بهداشت حرفه ای و ایمنی صنعتی

HSE-MS) Health, Safety and Environment Management System)

اندازه گیری سرعت جریان هوا و اندازه گیری میزان رطوبت هوا در محیط کار

اندازه گیری سرعت جریان هوا و اندازه گیری میزان رطوبت هوا در محیط کار

measuring air flow rate And measure the humidity in the workplace


اندازه گیری میزان رطوبت هوا

 

مقدمه : ویژگی هوای مرطوب، درک کامل ویژگی هوای مرطوب در بحث گرما ورطوبت وبویژه کنترل آن اساسی است درسالهای اخیر،فرمول های جدید ازطرف موسسه استاندارد طرح شده  این فرمول ها،پایه واساس  ویژگی های ترمودینامیکی هوای مرطوب میباشند که توسط انجمن گرمایش،تبرید وتهویه مطبوع آمریکا(ASHRAE)ارائه گردیده است

هوای مرطوب واتمسفر استاندارد:

آلاینده های که ازیک محل به محل دیگر بسیار متفاوت است  ترکیب هوای خشک نسبتا ثابت بوده وبا توجه به زمان ،مکان وارتفاع ،مختصری تغییر می یابد

 

انواع رطوبت درهوا: 1- رطوبت مطلق      2-  رطوبت نسبی

 

1-    رطوبت مطلق: میزان وزن بخار آب درواحد حجم هوا(  )

هوای اتمسفری،مخلوطی ازگازهای مختلف،بخار آب و آلاینده های متعددی است.

 

2        -  رطوبت نسبی  : هوای اطراف ما مخلوطی ازهوای خشک وبخار آب میباشد که میزان بخار آب موجود درهوا به عنوان رطوبت شناخته شده است ونسبت فشار بخارآب درهوا به فشار بخار اشباع درهمان دما تعریف شده وبصورت درصد بیان می شود با توجه به این تعریف رطوبت نسبی به این صورت بیان می گردد

3         

=RHرطوبت نسبی

PW= فشار بخار آب در دمای خشک

 

 

=PSW= فشار بخار اشباع در دمای خشک

 

به عبارت دیگر رطوبت نسبی (RH)عبارت از نسبت جزمولی بخار آب(XV)در یک مخلوط به جز مولی بخار آب (XS) در مخلوط اشباع در همان درجه وفشار

 

 

 

روش های اندازه گیری رطوبت نسبی : شامل دو دسته می شوند                                       1- روش مستقیم           2- روش غیر مستقیم

 

1-    روش مستقیم :  در این روش از وسایلی استفاده میگردد که بطور مستقیم قادر به اندازه گیری رطوبت نسبی هوا میباشد .از وسایلی استفاده میگردد که نسبت به رطوبت هوا حساسیت زیادی دارند وبا تغییر رطوبت هوا برخی از پارامترهای فیزیکی آن مواد تغییر میکند(مانند طول ،مقاومت ،سطح،....) این وسایل درانواع واقسام مختلفی ساخته شده که ذیلا برخی از آنها شرح داده شده اند

یکی از این ویایل که اصطلاحا به آن هیدروگراف  می گویند و کاربرد زیادی در ایستگاه های هوا شناسی دارد .بر اساس اندازه گیری تغییر طول جنس موی خاصی از انسان عمل می کند در این وسیله یک رشته موی انسان را 10الی 100برش طولی داده وتوسط وزنه کوچکی که به اهرمی متصل است درحال کشش قرار می دهند دراثر تغییر رطوبت هوا،طول مو تغییر نموده واین وسیله دربعضی ا زبه عنوان ترموهیدروگراف معرفی شده اند  نوع دیگری از این وسایل

دستگاه هایی هستند که بر اساس تغییر مساحت سطح مشخصی از پوست قورباغه (که درحال

کشش میباشد) عمل میکند ومشابه دستگاه قبلی است که در صنایع نساجی که اندازه گیری وکنترل رطوبت از اهمیت ویژه ای برخوردار است .کاربرد زیادی دارد

 

ازدیگر وسایل که در این گروه ها جای دارند ترمو هیدرو متردیجیتالی  است این وسیله دارای سنسوری است که دراثر تغییر رطوبت هوا .جریان الکتریکی ایجاد می نماید  میزان جریان الکتریکی متناسب با میزان رطوبت هوا می باشد

این وسیله در سنجش رطوبت هوا در مقابل دهانه دمنده سیستم های تهویه کاربرد زیادی  دارد همان طور که از نام آن پیداست این وسیله قادر به اندازه گیری رطوبت ودمای هواست

2-    روش غیر مستقیم:  دراین روش با اندازه گیری دو پارامتر :دمای دماسنج خشک

چرخان و دماسنج تر چرخان ،مقدار رطوبت نسبی به کمک روابط،جداول ،خط کش ونمودار سایکرومتری تعیین می شود وخط کش ونمودار بیشترین کاربرد را دارند

بصورت کلی دو نوع رطوبت سنج برای اندازه گیری میزان رطوبت نسبی هوا  استفاده می شود

1-    رطوبت سنج چرخان

2-    رطوبت سنج آسمن

1-     رطوبت سنج چرخان

 

1-    رطوبت سنج چرخان: مرکب از دو دماسنج است که مخزن یکی از آن ها با فتیله ای با قابلیت رسانایی آب پوشش یافته وبه عنو ان دماسنج تر استفاده می شود (در ضمن رطوبت سنج چرخان با مخزن وبدون دارد ) ومجهز به دسته ای می باشد که می توان آن را حول محور بازو به حرکت در آورد وبدین ترتیب تهویه لازم در سطح مخزن ها که بخشی حساس دماسنج هاست را تامین  می کند

2-    رطوبت سنج آسمن :

 

 

تفاوت این رطوبت سنج با رطوبت سنج چرخان در اینست که در نوع مکش جریان هوا به کمک یک باد بزن که پس از کوک شدن عمل می کند از روی مخزن  دماسنج عبور می کند .

علاوه بر این رطوبت سنج آسمن فتیله به روش دستی مرطوب می شود و مخزن آب وجود ندارد . فن موجود در این رطوبت سنج آسمن جریان هوا با سرعت یکنواخت (5/2متر بر ثانیه ) در سطح دمسنج ها تامین می نماید

 

 

نکاتن مهم در مورد این رطوبت سنج ها  :

 

در رطوبت سنج ها باید هردو دماسنج مورد استفاده از یک نوع ویک اندازه وساخت یک نوع شرکت باشند در خصوص دماسنج تا 1/0دمای درجه سانتی گراد انجام گیرد در  خصوص رطوبت سنج آسمن دقت شود که هواکش مربوط حرکتی یکنواخت داشته وتهویه کافی را در دماسنج ها ایجاد کند در رابطه با رطوبت سنج چرخان سرعت گردش،یکنواخت وکافی باشد

وسایل مورد نیاز آزمایش:

1-    رطوبت سنج آسمن

2-    رطوبت سنج چرخان

3-    خط کش تعیین رطوبت نسبی

4-    جداول تعیین رطوبت نسبی

5-    نمودار سایکرومتری در ارتفاع سطح دریا

6-    آب مقطر

 

شرح آزمایبش اول:

 

 

اول ما فتیله  دماسنج چرخان را با آب مقطر خیس می کنیم و بعد به مدت 3 الی 5 دقیقه دسته آنرا  می گیریم و حول محور بازو می چر خانیم و بعد دمای دماسنج ترو خشک  را ثبت می کنیم ( همیشه دمای دماسنج خشک از تر بیشتر است ) ما برای رطوبت سنج چرخان سه بار آزمایش انجام دادیم و برای هر آزمایش از روش مختلف تعیین رطوبت نسبی استفاده کردیم .

در بار اول بعد از 5 دقیقه چرخاندن رطوبت سنج چرخان حول محور بازو دما ها به شرح زیر بوده :

دمای دماسنج تر =  13 درجه سانتی گراد              دمای دماسنج خشک =   22  درجه سانتی گراد

در این بار اول از روی نمودار تعیین رطوبت نسبی استفاده می کنیم که روش آن به این صورت است :این نمودارها از مهم ترین خصوصیات آنها اختصاصی بودن هر کدام از آنها در یک ارتفاع خاص از سطح دریا است . و با توجه به نمودار رطوبت  نسبی محیط کار ما برای ما 38 درصد می باشد .

در بار دوم بعد از 5 دقیقه چرخاندن رطوبت سنج چرخان دمای اندازه گیری شده

دمای دماسنج تر =  13 درجه سانتی گراد

دمای دماسنج خشک =21 درجه سانتی گراد

این بار از روی جداول : این جداول معمولا براساس دمای تر و اختلاف میان دمای خشک و تر چرخان ارائه شده است اول اختلاف تر و خشک را حساب می کنیم و با وصل کردن دمای تر چرخان (عمودی ستون ) و تفاضل دمای خشک و تر چرخان (افقی ستون ) به دست می آوریم .

اختلاف: 8 =13-21         رطوبت نسبی محیط کار ما حدودا 37 % می باشد .

در بارسوم بعد از 5 دقیقه چرخاندن رطوبت سنج دما ها را ثبت می کنیم .

دمای تر :12.5 درجه سانتی گرا د

دمای خشک : 20 درجه سانتی گراد

این بار از روش خط کش که عمدتا توسط کمپانی casella ساخته می شود محاسبه می کنیم . دراین روش خط کش دارای دو خط عمودی Aو B می باشد که هر کدام دارای دامنه دمایی مشخص می باشد که A:15-30  وB:30-60

در این آزمایش یک یاز دو خط فوق را روی مقدار دمای خشک که در اینجا 20 ردجه سانتی گراد می باشد تنظیم نموده که دراینجا روی خط A می باشد سپس در دمای تر روی همان خط افقی میزان رطوبت را از روی منحنی مربوطه قرائت می نمایئم.

که در اینجا میزان رطوبت ما 35 % می باشد .

شرح آزمایش دوم:

در این آزمایش ما می خواهیم از طریق رطوبت سنج آسمن میزان رطوبت نسبی محیط کار را محاسبه کنیم .با روشن کردن رطوبت سنج به مدت 5 دقیقه ما دمای دماسنج های تر و خشک را بدست می آوریم .

دمای دماسنج تر :16                دمای دماسنج خشک :21

با توجه به روش خط کش رطوبت نسبی = 57 %

با توجه به روش جداول رطوبت نسبی = 58%

با توجه به روش نمودار رطوبت نسبی = 60% می باشد .

 

 

نکته : در هر دو آزمایش ما که از نمودار استفاده کردیم فقط جهت آشنایی با نمودار و کار با "آن بود چون هر نمودار در ارتفاعات مشخصی از سطح دریا می باشد و ممکن است عدد بدست آمده ما از روی نمودار دقیق نباشد .

از مهمترین علل خطا در آزمایش با این وسایل :

1)     خطاهای دماسنج

2)     خطای حاصل از عدم تهویه کافی

3)     خطای مربوط به آب ( ممکن است آب مورد استفاده آلوده یا شور باشد)

4)     فتیله دماسنج نامرغوب و کثیف باشد

5)     خطای موجوددر عدم قرائت صحیح دمای دماسنج ها

 

نتیجه گیری :

با توجه به انجام آزمایش های بالا ما می دانیم اگر رطوبت محیط کار ما تغییر نکند

 

رطوبت محیط کار ما آزار دهنده نمی باشد و با توجه به استاندارد ها رطوبت نباید بالاتر

 

از 50 % باشد و در کار با این وسایل می دانیم که رطوبت سنج آسمن دمای تر محیط را نسبت به چرخان بیشتر نشان می دهد .

 

منابع :

انسان و تنش های حرارتی محیط کار – دکتر فریده گلبابایی /منوچهر امیدواری

اندازه گیری سرعت جریان هوا

مقدمه

اگر دو توده ی هوا که در مجاورت هم قرار دارند ، دارای فشار و چگالی های مختلفی باشند ، جریان هوا شکل می گیرد به طوری که هوا از نقاط پر فشار به نقاط کم فشار حرکت می نماید .

جریان هوا یکی از پارامترهای موثر در انتقال حرارت بوده و دارای مشخصه ی سرعت و جهت می باشد ، از این رو سنجش آن از اهمیت بالایی برخوردار است . وسایلی که به منظور اندازه گیری سرعت جریان هوا مورد استفاده قرار می گیرد باید دارای سه مشخصه ی زیر باشند :

-       حساسیت دستگاه به جهت جریان هوا

-       حساسیت دستگاه به نوسانات جریان هوا

-       توانایی تعیین میانگین سرعت جریان هوا در دوره ی زمانی مشخص

از جمله پارامترهای فیزیکی که در اثر عبور جریان هوا تغییر می نمایند می توان به تغییرات دما در اثر عبور جریان هوا و یا تغییر فشار هوا اشاره کرد . به طور کلی وسایل اندازه گیری سرعت جریان هوا به چهار دسته زیر تقسیم می گردند .

1-   وسایلی که نسبت به تغییرات فشار هوا ای گاز عبوری حساس می باشند . ( بادسنج های پره ای )

2-   وسایلی که براساس حجم هوای جابجا شده در مقطع مشخصی از زمان عمل می نمایند .( وانتوری )

3-   وسایلی که براساس تغییرات دما در اثر عبور جریان هوا عمل می کنند . ( بادسنج های حرارتی )

4-   وسایلی که براساس میزان توان سردشوندگی در اثر عبور جریان هوا عمل می کنند . ( دماسنج های کاتا )

از کاربردی ترین وسایل سنجش سرعت جریان هوا در محیط می توان به وسایل زیر اشاره کرد :

-       بادسنج های پره ای

-       بادسنج های حرارتی

-       دماسنج های کاتا

دماسنج کاتا

دماسنج کاتا برای اولین بار توسط لسلی به منظور اندازه گیری انرژی از دست رفته از راه پوست انسان طراحی ارائه گردیده.در سال 1961این دما سنج توسط رونالد هیل در انگلستان تکمیل گردید ابتدا دماسنج کاتا برای اندازه گیری توان سرد شوندگی (خنک کنند گی )هوا طراحی گردید ، ولی نظر به اینکه توان خنک  کنندگی متاثر از سرعت جریان هواست ، بعدها از این دما سنج به عنوان  وسیله اندازه گیری سرعت جریان هوا استفاده شد .

از مهم ترین مزایای این دماسنج عدم حساسیت آن نسبت به جهت جریان هواست .همچنین توانای اندازه گیری سرعت جریان های کم هوا نیز از مزایای آن محسوب می گردد .ساختمان کلی دماسنج کاتا در شکل زیر آورده شده است ان دماسنج از دو مخزن بزرگ و کوچک تشکیل شده که توسط لوله موئینه به یک دیگر ارتباط یافته اند . درون مخزن بزرگ الکل رنگی ریخته شده است . الکل در نتیجه گرم شدن مخزن ، منبسط گردیده و از طریق لوله موئینه به مخزن کوچک می رسد . بر روی ساقه دماسنج دو علامت (معمولا با حروف AوB مشخص گردیده اند ) حک شده است . فاصله حرارتی دو علامت مذکور معمولا 3 درجه سانتی گراد می باشد . همچنین عددی بر روی ساقه دماسنج تحت عنوان F حک شده است . این عدد فاکتور دماسنج کاتا می باشد و توسط سازنده با توجه به مشخصات ساختمانی دماسنج از جمله نوع شیشه مورد استفاده ، واحدهای حرارتی به کار رفته و ردیف سنجش حرارتی تعیین می گردد .

دماسنج کاتا در سه نوع مختلف ساخته شده است که عبارت اند از :

_کاتای خشک یا شیشه ای

_ کاتای نقره اندود

_ کاتای تر

این سه نوع کاتا از نظر ساختمانی مشابه هم بوده و تنها تفاوت آنها در مخزن بزرگ آنها است دماسنج خشک دارای مخزنی شیشه ای می باشد . کاتای نقره اندود همان کاتای خشک است که مخزن بزرگ آن برای بازتاب تابش های حرارتی ، غلافی از اندود نقره دارد و در محیط هایی که ا نرژی تابشی قابل ملاحظه ای وجود دارد به کار می رود. کاتای تر همان کاتای خشک است که مخزن بزرگ آن دارای پوششی با رسانایی آب ( پارچه ای کتانی ) است . در این نوع کاتا علاوه بر انتقال حرارت از طریق جابجایی و تابش ، انتقال از طریق تبخیر نیز صورت می پذیرد و اغلب در محیط هایی که رطوبت خیلی بالایی دارند استفاده می شود . دماسنج های کاتا در ردیف های سرد شوندگی مختلفی ساخته شده اند ،   از این رو می توان از آنها برای اندازه گیری سرعت جریان هوا در محیط هایی با دماهای مختلف استفاده می شود .

 

 

 

 

شرح آزمایش

قبل از استفاده از دماسنج های کاتا لازم است وسایل زیر آماده گردد :

-       دماسنج کاتای مناسب (با توجه به ردیف دمای محیط و نوع تبادلات حرارتی غالب )

-       دماسنج جیوه ای یا الکلی شیشه ای که از کالیبره بودن آن اطمینان داشته باشیم

-       فلاسک یا ظرفی که با آب حدود 80 درجه سانتی گراد پر شده باشد

-       سه پایه جهت نصب دماسنج در محیط

-       کرونومتر

ابتدا دماسنج کاتا و دماسنج هوا را روی سه پایه نصب نموده و مخزن دماسنج کاتا را داخل فلاسک آب گرم قرار دهید ، سپس آن قدر سرد نمائید تا حدود 2/1تا 3/2 مخزن بالایی دماسنج کاتا با الکل پر شود . دماسنج کاتا را از آب خارج نموده و توسط یک دستمال تمیز خشک و صبر نمائید تا در اثر سرد شدن دماسنج ، الکل به مخزن پائینی برگردد .در حین بر گشت الکل مدت زمانی را که الکل طی می کند تا از نقطهAبه نقطه B برسد (علامت های حک شده روی ساقه دماسنج کاتا )

اندازه گیری نمائید ، زمان به دست آمده را اصطلاحا زمان سرد شوندگی می نامند . از این زمان برای محاسبه سرعت جریان هوا استفاده می گردد .

نحوه محاسبه سرعت جریان هوا

محاسبه سرعت جریان هوا با توجه به مشخصات محیطی و داده های مربوط به دماسنج کاتا صورت می گیرد . بدین منظور در درجه اول لازم است شیب خط سرد شوندگی کاتا به دست آورده شود . به این عدد اصطلاحا توان سرد شوندگی می گویند که عبارت است از متوسط گرمای منتقل شده از واحد سطح دماسنج در واحد زمان، به طوری که دمای سطح دماسنج در 36.5 درجه سانتی گراد باقی بماند . جهت محاسبه توان سرد شوندگی از رابطه زیر استفاده می گردد :

H : توان سرد شوندگی                                     mcal/cm2.s

F : فاکتور دماسنج کاتا                                       mcal/cm2

Tc  : زمان سرد شوندگی                                         S

سپس با استفاده از رابطه زیر میزان سرعت جریان هوا به دست می آید:

         

V : سرعت جریان هوا بر حسب m/s

: اختلاف میان متوسط ردیف سردشوندگی و دمای هوا یعنی

T : متوسط ردیف سرد شوندگی کاتا (بر حسب  درجه سانتی گراد)

Ta  : دمای هوا (برحسب درجه سانتی گراد )

b،a،n : ضرایبی هستند که با توجه به نوع دماسنج کاتا و سرعت جریان هوا تعیین می شوند .

مقادیر ضرایب a و b برای تعدادی از کاتاها ارائه شده است . این ضرایب معمولا توسط سازنده تعیین و ارائه می شوند .

به منظور انتخاب مقادیر ضرایب a و b  از قسمت1< V و یا >1 V جدول ، لازم است میزان

مشخص شود . سپس با توجه به دستورالعمل زیر برای تعیین مقدار a و b اقدام گردد:

-       در کاتای خشک 38-35 (استاندارد ) اگر0.6> بود V<1 و در غیر این صورت V>1 است .

-       در کاتا خشک 55-52 اگر0.563 >  بود V<1 و در غیر این صورت V>1 است .

-       در کاتای خشک نقره اندود 55-25 اگر 0.461 >   بود نتیجه می شود V<1 و در غیر این صورت V>1  می باشد .

-       در کاتای خشک نقره اندود 66-63 درجه0.577 >   بود ، نتیجه می شود V<1 و در غیر این صورت V>1 می باشد .

-       مقدار ضریب n برای اکثر موارد معمول بر اساس تجربه معادل 2/1 پیشنهاد شده است

 

محاسبات

T = 36.5 درجه سانتی گراد ( از روی دماسنج )    F= 525

n  = 2/1                                                                 


                                                                                                 

 

 

نتیجه گیری :

باید در هنگام استفاده از دماسنج ها از کالیبره ببودن آنها اطمینان داشته باشیم . برای بدست آوردن ضرایب a و b باید به نوع دماسنج وهمچنین به نسبت  توجه داشت .

 

 

 

منابع :

انسان و تنش های حرارتی محیط کار – دکتر فریده گلبابایی /منوچهر امیدواری

کلیات بهداشت حرفه ای – دکتر علیرضا چوبینه

+ نوشته شده در  سه شنبه 24 اسفند1389ساعت 12:35  توسط علی کریمی  |