DEGRADAČNÍ PŮSOBENÍ PRACHU

DEGRADAČNÍ PŮSOBENÍ PRACHU

Prašné prostředí Prach v ovzduší: 

Přírodní pochody  



Přírodní prach (eroze půdy) Kosmický prach

Antropogení příčiny   

Spalovací procesy Stavební činnost Doprava

Prach – částečky rozmělněných tuhých látek, které se dají zvířit a po určitou dobu unášet v atmosféře 2

Prašné prostředí Prašná atmosféra – dvousložkový disperzní systém

vzdušnina

tuhá látka

Rovnoměrně rozptýlený prach – prašný aerosol Prašnost - disperzní systém s vlastnostmi plynu:    

Provozu Závodu Města Krajiny 3

Prašné prostředí P Polétavý prach:

Částice o průměru do velikosti 10-5 μm (PM10), Směsi různých látek, sazí (uhlíku), částic síranů, kovů a anorganických solí jako je mořská sůl. Částice tvoří komplex. Velikost a tvar částic se mění.

4

V ČR je určen limit pro znečištění ovzduší pevnými částicemi (polétavý prach) 50 µg/m 3 Překročení toto limitu je tolerováno max. 35 dní v roce. Na některých místech ČR jako je Ostravsko, je limit překračován i přes 100 dní v roce

5

Prašné prostředí Koncentrace prachu ve vzdušnině:  

Gravimetrický údaj (ug.m-3) Konimetrický údaj (PČ.m-3)

- N vážkový údaj - n počet částic

Vztah mezi gravimetrickým a konimetrickým údajem závisí na:   

Měrné hmotnosti prachu Velikosti prachových částic Tvaru prachových částic

Přibližný vztah: N n = 238,7

(d/2)3 ρ

> 5 μm Si 2 – 2,5 g.m-3 1 mg - 25 až 30 částic 6

Vlastnosti prachu MĚRNÁ A SYPNÁ HMOTNOST

Měrná hmotnost (g.m-3)   

Cement 2,5 – 3,5 Křemen 2,0 – 2,6 Fe2O3 5,2

Sypná hmotnost (kg.m-3)

cement

Volně skladovaný Skladovaný Setřesený

110 – 120 190

  

7

Vlastnosti prachu CHEMICKÉ SLOŽENÍ Prach z průmyslových oblastí 50 – 70 % SiO2 10 – 30 % Fe2O3, Al2O3, CaO, MgO

MĚRNÝ POVRCH Mp =

Pc

Hc Pc - rozvinutý povrch částice Hc – hmotnost částice Na Mp závisí chemická aktivita prachu

8

Vlastnosti prachu ROZSEV PRACHU Rozvrstvení prachových částic v prašném aerosolu je rozsev prachu

9

Vlastnosti prachu VELIKOST PRACHOVÝCH ČÁSTIC

Horní hranice < 200 μm Dolní hranice > 1μm Rozdělení podle velikosti    

Koloidní prach (kouř) 0,5 μm Nejjeměnjší prach < 1 μm Jemný prach 1 - 50 μm Hrubý prach > 50 μm 10

Vlastnosti prachu PŘIBLIŽNÉ MNOŽSTVÍ PRACHOVÝCH ČÁSTIC

Hory do 2000 m.n.m. Moře Pevnina Město

Počet částic v m3 106 1012 1012 1024 1018 1030 1024 1036

11

Vlastnosti prachu POHYB PRACHOVÝCH ČÁSTIC < 20 μm se vznáší delší dobu (Brovnův pohyb) < 1 μm se shlukují (koagulují)

Přibližná doba usazování sférických částic Druh částice

Poloměr 0,01

Uhelný prach Oxidy železa

5,4.104 dnů 2.104

0,1

10 μm

13 h 5

4,6 s 1,7 12

Měření prašnosti METODY PRO MĚŘENÍ PRAŠNOSTI

ROZSEV PRACHU  

Sítování Sedimentační třídění

FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ ROZBORY PRACHU  

Měření velikosti částic Určování měrné hmotnosti prachu

MĚRNÁ HMOTNOST 

Pikrometrické metody

13

Měření prašnosti SÍTOVÁNÍ PRACHU

14

Měření prašnosti SPAD PRACHU DO NÁDOBY 

Obdobně jako atmosférické srážky



Analýza obsahu (množství, vlastnosti)



Problematické výsledky měření (primární, rozvířený prach)



Průměry z opakovaných dlouhodobých měření

15

Měření prašnosti SPAD NA FOLII

16

Měření prašnosti SPAD NA FOLII   

Al folie tl. 0,07 mm s vrstvou 50 mg vazelíny Zvážení s přesností 0,1 mg Umístění nad terénem  



  

Výška nad terénem (m) 1,5 Spad (g.m-2 za 45 dní) 8,2

3 6

6 12 24 4,5 2,7 2,2

Doba expozice (do hmotnosti 30 mg, potom ztráta přesnosti) Přesnost dostatečná Ekonomicky únosná metoda Problémy – slunce, silný déšť, krupobití

17

Měření prašnosti SEDIMENTACE PRACHU • •

2 h sedimentace v prašné atmosféře Problematické výsledky měření

18

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Prachová komůrka (Owensův, Greenův prachoměr) Sedimentační prostor

Kryt Sklíčko

19

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Prachová komůrka (Owensův, Greenův prachoměr)  Sedimentační prostor  1,6 cm, 2,5 cm  Několik volných pohybu s otevřenými šoupátky  Zavření šoupátek a 2 h v horizontální poloze  Odečet pod mikroskopem (200x)  Informativní a srovnávací hodnota  Výsledek ovlivňuje pozorovací schopnost

20

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Suchý konimetr

Sací kanálek

Tryska

Sklíčko Prachová vrstva

21

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Suchý konimetr  Odměřené množství prašného vzduchu se vrhá na vzorkovací destičku 3  2,5 až 5 cm vzduchu nasátého pumpičkou dopadá rychlostí 200 m.s-1  Sklíčko opatřeno průhledným lepivým nátěrem (bílkový glycerín)  Odečet pod mikroskopem

22

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Suchý konimetr

Do hodnocení zahrnuty jen částice, které ulpěly na sklíčku

23

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Kapalinový prachoměr (standard impinger)

Kapalina (etylalkohol)

Tryska o průměru 1 mm

24

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Kapalinový prachoměr  Určité množství se odpipetuje a vloží do Burknerovy počítací komůrky  Nechá se odpařit alkohol a pod mikroskopem se spočítá počet částic  Výsledky se mohou lišit od hodnot získaných suchým konimetrem.  Oba typy přesně měří počet částic > 1 m získaných suchým konimetrem.

25

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Termoprecipitátor Prachová vrstva Skleněná destička

Prašný vzduch

Žhavý drátek

26

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Termoprecipitátor 

20 až 400 cm3 prašného vzduchu se vede štěrbinou



Rychlost 5 až 6 cm3.s-1



Termodifuzí se zachycuje prach na sklíčkách



Vyhodnocení jako u suchých konimetrů



Vysoká přesnost měření

27

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Elektrostatický precipitátor

Mosazná usazovací elektroda

Elektroda – 1000V 28

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Elektrostatický precipitátor: -1 prašná  Kolem elektrody proudí rychlostí 4 l.min atmosféra  Po čase se usazovací elektroda opláchne v odměřeném množství etylalkoholu  Část tekutiny se odpipetuje a hodnotí jako u kapalinových prachoměrů  Precipitátor může zachytit i částice menší jak 0,1 m  Vhodné pro malou a střední prašnost

29

Měření prašnosti KONIMETRICKÉ METODY Membránový filtr  Pumpička s harmonickým měchem  Po stlačení a pozvolném rozepnutí se proseje filtrem 100 cm3 prašné atmosféry  Filtr (průhledná provita látka – nitrát celulózy) má průměr 30 mm  Vyhodnocení počet částic/vážkově  Výsledky mají většinou jen informativní hodnotu

30

Měření prašnosti GRAVIMETRICKÉ METODY 

  

 

Alonž se naplní 1 až 3 cm tlustou vrstvou česané bavlny, obvazové vaty apod. Odpor filtrační vrstvy 10 mm Hg Alonž s filtračním papírem se vysuší a zaváži Při měření se prosává alonží 10 až 30 l prašného vzduch za minutu po dobu 30 min. Alonž se znovu vysuší a zváží Prašnost se vyčíslí v g.m-3 nebo mg.m-3

31

Měření prašnosti GRAVIMETRICKÉ METODY Soxheltova patrona  Válečková patrona vyplněná filtračním papírem  Patronou se prostává 100 až 200 litrů prašné atmosféry po dobu několik h

32

Měření prašnosti GRAVIMETRICKÉ METODY Měřící filtr  Obdoba Soxheltovy patrony 3 -1  Patronou se prosává 10 m při rychlosti 7 m.h  Snazší manipulace

33

Měření prašnosti OSTATNÍ METODY Izokinetický vzorkovač  Průtokoměry ukazující okamžitou rychlost proudění vzdušniny v průtokové trubici  Použití pro měření horkých anebo agresivních vzdušnin

34

Měření prašnosti OSTATNÍ METODY Fotometrické měření (rozptyl světla částicemi prachu) Tyndallův efekt  Světlo ze světelného zdroje se vede jako dva paprsky přes dva hranoly (jeden v prašné komoře, druhý v v bezprašném prostoru)  Hranol v bezprašném prostředí se pootáčí tak, aby byl stejně osvětlen jako první hranol  Úhel pootočení je míra prašnosti

35

Měření prašnosti OSTATNÍ METODY Fotometrické měření (rozptyl světla částicemi prachu) Lambert-Beerův zákon

  x

1 1

36

Mechanizmus působení prachu SEDIMENTACE Pádová rychlost částic (Stokesův zákon) 100 – 1000 μm v=

7,65 d ρpc ρvz

ρpc - měrná hmotnost prachové částice ρvz - měrná hmotnost vzdušniny d - průměr prachové částice

38

Mechanizmus působení prachu SEDIMENTACE Pádová rychlost částic (Stokesův zákon) 10 – 100 μm 1

ρpc - ρvz

v = . 18 η η - dynamická vazkost vzdušniny

g . d2

39

Mechanizmus působení prachu SEDIMENTACE Pádová rychlost částic (Stokesův zákon) 0,1 – 10 μm 1 v = 18

.

ρpc – ρvz

Aλ g . d2 (1 -

η

λ - volná dráha molekuly plynu A – Cunninghamův opravný součinitel

) d

40

Mechanizmus působení prachu PRONIKÁNÍ ŠTĚRBINOU Rozdíl tlaků – stavová rovnice (p V = n R T ) p1 T2 = p2 T1

Jestliže se T2 (teplota pod krytem) vlivem provozu zvýší musí poklesnout tlak pod krytem p2

41

Mechanizmus působení prachu PRONIKÁNÍ ŠTĚRBINOU Pohyb částic < 20 μm (chová se jako plyn) no

n

n = Np + No = Np (1 +(1 - Np/no) (r + r2)) 42

Degradační působení prachu Účinky prachu záleží na druhu prachu. Brusné (abrazivní) účinky:   

Stožáry a mostovky v pouštních oblastech. Zadírání jemné mechaniky a měřících přístrojů. Poškozování hlaviček mag. záznamových medii.

Chemické účinky:    

Hygroskopický prach – zvýšené navlhání. Okysličování oleje (prach váže kyslík). Korozní účinky prachu. Prach – živiny pro mikroorganizmy. 43

Degradační působení prachu Sedimentační účinky:

S S

Vodivé, polovodivé vrstvy

aa

Ipv» Iiz

I = Iiz + Ipv a

Rpv = ρpv Měrná vodivost povrchu

= S

ρpv a

l ll

s.l

γp = s γpv 44

Degradační působení prachu Sedimentační účinky  





Zhoršený odvod tepla Ucpávání ventilačních kanálů Prach na kontaktech – nespolehlivé sepnutí, oblouk na kontaktech Ovlivnění rozložení el. pole

45