Розвиток наукових основ та практичної оцінки шкідливих факторів в робочих зонах на території промислових підприємств (дисертація)
Loading...
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UKR: Дисертація присвячена науково-теоретичному обґрунтуванню та розробці методичних основ для оцінки параметрів повітряного середовища та забезпечення допустимих умов праці на робочих місцях промислових майданчиків та при проектуванні робочих місць на відкритій місцевості промислових регіонів.
Такого типу робочі місця знаходяться під впливом комплексу факторів, а саме, швидкості руху повітряного потоку, турбулентної дифузії, наявності різних перешкод, джерел емісії різного виду та типу. Прогнозування параметрів мікроклімату в даних робочих зонах виявляється особливо складною задачею, оскільки присутність такого комплексу факторів суттєво ускладнює розроблення методів прогнозу параметрів повітряного середовища в робочих зонах промислових майданчиків та на відкритій місцевості промислових регіонів. Тому існує необхідність в розробці методів прогнозу, які б комплексно враховували перелічені фактори, а також дозволяли оперативно аналізувати умови праці на цих робочих місцях та виконувати оцінку ризику хронічної інтоксикації працівників.
Також потрібна розробка технологій для зниження рівня забруднення повітряного середовища та забезпечення допустимих умов праці на робочих місцях, що знаходяться в зоні впливу викидів автотранспорту.
Поряд з вищевказаним існує необхідність в розробці методів для оцінки напруженості електричного поля в робочих зонах промислових майданчиків та на відкритій місцевості, особливо в перспективі збільшення кількості електромобілів.
В роботі проаналізовано газовий склад повітряного середовища в робочих зонах на промислових майданчиках та на відкритій місцевості. Показано, що склад викидів залежить від галузі промисловості. Зроблено аналіз шкідливих речовин, що потрапляють у повітря під час роботи різних видів промисловості. Проведено аналіз зміни викидів підприємств різних сфер діяльності у місті Дніпро, які є активними джерелами забруднення атмосферного повітря. Доведено, що працівники в робочих зонах на промислових майданчиків та на відкритій місцевості в околі промислових підприємств потрапляють під довготривалий вплив викидів цих джерел емісії. Також показано, що високі темпи зростання чисельності автомобілів, їх просторова розосередженість, більш висока токсичність викидів в порівнянні з викидами стаціонарних джерел, низьке розташування призводять до того, що відпрацьовані гази автомобілів накопичуються в зоні дихання людей і повільніше розсіюються вітром у порівнянні з промисловими викидами. Доведено, що працівники даних робочих місць одночасно потрапляють під вплив шкідливих викидів підприємств і автотранспорту.
Проаналізовано методи оцінки ризику захворювань працівників в робочих зонах промислових майданчиків та на відкритій місцевості, оскільки питання ризику є одним з основних питань в охороні праці. Показано підвищений ризик розвитку хронічних захворювань та виникнення несприятливих наслідків для людей даної категорії.
Показано, що для вирішення практичних завдань по оцінці параметрів комфортності повітряного середовища в робочих зонах використовуються фізичні, аналітичні та чисельні методи. Показано їх переваги та недоліки. Доведено необхідність розробки таких математичних методів прогнозу параметрів повітряного середовища, які б задовольняли вимогам: широким можливостям практичного застосування, невеликій базі вихідних даних, швидкості розрахунку, зручності в обробці і трактуванні кількісних результатів.
На основі проведеного вищевказаного аналізу в роботі розроблено метод чисельного розрахунку концентрації домішки в робочих зонах на відкритій місцевості, який дозволяє проводити розрахунок окремо як для постійно діючого точкового джерела забруднення або для лінійно розподіленого джерела забруднення, так і з урахуванням їх взаємного впливу та хімічної трансформації.
Проведено дослідження розробленого методу на основі оцінки показника забруднення в робочих зонах промислових майданчиків та на прилеглій території на різних відстанях від промислових підприємств та автомагістралі, що дозволяє враховувати специфіку хімічних перетворень забруднюючих речовин в повітрі.
В роботі набув подальшого розвитку метод оцінки рівня хімічного забруднення повітряного середовища в робочих зон на промислових майданчиках, який дозволяє врахувати хімічну трансформацію забруднюючих речовин на базі тривимірного розрахунку полів концентрації домішки. В форматі створеної методології удосконалено метод оцінки ризику хронічної інтоксикації працівників, робочі зони яких розміщуються на промислових майданчиках та на відкритій місцевості в околі промислових підприємств.
Науково-теоретична цінність роботи полягає в тому, що вперше розроблено чисельно-аналітичний метод, який дозволяє проводити дослідження по ефективності застосування екранів на промислових майданчиках біля автомагістралей, які використовуються для зменшення рівня забруднення повітря в робочих зонах.
На основі проведених експериментальних досліджень виявлено закономірності проникнення забруднення через рослинність для різної висоти розташування джерела емісії забруднювача. Проаналізовано результати осадження пилового забруднення біля рослинності. Лабораторним шляхом встановлено, що використання пористої пластини дозволяє проводити моделювання зон забруднення аналогічно, як при наявності рослинності. Розроблено числовий метод для прогнозу локальних зон забруднення з урахуванням процесу сорбції рослинністю, що знаходиться поблизу джерела емісії. В наслідок цього одержав подальший розвиток метод оцінки рівня хімічного забруднення повітря в робочих зонах на промислових майданчиках з урахуванням впливу рослинності на формування зон забруднення.
В роботі розв’язана задача мінімізації рівня хімічного забруднення в робочих зонах на промислових майданчиках та відкритій місцевості за допомогою усмоктувачів. На основі проведених експериментальних досліджень виявлено основні закономірності поведінки повітряного потоку в робочій зоні в залежності від геометрії усмоктувача, а саме за рахунок застосування не одного, а двох отворів відбору газів. Встановлено, що при наявності горизонтальних та вертикальних пластин на отворах зменшується рівень забруднення в робочій зоні. Оскільки вертикальний екран затримує забруднення, а верхня більш видовжена пластина спрямовує його в зону розташування отворів. Тим самим підтверджується об’єктивність застосування другого отвору. У результаті проведених теоретичних та експериментальних досліджень удосконалено технологію зниження хімічного забруднення в робочих зонах за рахунок використання дворівневих усмоктувачів та спеціальних напрямних пластин. Внаслідок цих досліджень вперше розроблено метод оцінки ефективності використання дворівневих усмоктувачів, які використовуються для зниження рівня хімічного забруднення повітря в робочих зонах на промислових майданчиках.
В роботі розв’язана задача про моделювання процесу нейтралізації угарного газу, що потрапляє від автотранспорту до робочих зон промислових майданчиків. Проведено числові дослідження процесу зменшення концентрації оксиду вуглецю за рахунок його нейтралізації водяною парою з урахуванням форми камери, розташування форсунок подачі водяної пари, потужності джерел емісії та їх місця знаходження. На базі проведених обчислювальних експериментів виявлено наявність «застійних» зон в камерах проведення реакцій та запропоновано заходи щодо їх ліквідації, а саме розташування додаткових форсунок подачі водяної пари знизу ємкості. В наслідок цього набув подальшого розвитку метод розрахунку процесу нейтралізації угарного газу в спеціальній камері, що використовується з метою зменшення рівня хімічного забруднення в робочих зонах.
Сформульована та розв’язана задача прогнозування параметрів мікроклімату в робочих зонах на промислових майданчиках та на відкритій місцевості при використанні процесу зволожування. Проведено експериментальні та чисельні дослідження, що підтвердили достовірність розробленого методу прогнозу. В наслідок цього вперше розроблено комплексний метод оцінки параметрів повітряного середовища в робочих зонах на відкритій місцевості промислових майданчиків, який дозволяє прогнозувати вітровий режим, вологість та температуру в робочих зонах за наявності використання штучного зволожувача повітря.
Набув подальшого розвитку метод оцінки аероіонного режиму в робочих зонах на промислових майданчиках, який дозволяє при розрахунку враховувати взаємодію аероіонів різної полярності, наявність перешкод в робочих зонах, нерівномірність поля швидкості повітряного потоку та турбулентну дифузію. Запропонований метод прогнозу аероінного режиму в робочих зонах базується на тривимірному моделюванні розповсюдження негативних, позитивних іероіонів та пилу під дією вітру та дифузії. Особливістю запропонованого методу є можливість прогнозу аероіонного режиму з урахуванням практично всіх фізичних факторів, що суттєво впливають на формування концентраційних полів аероіонів в робочих зонах на промисловому майданчику. Набув подальшого розвитку метод оцінки напруженості електричного поля в робочих зонах, який дозволяє враховувати вплив перешкод різної геометричної форми на формування електричних полів. Враховано, що даний метод дозволяє визначати інтенсивність напруженості електричного поля від декількох джерел на промисловому майданчику, що дає можливість прогнозувати рівень електричного поля при збільшенні кількості електромобілів на території підприємства. Особливістю запропонованого методу чисельного розрахунку є бистрота проведення обчислень, що дозволяє використовувати розроблене програмне забезпечення для проведення великої кількості розрахунків при розв’язанні комплексу задач, пов’язаних із забезпеченням нормативних параметрів повітряного середовища в робочих зонах, що розташовані на відкритій місцевості поблизу транспортної магістралі на території підприємства.
Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що розроблені методи оцінки параметрів мікроклімату в робочих зонах реалізовані у вигляді комп’ютерних програм. Це дозволяє методом обчислювального експерименту оперативно розраховувати параметри повітряного середовища в робочих зонах на відкритій місцевості з комплексним урахуванням таких факторів, які раніше не приймалися до уваги: нерівномірного поля швидкості повітряного потоку, турбулентної дифузії, наявності екранів, різного роду перешкод, джерел зволожування, джерел емісії аероіонів різної полярності.
Розроблені методи можуть бути використані для покращення параметрів мікроклімату в робочих зонах за рахунок раціонального вибору положення, розмірів екранів, усмоктувачів, рослинності, іонізаторів.
Розроблені методи оцінки параметрів мікроклімату в робочих зонах на промислових майданчиках та на відкритій місцевості дозволяють зменшити кількість коштовних лабораторних або натурних експериментів при проведенні досліджень в області охорони праці.
Результати досліджень реалізовано в практику діяльності компанії «РИН». Модулі програмного комплексу було застосовано для оцінки параметрів повітряного середовища в робочих зонах при аналізі використання площадок машино-транспортного парку та їх реконструкції. Розроблені математичні методи та пакети програм було впроваджено для прогнозу рівня хімічного забруднення на території ТОВ «Енергосервіс-КР» при плануванні та реінжинірингу робочих зон на відкритій місцевості підприємства. Було отримано прогнозні дані відносно аероіонного режиму, які не можливо отримати на базі існуючих методів прогнозу. Результати дисертаційного дослідження, а саме розроблені методи прогнозу рівня електромагнітного випромінювання та програми чисельного розрахунку використовуються в службі охорони праці АТ ДТЕК Дніпровські електромережі. Вони дозволяють шляхом обчислювального експерименту розраховувати інтенсивність напруженості електричного поля з урахуванням необхідної кількості джерел електричного поля. При обслуговуванні чергово-ремонтним персоналом силового обладнання, яке знаходиться під напругою 150 кВ, можливо спрогнозувати рівень електромагнітного поля та оцінити його величину в порівнянні з гранично допустим значенням. Наукові розробки впроваджено в товаристві з обмеженою відповідальністю «ЛУГОВСЬКЕ» у вигляді рекомендацій щодо покращення якості повітря в робочих зонах на відкритих майданчиках під час обслуговування автомобільної техніки. Матеріали дисертаційної роботи, алгоритми та пакети програм використовуються при підготовці студентів, які навчаються за спеціальністю «Будівництво та цивільна інженерія» Дніпровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. А саме при проведенні лекційних та практичних занять з дисциплін «Охорона природного середовища від забруднення промисловими підприємствами», «Прогнозування та ліквідація аварійних ситуацій», що дозволило підвищити ефективність навчального процесу та якість викладання матеріалу при вивченні вказаних дисциплін.
При проведенні досліджень використовувались методи натурного та лабораторного вимірювання, а також чисельні та чисельно-аналітичні методи
моделювання полів концентрації забруднюючої речовини та електричного напруження в робочих зонах. Результати експериментальних досліджень порівнювалися з чисельними результатами, отриманими за розробленими методами. Виконувалась практична перевірка розроблених алгоритмів, методів, моделей та технологій в процесі впровадження результатів дослідження.
ENG: The dissertation is devoted to the scientific and theoretical development of methodical bases for evaluation of microclimate parameters and provision of permissible working conditions in the workplaces on industrial sites and in the design of workplaces in open areas of industrial regions. Such type of workplaces are influenced by a set of factors, namely, the velocity of air flow, turbulent diffusion, the presence of various obstacles, sources of emissions of different types. Forecasting the microclimate parameters in these working areas is particularly challenging, since the presence of such a complex of factors significantly impedes the development of methods for forecasting the parameters of the microclimate in the working areas of industrial sites and in open areas of industrial regions. Therefore, there is a need for the development of methods for forecasting microclimate parameters, which would take into account the listed factors in a comprehensive manner, as well as to allow the operative analysis of working conditions at these workplaces and to carry out an assessment of the risk of chronic intoxication. It is also necessary to develop technologies for reducing the level of air pollution and to ensure acceptable working conditions in the workplaces located in the area influenced by emissions of vehicles. Along with the above, there is a need to develop methods for assessing the intensity of the electric field in the working areas of industrial sites and in the open air, especially in the future increasing in the number of electric vehicles. The paper analyzes the gas composition of the air environment in the working areas at industrial sites and in the open air. It has been shown that the composition of emissions and changes in air pollutants depend on the industry. The analysis of harmful substances entering the air during the work of various types of industry is made. The analysis of the enterprises of Dnipro that are divided in the scope of activity and are active sources of pollution of atmospheric air. It has been proved that workers on industrial sites and in the open air in the vicinity of industrial enterprises are exposed to the long-term impact of emissions from these sources of emissions. It has also been shown that high growth rates of cars, their spatial dispersion, higher emissions toxicity compared with stationary source emissions, low location lead to the fact that exhaust gases are accumulated in the breathing zone of people and more slowly dissipated by the wind compared with industrial emissions. It is proved that employees of these jobs simultaneously fall under the influence of harmful emissions of enterprises and vehicles. The methods for assessing the risk of diseases in the working areas of industrial sites and in the open air are analyzed, since risk issues are one of the main issues in the Occupational safety. The increased risk of diseases and the occurrence of adverse effects for people in this category are shown. It is shown that for solving practical problems on the estimation of the parameters of comfort of a microclimate in working zones physical, analytical and numerical methods are used. Their advantages and disadvantages are shown. The necessity of developing such mathematical methods for predicting microclimate parameters that meet the requirements is proved: convenience of practical application, small bases of initial data, calculation speed and convenience in processing and treatment of quantitative results. On the basis of the above analysis in the work, the method of numerical calculation of impurity concentration in working areas in open areas is developed, which allows to calculate separately as for permanently operating point source of pollution or for a linearly distributed source of pollution, and taking into account their mutual influence and chemical transformation. The research of the developed method on the basis of estimation of the pollution index in the working areas of industrial sites and adjoining territory at different distances from industrial enterprises and highway is carried out, which allows taking into account the specifics of chemical transformations of pollutants in the air. The method of assessing the level of chemical pollution of the air environment in the working areas at industrial sites has been further developed, which allows taking into account the chemical transformation of pollutants on the basis of the three-dimensional calculation of the impurity concentration fields. In the format of the developed methodology, the method of assessing the risk of chronic intoxication of workers, whose working areas are located on industrial sites and in open areas in the vicinity of industrial enterprises, has been improved. The scientific and theoretical value of the work is that for the first time a numerical-analytical method was developed, which allows conducting research on the efficiency of the use of screens at industrial platforms near highways used to reduce the level of air pollution in the working areas. On the basis of conducted experimental studies, patterns of contamination penetration through vegetation for different height of location of the source of pollutant emissions were revealed. The results of precipitation of dust pollution near vegetation are analyzed. Laboratory method has found that the use of a porous plate allows simulation of pollution zones similar to those in the presence of vegetation. The numerical method for forecasting of local pollution zones is developed, taking into account the process of sorption by vegetation located near the source of emissions. As a result, the method of assessing the level of chemical pollution in working areas at industrial sites has been further developed, taking into account the influence of vegetation on the formation of pollution zones. The task of minimizing the level of chemical contamination in working areas on industrial platforms and open areas with the help of suction devices is solved in this work. On the basis of experimental researches, the basic regularities of the behavior of air flow in the working zone, depending on the geometry of the suction cup, namely, due to the application of not one, but two openings of gas sampling, were revealed. It is established that in the presence of horizontal and vertical plates on the holes, the level of pollution in the working zone decreases. Since the vertical screen holds off the contamination, and the upper, longer elongated plate directs it to the zone of rotation of the holes. Thus, the objectivity of the use of the second hole is confirmed. As a result of theoretical and experimental research, technology for reducing chemical pollution in working areas has been improved due to the use of two-level suction and special guide plates. As a result, the method for assessing the effectiveness of two-level suction units used to reduce the level of chemical pollution in working areas at industrial sites was first developed. The problem of modeling the carbon monoxide neutralization process, coming from motor transport to the working areas of industrial platforms, is solved in this work. Numerical studies of the process of reducing the concentration of carbon monoxide due to its neutralization with water vapor taking into account the shape of the chamber, the location of water vapor supply nozzles, the power of emission sources and their location. On the basis of computational experiments, the presence of "stagnant" zones in the reaction chambers was discovered, and measures were taken to eliminate them, namely the location of additional water vapor inlets from the bottom of the tank. As a result, the method of calculating the carbon monoxide neutralization process in a special chamber, which is used to reduce the level of chemical pollution in the working areas, has been further developed. The task of microclimate parameters forecasting in working areas on industrial sites and in outdoor areas with the use of humidification is formulated. Experimental and numerical studies were carried out, which confirmed the reliability of the developed forecast method. As a consequence, for the first time, a comprehensive method for evaluating the microclimate parameters in working areas in outdoor areas of industrial platforms has been developed for the first time, which allows predicting the wind regime, humidity and temperature in the working zones if the use of artificial humidifier is used. The method for assessing the aerionic regime in the working areas at industrial sites has been further developed, which allows to take into account the interaction of aeroions of different polarity, the presence of obstacles in the working areas, the unevenness of the field of air velocity and turbulent diffusion. The proposed method for forecasting aerial mode in working areas is based on three-dimensional modeling of the distribution of negative, positive ion and dust under the influence of wind and diffusion. A feature of the proposed method is the possibility of forecasting the aerionic regime, taking into account almost all physical factors, which significantly affect the formation of concentration fields of aeroions in the working areas on the industrial site. The method of estimating the intensity of the electric field in working areas has been further developed, which allows taking into account the effect of interferences of different geometric forms on the formation of electric fields. It is taken into account that this method allows to determine the intensity of the electric field strength from several sources at the industrial site, which makes it possible to predict the level of the electric field with the increase in the number of electric vehicles in the enterprise. The peculiarity of the proposed numerical calculation method is the speed of computing, which allows using the developed software for a large number of calculations when solving a set of tasks related to ensuring the normal conditions of the microclimate in the working areas located in the open area near the transport highway in the territory enterprises. The practical significance of the obtained results is that the developed methods for evaluating microclimate parameters in working areas are implemented in the form of computer programs. This allows the method of computational experiment to calculate quickly the parameters of the microclimate in the working areas in the open area with a comprehensive consideration of factors that were previously not taken into account: uneven field of air flow velocity, turbulent diffusion, the presence of screens, various kinds of obstacles, sources of humidification, sources of aeroion emissions different polarity. The developed methods can be used to improve the microclimate parameters in the working areas due to the rational choice of position, screen sizes, absorbents, vegetation, ionizers. The developed methods for evaluating the microclimate parameters in the work areas at industrial sites and in the open areas allow to reduce the amount of valuable laboratory or field experiments in conducting research in the field of labor protection. The research results are realized in the practice of the company "RIN". Modules of the software complex were applied to assess the parameters of the microclimate in the working areas when analyzing the use of the areas of the car transport park and their reconstruction. The developed mathematical methods and software packs were introduced to predict the level of chemical pollution in the territory of LTD "Energoservis-KP" in planning and reengineering working places in the open areas of the enterprise. Projections were obtained for the aerionic regime, which can not be obtained based on existing prognostic methods. The results of the doctoral thesis, namely the developed methods for predicting the level of electromagnetic radiation and the numerical calculation program, are used in the labor protection service of DTEK Dnipro electricity networks. They allow, by means of a computational experiment, to calculate the electric field intensity, taking into account the required number of electric field sources. When servicing power equipment at a voltage of 150 kV, it is possible to predict the level of an electromagnetic field and estimate its value in comparison with the maximum allowable value. The results of the doctoral thesis were introduced in the agricultural company with limited liability "LUGOVSKE" in the form of recommendations for improving the air quality in working zones on open areas. The dissertation materials, algorithms and software packages are used in the preparation of students studying in the specialty "Industrial and Civil Construction" of Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan. Namely, during lectures and practical classes on subjects "Environmental protection from pollution by industrial enterprises", "Forecasting and elimination of emergencies", which allowed to increase the efficiency of the educational process and the quality of teaching material in the study of these disciplines. In conducting researches, methods of natural and laboratory measurement, as well as numerical and numerical-analytical methods for modeling the fields of concentration of pollutants and electrical stress in working areas were used. The results of experimental studies were compared with the numerical results obtained by the developed methods. Practical testing of developed algorithms, methods, models and technologies was carried out in the process of survey implementation of research results.
ENG: The dissertation is devoted to the scientific and theoretical development of methodical bases for evaluation of microclimate parameters and provision of permissible working conditions in the workplaces on industrial sites and in the design of workplaces in open areas of industrial regions. Such type of workplaces are influenced by a set of factors, namely, the velocity of air flow, turbulent diffusion, the presence of various obstacles, sources of emissions of different types. Forecasting the microclimate parameters in these working areas is particularly challenging, since the presence of such a complex of factors significantly impedes the development of methods for forecasting the parameters of the microclimate in the working areas of industrial sites and in open areas of industrial regions. Therefore, there is a need for the development of methods for forecasting microclimate parameters, which would take into account the listed factors in a comprehensive manner, as well as to allow the operative analysis of working conditions at these workplaces and to carry out an assessment of the risk of chronic intoxication. It is also necessary to develop technologies for reducing the level of air pollution and to ensure acceptable working conditions in the workplaces located in the area influenced by emissions of vehicles. Along with the above, there is a need to develop methods for assessing the intensity of the electric field in the working areas of industrial sites and in the open air, especially in the future increasing in the number of electric vehicles. The paper analyzes the gas composition of the air environment in the working areas at industrial sites and in the open air. It has been shown that the composition of emissions and changes in air pollutants depend on the industry. The analysis of harmful substances entering the air during the work of various types of industry is made. The analysis of the enterprises of Dnipro that are divided in the scope of activity and are active sources of pollution of atmospheric air. It has been proved that workers on industrial sites and in the open air in the vicinity of industrial enterprises are exposed to the long-term impact of emissions from these sources of emissions. It has also been shown that high growth rates of cars, their spatial dispersion, higher emissions toxicity compared with stationary source emissions, low location lead to the fact that exhaust gases are accumulated in the breathing zone of people and more slowly dissipated by the wind compared with industrial emissions. It is proved that employees of these jobs simultaneously fall under the influence of harmful emissions of enterprises and vehicles. The methods for assessing the risk of diseases in the working areas of industrial sites and in the open air are analyzed, since risk issues are one of the main issues in the Occupational safety. The increased risk of diseases and the occurrence of adverse effects for people in this category are shown. It is shown that for solving practical problems on the estimation of the parameters of comfort of a microclimate in working zones physical, analytical and numerical methods are used. Their advantages and disadvantages are shown. The necessity of developing such mathematical methods for predicting microclimate parameters that meet the requirements is proved: convenience of practical application, small bases of initial data, calculation speed and convenience in processing and treatment of quantitative results. On the basis of the above analysis in the work, the method of numerical calculation of impurity concentration in working areas in open areas is developed, which allows to calculate separately as for permanently operating point source of pollution or for a linearly distributed source of pollution, and taking into account their mutual influence and chemical transformation. The research of the developed method on the basis of estimation of the pollution index in the working areas of industrial sites and adjoining territory at different distances from industrial enterprises and highway is carried out, which allows taking into account the specifics of chemical transformations of pollutants in the air. The method of assessing the level of chemical pollution of the air environment in the working areas at industrial sites has been further developed, which allows taking into account the chemical transformation of pollutants on the basis of the three-dimensional calculation of the impurity concentration fields. In the format of the developed methodology, the method of assessing the risk of chronic intoxication of workers, whose working areas are located on industrial sites and in open areas in the vicinity of industrial enterprises, has been improved. The scientific and theoretical value of the work is that for the first time a numerical-analytical method was developed, which allows conducting research on the efficiency of the use of screens at industrial platforms near highways used to reduce the level of air pollution in the working areas. On the basis of conducted experimental studies, patterns of contamination penetration through vegetation for different height of location of the source of pollutant emissions were revealed. The results of precipitation of dust pollution near vegetation are analyzed. Laboratory method has found that the use of a porous plate allows simulation of pollution zones similar to those in the presence of vegetation. The numerical method for forecasting of local pollution zones is developed, taking into account the process of sorption by vegetation located near the source of emissions. As a result, the method of assessing the level of chemical pollution in working areas at industrial sites has been further developed, taking into account the influence of vegetation on the formation of pollution zones. The task of minimizing the level of chemical contamination in working areas on industrial platforms and open areas with the help of suction devices is solved in this work. On the basis of experimental researches, the basic regularities of the behavior of air flow in the working zone, depending on the geometry of the suction cup, namely, due to the application of not one, but two openings of gas sampling, were revealed. It is established that in the presence of horizontal and vertical plates on the holes, the level of pollution in the working zone decreases. Since the vertical screen holds off the contamination, and the upper, longer elongated plate directs it to the zone of rotation of the holes. Thus, the objectivity of the use of the second hole is confirmed. As a result of theoretical and experimental research, technology for reducing chemical pollution in working areas has been improved due to the use of two-level suction and special guide plates. As a result, the method for assessing the effectiveness of two-level suction units used to reduce the level of chemical pollution in working areas at industrial sites was first developed. The problem of modeling the carbon monoxide neutralization process, coming from motor transport to the working areas of industrial platforms, is solved in this work. Numerical studies of the process of reducing the concentration of carbon monoxide due to its neutralization with water vapor taking into account the shape of the chamber, the location of water vapor supply nozzles, the power of emission sources and their location. On the basis of computational experiments, the presence of "stagnant" zones in the reaction chambers was discovered, and measures were taken to eliminate them, namely the location of additional water vapor inlets from the bottom of the tank. As a result, the method of calculating the carbon monoxide neutralization process in a special chamber, which is used to reduce the level of chemical pollution in the working areas, has been further developed. The task of microclimate parameters forecasting in working areas on industrial sites and in outdoor areas with the use of humidification is formulated. Experimental and numerical studies were carried out, which confirmed the reliability of the developed forecast method. As a consequence, for the first time, a comprehensive method for evaluating the microclimate parameters in working areas in outdoor areas of industrial platforms has been developed for the first time, which allows predicting the wind regime, humidity and temperature in the working zones if the use of artificial humidifier is used. The method for assessing the aerionic regime in the working areas at industrial sites has been further developed, which allows to take into account the interaction of aeroions of different polarity, the presence of obstacles in the working areas, the unevenness of the field of air velocity and turbulent diffusion. The proposed method for forecasting aerial mode in working areas is based on three-dimensional modeling of the distribution of negative, positive ion and dust under the influence of wind and diffusion. A feature of the proposed method is the possibility of forecasting the aerionic regime, taking into account almost all physical factors, which significantly affect the formation of concentration fields of aeroions in the working areas on the industrial site. The method of estimating the intensity of the electric field in working areas has been further developed, which allows taking into account the effect of interferences of different geometric forms on the formation of electric fields. It is taken into account that this method allows to determine the intensity of the electric field strength from several sources at the industrial site, which makes it possible to predict the level of the electric field with the increase in the number of electric vehicles in the enterprise. The peculiarity of the proposed numerical calculation method is the speed of computing, which allows using the developed software for a large number of calculations when solving a set of tasks related to ensuring the normal conditions of the microclimate in the working areas located in the open area near the transport highway in the territory enterprises. The practical significance of the obtained results is that the developed methods for evaluating microclimate parameters in working areas are implemented in the form of computer programs. This allows the method of computational experiment to calculate quickly the parameters of the microclimate in the working areas in the open area with a comprehensive consideration of factors that were previously not taken into account: uneven field of air flow velocity, turbulent diffusion, the presence of screens, various kinds of obstacles, sources of humidification, sources of aeroion emissions different polarity. The developed methods can be used to improve the microclimate parameters in the working areas due to the rational choice of position, screen sizes, absorbents, vegetation, ionizers. The developed methods for evaluating the microclimate parameters in the work areas at industrial sites and in the open areas allow to reduce the amount of valuable laboratory or field experiments in conducting research in the field of labor protection. The research results are realized in the practice of the company "RIN". Modules of the software complex were applied to assess the parameters of the microclimate in the working areas when analyzing the use of the areas of the car transport park and their reconstruction. The developed mathematical methods and software packs were introduced to predict the level of chemical pollution in the territory of LTD "Energoservis-KP" in planning and reengineering working places in the open areas of the enterprise. Projections were obtained for the aerionic regime, which can not be obtained based on existing prognostic methods. The results of the doctoral thesis, namely the developed methods for predicting the level of electromagnetic radiation and the numerical calculation program, are used in the labor protection service of DTEK Dnipro electricity networks. They allow, by means of a computational experiment, to calculate the electric field intensity, taking into account the required number of electric field sources. When servicing power equipment at a voltage of 150 kV, it is possible to predict the level of an electromagnetic field and estimate its value in comparison with the maximum allowable value. The results of the doctoral thesis were introduced in the agricultural company with limited liability "LUGOVSKE" in the form of recommendations for improving the air quality in working zones on open areas. The dissertation materials, algorithms and software packages are used in the preparation of students studying in the specialty "Industrial and Civil Construction" of Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan. Namely, during lectures and practical classes on subjects "Environmental protection from pollution by industrial enterprises", "Forecasting and elimination of emergencies", which allowed to increase the efficiency of the educational process and the quality of teaching material in the study of these disciplines. In conducting researches, methods of natural and laboratory measurement, as well as numerical and numerical-analytical methods for modeling the fields of concentration of pollutants and electrical stress in working areas were used. The results of experimental studies were compared with the numerical results obtained by the developed methods. Practical testing of developed algorithms, methods, models and technologies was carried out in the process of survey implementation of research results.
Description
Т. Русакова: ORCID 0000-0001-5526-3578
Keywords
промисловий майданчик, чисельний та аналітичний методи, ризик хронічної інтоксикації, вплив рослинності, напруженість електричного поля, аероіонний режим, параметри мікроклімату, хімічне забруднення повітря, industrial site, numerical-analytical method, risk of chronic intoxication, vegetation influence, electric field strength, aerionic mode, microclimate parameters, chemical pollution of air, КГВ
Citation
Русакова Т. І. Розвиток наукових основ та практичної оцінки шкідливих факторів в робочих зонах на території промислових підприємств : дис. … д-ра техн. наук: 05.26.01, 19. Дніпро, 2020. 367 с.