Ocak Havasının Sucakltğmnu, içerdiği Nem ftüktarnnm ve 1st içeriğinin BeKrlenmesi

Transkript

1 MADENCİLİK Haziran June 1985 Cil Volume XXIV Sayı No 2 Ocak Havasının Sucaklğmnu, içerdiği Nem fükarnnm ve 1s içeriğinin BeKrlenmesi Deerminaion of he Mine Air Temperaure, Humidiy and Hea Value. Gündüz ÖKTEN * ÖZET Endüsride çalışanlara sağlıklı bir çalışma oramı sunabilmek için, havanın ısısı olarak ariflenen sıcaklık ve nem'in belirli sınırlar içinde uulması gerekir. Bunun sağlanamaması durumunda; işçilerin sık sık hasalandığı, çalışma veriminin düşüğü, iş kazalarının arığı gözlenmişir. Belirilen nedenlerle, ocak havasının sıcaklığının ve içerdiği nem mikarının ekin bir şekilde konrolü gerekir. Bu çalışmada, ocak havasının sıcaklığının ölçülmesinde kullanılan aleler ve ölçmelerin nasıl yapıldığı anıılmışır. Ayrıca, havadaki bağıl ve mulak nem mikarlarının ve havanın ısı içeriğinin ne şekilde belirlendiği açıklanmışır. ABSTRACT The hea and humidiy defined as he air emperaure should be kep wihin cerain limis in order o provide a healhy environmen for he workers. In case of hese condiions are no provided, i is observed ha he healh of he workers are deerioraed, he work efficiency is decreased and accidens happen very frequenly. Therefore, he emperaure and he humidiy of mine environmen should be conrolled very effecively. In his sudy, he equipmens and he mehods used o measure he emperaure are explained. Deerminaion of he amoun of relaive and absolue humidiy ogeher wih hea conen of mine environmen are described. (*) Dr., Maden Y. Müh. İ.T.Ü. Maden Fakülesi, Teşvikiye, İSTANBUL 27

2 1. GİRİŞ Sıcaklık ve nem, endüsride çalışanları çeşili yönlerden ekilemekedir. Sağlıklı bir çalışma oramı için ise, kısaca ocak havasının ısısı olarak ariflenen sıcaklık ve nem'in belirli sınırlar içinde uulması gerekir. Bunun sağlanamaması durumunda; işçilerin sık sık hasalandığı (ısı çarpması, kramplar, yorgunluk vb.), çalışma veriminin düşüğü, iş kazalarının arığı gözlenmişir. Isı zorlamalarının ekisini oradan kaldırmak için bir çok devle kısılamalar geirmişir. Kuru hazne sıcaklığı; B. Almanya ve İngilere'de 28 C, Avusralya'da 27 C ve Sovyeler Birliği'nde 26 C olarak sınırlandırılmışır. Aksi halde vardiya süresi kısalılmaka, işçilerin dinlenmesi için belirli aralıklarla mola verilmekedir (1). Ancak, ocak iklimi açısından yalnız kuru sıcaklık bir ölçü olmayıp, havanın içerdiği nem mikarı ve hızı da insanın çalışma yeeneği üzerinde önemli eki gösermekedir. Bu nedenle üzüklerde, kariyerlerdeki çalışma süresi yalnız kuru sıcaklığa bağlanmamış, özellikle havanın nemlilik derecesi ile ilişkili olarak verilmişir (2). Ocak havasının sıcaklığı verilirken, kuru ( J ve nemli ( n ) sıcaklıklar ayır edilmelidir. Kuru sıcaklık kuru ermomere ile, nemli sıcaklık ise nemli ermomere ile ölçülür. Nemli ermomerenin cıva ya da ispiro dolu haznesinin üzeri, ıslaılmış bir gazlı bez ya da ülben ile örülmüşür. Suyun buharlaşması sonucu oluşan soğuma nedeniyle, nemli ermomerenin gösergesi kuru ermomereninkinden düşükür. Doymuş hava içinde her iki ermomere de aynı değeri göserir (2). Ocak havasının sıcaklığını duyarlı bir şekilde ölçmek için genellikle, Döndürülen Termomere ya da Havalandırmalı Psikromere kullanılmakadır Döndürülen Termomere Bu ale, döndürülen psikromere olarak da isimlendirilmekedir. Esnek olmayan (riji) bir çerçeve üzerine yan yana yerleşirilmiş yaş ve kuru ermomerelerden meydana gelmişir. Alein döndürülmesi için çerçeveye bir kol eklenmişir (Şekil 1.). Psikromere, her iki ermomerenin göserdiği değerler sabi kalıncaya kadar döndürülür. Bu süre genellikle, 0,5-2 dakika arasında değişmekedir. Ölçme sırasında ermomerelere dokunulmamalı ve okuma hemen yapılmalıdır (1). Bu çalışmada, ocak havasının sıcaklığının, nem mikarının ve ısı içeriğinin ne şekilde belirlendiği incelenmiş ve bir örnek ile açıklanmışır. 2. SICAKLIK Sıcaklık, bir cismin göreceli (izafi) sıcaklığı ya da soğukluğunun bir ölçüsüdür. Dokunma duyumuzla cisimlerin sıcaklığı hakkında kabaca bilgi sahibi olabiliriz. Ancak, elde edeceğimiz sonuçlar, bilimsel çalışmalar için yeerli duyarlılıka değildir. Sıcaklığı duyarlı bir şekilde belirlemek amacıyla, cismin sıcaklıkla değişen fiziksel özelliğinden yararlanılır. Bu amaçla; cıvalı ve alkollü ermomereler, direnç ermomeresi, ermokupl, opik piromere, sabi hacimli gaz ermomeresi vb. ölçme aleleri gelişirilmişir (3) Ocak Havasının Sıcaklığının Belirlenmesi Şekil 1 Döndürülen ermomere 28

3 Havalandırmalı Psıkromere ASSMANN arafından gelişirilen havalandırmalı psikromere (Aspirasyon Psikromeresi), bir kuru bir de nemli ermomereden oluşur. Termomerelerin havalandırılması, bir kanal sisemi ve ermomere çifinin üs kısmına yerleşirilmiş vanilaör ile sağlanır (Şekil 2.). Vanilaör mekanik bir donanım ya da elekrik enerjisi ile çalışırılır. Haznelerin iki yanına koyulan çif kalı ışın koruyucusu, oramın ısı ileimini önler. Böylece soğuma sınır sıcaklığı, döndürülen ermomerelere oranla büyük bir duyarlılıkla bulunabilir. Haznelere emas eden hava hızının sabi kalması, ölçme sonuçlarının duyarlı olmasını sağlar (2,5). değişme göserir. Bu nedenle, nem mikarı için oralama bir değer vermeye olanak yokur. Havanın su buharı alabilme özelliği sınırlı olup, sıcaklık ve basıncın bir fonksiyonudur (4). Bağıl ve mulak nem olmak üzere iki ürlü nem birbirinden ayır edilmekedir Bağıl Nem Bağıl Nem ( <p ), var olan ^ sıcaklığında, su buharı - hava karışımındaki su buharı kısmi basıncının ( ), olanaklı olan en yüksek buhar basıncına (P s ) oranı olarak anımlanır (4). [1] Bağıl Nem Mikarının Belirlenmesi Ocak havasındaki nem mikarını belirlemek için çeşili yönemler kullanılmaka olup, bunlar aşağıda kısaca anıılmışır Higromere Ölçmeleri 3. NEM Amosfer havası, havayı oluşuran gazlar ile su buharının (nem) bir karışımıdır. Havanın esas bileşeni olan azo ve oksijen gazlarının hava içindeki oranları büyük sınırlar arasında değişmediği halde, nem mikarı yer ve zamana bağlı olarak büyük Yağı alınmış insan saçı elinin uzunluğu, havadaki nem mikarına bağlı olarak değişme göserir. Bu esasa dayanarak gelişirilen saç higromeresinde, uzunluk değişimi bir kol yardımıyla gösergeye ileilir. Var olan gösergeden bağıl nem mikarı okunur. Az duyarlı bir ölçme aleidir"; Genellikle yeryüzündeki belirli nokalarda kullanılan bu aleen yeralında ender olarak yararlanılmakadır 0,2). Saç higromeresinin ölçme prensibine göre çalışan, kaydedici nem ölçme aleleri gelişirilmişir. Bunlar Termohigrograf olarak adlandırılır. Yeryüzünde ve hava giriş kuyularında kullanılırlar. Üreimin yapıldığı kesimlerde ve hava dönüş yollarında kullanılmaları için, üzerine oz sızdırmayan bir kap geçirilir. Hava, basınçlı hava enjekörü yardımıyla oz süzgeci üzerinden emilir. Termopsikrograf, psikromere özelliğinde olup, ocak havasının kuru ve nemli sıcaklıklarını sürekli kaydemekedir. Ölçülen değerler bir kaldıraç ko- 29

4 lu yardımıyla kaydediciye akarıldığından, alein duyarlılığı azdır. Ölçme elemanlarının iyi bir şekilde donaılması ile 0,5-1 m/sn'lik hava hızlarında elverişli değerler elde edilebilir (2) Psikromere Ölçmelerinin Değerlendirilmesi (Grafik Yönem) Daha önce de belirildiği gibi, psikromere ölçmeleri sonucunda, ocak havasının kuru ( J ve nemli ( n ) sıcaklıkları sapanmakadır. Bu verilerden yararlanarak, farklı baromerik basınçlarda bağıl nem mikarını belirlemek için abaklar hazırlanmışır (Şekil 3). Grafik yönem ile bağıl nem mikarının nfr,şekilde belirlendiği Bölüm 5'e açıklanmışır Psikromere Ölçmelerinin Değerlendirilmesi (Analiik Yönem) Bölüm 3.1.'de Bağıl Nem mikarının; Doymuş havanın su buharı basıncı (P s ), yalnız sıcaklığa bağlıdır. Bu değer, hava basıncından ve gazın bileşiminden bağımsızdır. P s 'nin < sıcaklığındaki değeri, Çizelge Vden alınabilir. Su buharının kısmi basıncı ( ), 0 ä 50 C arasındaki sıcaklıklar için, psikromere ölçmeleri sonucunda belirlenen kuru ve nemli sıcaklıklara ve ölçülen hava basıncı değerine dayanarak, SPRUNG formülüne [2] göre hesaplanır. P^Pn-O.S^-J.-^^ [2] 755 Bu bağınıdaki değerler; P n : n sıcaklığında, doymuş havanın su buharı basıncı () (Çizelge 1'den alınır) [< : Kuru sıcaklık ( C) n : Nemli sıcaklık ( C) P : Baromerik basınç () 'ır. ç bağınısı yardımıyla hesaplanacağı belirilmişi. Bu bağınıda; ip : Havadaki bağıl nem mikarı (%) : < sıcaklığında su buharının kısmi basıncı () P s : < sıcaklığında, doymuş havanın su buharı basıncı () 'dır. Genel olarak P / 755 oranı 1 civarında değişim göserir. Bu nedenle hava basıncı dikkae alınmayabilir. Duyarlı ölçmelerde; özellikle derin yeralı ocaklarında ve deniz seviyesinden çok yüksek yerlerde yapılan ölçmelerde, hava basıncı belirlenmeli ve eşilikeki yerine konmalıdır. 0 C'nin alındaki sıcaklıklarda nemli ermomere üzerine sarılı ıslak bez donacağı için, doymuş havanın su buharı basıncı buza göre hesaplanmalı, 0,5 sabii 0,43 'e indirilmelidir. Çizelge 1 - Hava İçindeki Su ının Değişik Sıcaklıklardaki Kısmi (1) c C C C ,96 1,45 2,16 3,17 4,58 4,92 5,29 5,68 6,09 6, ,00 7,49 8,02 8,58 9,21 9,84 10,52 11,23 11,99 12, ,64 14,5 15,5 16,5 17,5 18,7 19,8 21,1 22,4 23, ,2 26,7 28,4 30,1 31,8 33,7 30

5 Ocak yangınlarında görüleceği gibi, sıcaklığın 50 C'yi aşması durumunda değerini hesaplamak için KIRSCHER formülü kullanılır (5). 0,24: Kuru havanın sabi basınçaki özgül ısısı (kcal/kg C) 0,46: Su buharının sabi basınçaki özgül ısısı (kcal/kg C) 597: Suyun buharlaşma ısısı (kcal/kg)'dır (4). Bu formüldeki değerler daha önce açıklanmışır. [3] 3.2. Mulak Nem 1 m 3 ya da 1 kg hava içindeki su buharının kg ya da gr cinsinden mikarına, havanın Mulak Nem'i denir. 1 m 3, basınç ve sıcaklığa bağlı olarak farklı hacim kaplayacağından, hesaplamalarda genellikle 1 kg hava içindeki nem mikarı belirlenir. Bu değer [4] ya da [5] bağınısı yardımıyla hesaplanır. 0,622. fâi x = ~ (kg/kg) W P-Pv 622. (gr/kg) [5] P- 5. OCAK HAVASININ SICAKLIĞININ İÇERDİĞİ NEM MİKTARININ VE ISI İÇERİĞİNİN BELİRLENMESİNE İLİŞKİN BİR ÖRNEK Psikromere ölçmeleri sonucunda, kuru sıcaklık ( k =25 C) ve nemli sıcaklık ( n =18 C) olarak belirlenmişir. Baromerik basınç ise 750 mm Hg'dir. Bu verilere dayanarak, ocak havasındaki Bağıl ve Mulak Nem mikarlarını ve Havanın Isı İçeriği hesaplanabilir. - Bağıl Nem Mikarının Hesaplanması a. Grafik Yönem Apsis eksenine 25 C'den, ordina eksenine 18 C'den dik çıkarak dikmeler kesişirilir. Her iki dikmenin kesişiği nokadan geçen doğrunun üzerindeki değerden Bağıl Nem mikarı okunur. Şekil 3'e görüldüğü gibi, Bağıl Nem mikarı % 50 olarak bulunmuşur. Bu bağınılarda; x : Havadaki mulak nem mikarı (kg/kg, gr/kg) : k sıcaklığında su buharı kısmi basıncı () P : Baromerik basınç () 'dır. 4. NEMLİ HAVANIN ISI İÇERİĞİ (Enalpi) 1 kg kuru hava ve x kg su buharından oluşan havanın ısı içeriği [6] bağınısı yardımıyla hesaplanır. i =0,24. k + 0,46.x. k x [6] Bu eşilike; i : Nemli havanın ısı içeriği (kcal/kg) k : Kuru sıcaklık ( C) x : Hava içindeki mulak nem mikarı (kg/kg) Şekil 3. Nemli ve kuru sıcaklıklara bağlı olarak Bağıl Nem mikarının bulunması

6 b. Analiik Yönem Analiik yönem ile Bağıl Nem mikarını ( < > ) belirlemek için [1 ] bağınısından yararlanılır. O halde; 0, ,02 x , , ,02 = 0,010 (kg/kg) = 10,13 (gr/kg)'dır. Nemli Havanın Isı İçeriği (Enalpi) eşiliğinden bulunur. P n 'nin değeri; Çizelge P n =15,5mmHg'dir. [2] 1'de n = 18 C için, Nemli havanın ısı içeriği (i), [6] eşiliğinden elde edilir. i =0,24. k +0,46. x. k x [61 Önceden; k = 25 C ve x =0,010 kg/kg olarak belirlenmişir. O halde; O halde; = 15,5-0,5 (25-18) =12,02 olarak sapanır. P s 'nin değeri; Çizelge 1'de k = 25 C için, P s = 23,80 'dir. Bu durumda, ocak havasındaki Bağıl Nem mikarı; 12,02 P == ~ZT^ 23,80 { 100=%50'dir Mulak Nem Mikarının Hesaplanması Hava içindeki Mulak Nem mikarı, [4] ya da [5] bağınılarından yararlanarak hesaplanabilir. x 0,622. P-P 622. P-Pv [4] [5] Daha önceden, = 12,02 ve P =750 olduğu bilinmekedir. i =0, ,46 " 0,01 ' ' 0,01 i =12,09 kcal/kg'dır. 6. SONUÇ Ocak havasının ısısı olarak ariflenen sıcaklık ve nem'in belirli sınırlar arasında uulması gerekmekedir. Bunun sağlanamaması durumunda; işçilerin sık sık hasalandığı, çalışma veriminin düşüğü, iş kazalarının arığı gözlenmişir. Çalışanların ısı zorlamalarıyla karşılaşıp karşılaşmadıkları konusunda bir hüküm verebilmek için, ocak havasının sıcaklığının ve içerdiği nem mikarının düzenli bir şekilde konrolü gerekir. Ölçme sonuçları diğer ülkelerde kabul edilen sınır değerler ile karşılaşırılarak; eğer gerekiyorsa, ekin önlemler alma yoluna gidilir. Böylece hem iş verimi arırılmış, hem de çalışanların-sağlığı korunmuş olur. KAYNAKLAR 1. AYVAZOĞLU, E., "Madenlerde Havalandırma ve Emniye", İ.T.Ü. Maden Fak., Yayın No. 13, SALTOĞLU, S., "Madenlerde Havalandırma ve Emniye İşleri", İ.T.Ü. Küüphanesi Sayı: 1019, KÜRKÇÜOĞLU, N., "Üniversie Fiziği (Birinci Kısım", İ.T.Ü. Küüphanesi Sayı: 1043, WEUTHEN, P., "Die Besimmung der Feuchigkei in Luf, anderen Gasen und Gasgemischen" Sonderdruck aus GT-T, Fachzeischrif für das Laboraorium, Hef 11, 1964, p NEUMANN, W., PLASCHE, F., SONNEMANN, G., "Weerlehre und Grubenbrandbekaemfung" VEB Deuscher Verlag für Grunsoffindusrie,