движении воздуха.

При нормальных условиях в помещении скорость движения постоянна и перемещение частиц в воздухе происходит равномерно, т.е. в помещении наблюдается ламинарное движение.

Объектом исследования является примесь в атмосферном воздухе. В качестве предмета исследования рассмотрена зависимость величины концентрации примеси от периода осреднения.

При использовании горючих веществ имеется опасность их взрыва и загорания. Однако при проведении эксперимента с целью обеспечения пожарной безопасности при проведении опытов используется негорючая примесь – углекислый газ.

В лабораторных условиях воздух имеет ламинарный режим движения, характеризующийся упорядоченным движением частиц воздуха по параллельным траекториям. Перемешивание в потоке происходит в результате взаимодействия микрочастиц среды (атомов, молекул, ионов и т. п.), параметры течения (температура, скорость, давление и концентрация примесей) являются гладкими функциями координат и времени.

В лабораторных условиях турбулентный режим создавался с помощью вентилятора – приводимое двигателем устройство для создания потока воздуха. Поэтому частицы среды двигались по сложным, ломаным, взаимно пересекающимся траекториям, перемешивание происходило значительно интенсивнее, чем при ламинарном режиме. Кроме того, турбулизация воздушного потока в лабораторных условиях произведена с помощью электрической плитки (источник восходящего теплового воздуха).

Для изучения зависимости необходимое количество жидкого диоксида углерода из баллона направляли в емкость вручную нажатием на рычаг, каждая порция CO2 при этом переходила в твердое состояние, образуя шапку сухого льда на дне емкости.

В последующем углекислый газ испарялся, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Далее датчик качества воздуха, расположенный над ванной, регистрировал мгновенные концентрации СО2 в воздухе в соответствии заданным с периодом опроса датчика качества воздуха CCS811 в течении 50 минут. Так как углекислый газ тяжелее воздуха, датчик был закреплен над емкостью, в который подавался углекислый газ из углекислотного баллона огнетушителя. Для каждого эксперимента проведено по 3 опыта.

Результаты исследования обработаны с помощью персонального компьютера в соответствии с периодом осреднения 10 мин, 5 мин, 2 мин и 1 мин.

В таблице 1 представлены результаты осреднения концентрации при ламинарном режиме.

Таблица 1 – Результаты концентрации в мг/мпри ламинарном движении

Зависимость концентрации от периода осреднения при ламинарном движении отображена на рисунке 1.

При ламинарном движении скорость движения воздуха и температура постоянна. Как видно из графика период осреднения не влияет на концентрацию.

В таблице 2 представлены результаты осреднения концентрации при преобразовании ламинарного режима в турбулентный 2 способами:

1- комбинированный (вентилятор и электрическая плитка);

2 – механический (вентилятор).

Таблица 2 – Результаты концентрации в мг/мпри турбулентном движении

Зависимость концентрации от периода осреднения при турбулентном движении отображена на рисунке 2 и 3.

При комбинированном способе создаются разномасштабные турбулентные вихри, оказывающие сильное влияние на рассеивание примеси. Следовательно, период осреднения оказывает влияние на концентрацию примеси. На графике рисунка 2 заметно различие концентраций, соответствующих периодам осреднения 1 и 10 минут.

На графике рисунка 3 заметно различие концентраций, соответствующих периодам осреднения 1 и 10 минут, по величине примерно соответствующее комбинированному способу создания турбулентности. Это говорит о том, что ведущим механизмом ее генерации является динамическая турбулентность.


Библиографический список
  1. П. А. Воронцов «Турбулентность и вертикальные токи в пограничном слое атмосферы».
  2. Федосов А.В. Количественная оценка неопределенности результатов анализа риска техногенных аварий/ А.В. Федосов, И.И. Бадртдинова, К.Н. Абдрахманова, Д.Ю. Валекжанин// Сетевое издание «Нефтегазовое дело». – 2019. – №3. – С. 46-66.
  3. Федосов А.В. Анализ состояния промышленной безопасности опасных производственных объектов с учетом неопределенности измерений/ А.В. Федосов, Н.Х. Абдрахманов, И.И. Бадртдинова, Н.В. Вадулина// Промышленная и экологическая безопасность. – 2018. – №2. – С. 49-54.
  4. Пожарная безопасность технологических процессов: краткий курс лекций для студентов специальности 20.05.01 Пожарная безопасность / Сост.: Д.Г. Горюнов, С.А. Анисимов // ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2016 – 85 с.
  5. ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Плотникова Елена Юрьевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация