Кількість діб, протягом яких у кімнаті буде підтримуватися гдк, установлюють за формулою:
,
(3.7)
Якщо у кімнаті все повітря заміниться один раз за добу, то розрахунки будуть наступними:
діб, або
41,4 років.
Це визначення показує, що небезпечна концентрація може підтримуватися протягом багатьох років, які можна порівнювати з тривалістю життя людини.
Завдання. Визначити можливість виникнення мікромеркуалізму (S, tГДК, N) якщо в кімнаті об’ємом V випадково розбито термометр, ртуть якого об’ємом Vр = 0,4 см3 не зібрана і розбилась на n кульок. Повітря в кімнаті обмінюється К разів на добу. Густина ртуті ρ =13,6 г/см3.
Варіанти завдань наведені в таблиці 3.1
Таблиця 3.1.
Варіанти індивідуальних завдань
Номер завдання |
Об’єм кімнати Vк,м3 |
Кількість кульок ртуті, n |
Кратність обміну повітря, К |
61 |
36 |
1 |
1 |
62 |
38 |
2 |
2 |
63 |
40 |
3 |
3 |
64 |
42 |
4 |
2 |
65 |
44 |
5 |
1 |
66 |
46 |
6 |
2 |
67 |
48 |
7 |
3 |
68 |
50 |
8 |
2 |
69 |
49 |
9 |
1 |
70 |
47 |
10 |
3 |
71 |
45 |
9 |
2 |
72 |
43 |
8 |
1 |
73 |
41 |
7 |
2 |
74 |
39 |
6 |
3 |
75 |
37 |
5 |
2 |
76 |
35 |
4 |
1 |
77 |
34 |
3 |
2 |
78 |
33 |
2 |
3 |
79 |
40 |
1 |
2 |
80 |
42 |
2 |
1 |
81 |
44 |
3 |
2 |
82 |
46 |
4 |
3 |
83 |
48 |
5 |
2 |
84 |
50 |
6 |
1 |
85 |
49 |
7 |
2 |
86 |
47 |
8 |
3 |
87 |
45 |
9 |
2 |
88 |
43 |
10 |
1 |
89 |
41 |
9 |
2 |
90 |
39 |
8 |
3 |
Задача 4
Тема. Оцінка небезпек при експлуатації електрообладнання [1].
Мета. Усвідомити небезпеку проектування електромереж.
Завдання. Визначити матеріал ізоляції електромережі напругою 220 В електропровідника діаметром d при приєднанні до нього електроспоживача потужністю N на t год [2].
Електрообладнання є джерелом пожежної небезпеки через замикання, перегрівання опорних поверхонь, струмових перевантажень. Останні виникають тому, що старі електричні мережі не розраховані на сучасну кількість електроспоживачів. Збільшення потужності електроспоживачів веде до надмірного виділення тепла і перегріву електропровідників, що сприяє погіршенню властивостей ізоляції.
Тепло, що виділяється у провіднику, визначається, згідно закону Джоуля-Ленца, за формулою
,
(4.1)
де I – сила струму, А;
R – опір провідника, Ом;
t - час протікання струму, с.
Опір провідника:
,
(4.2)
де ρ – питомий опір матеріалу, Ом·м;
l – довжина провідника, м;
d – його діаметр, м;
S – площа поперечного перерізу, м2.
Підставив (3.1) в (3.2) одержимо:
(4.3)
Кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання тіла від температури T1 до T2 визначається відомою формулою
(4.4)
де с – питома теплоємність матеріалу провідника, Дж/кг· К;
m – маса провідника, кг;
Маса провідника:
,
(4.5)
де d – діаметр провідника, м;
l – довжина провідника (м);
γ – густина матеріалу (кг/м3), з якого зроблено провідник.
Підставивши (3.5) в (3.4), матимемо:
,
(4.6)
Прирівнявши Q1 з Q2 , знаходимо, на скільки градусів максимально може нагрітися провідник:
.
(4.7)
Оскільки величини ρ, γ, с є постійними величинами, то для електричних провідників із конкретних матеріалів виходить, що
– для
мідних провідників,
(4.8)
– для
алюмінієвих провідників,
(4.9)
де
N
– потужність
споживача, Вт;
U – напруга електричної мережі, В;
t - час експлуатації, год.
З формул (3.8 – 3.9) видно, що підвищення температури провідників залежить від їх діаметра (d4), потужності (N2), часу експлуатації (t) та матеріалу.
Для мідних провідників ріст температури приблизно вдвічі менше, ніж для алюмінієвих. Крім того, матеріали електроізоляції провідників (табл. 3.1) пом’якшуються і втрачають свої властивості при температурі 90÷110ºС. Багаторазове повторювання цього явища пошкоджує електроізоляцію і може привести до замикання і пожежі (табл. 4.1).
Зробити висновки після рішення задачі.
Варіанти індивідуальних завдань наведені в таблиці 4.2.
Таблиця 4.1.
Допустимі температури провідників
Вид і матеріал провідника |
Тривалодопустима температура жил Θ ж.тр., ºК |
Провід з гумовою ізоляцією: звичайною теплостійкою Провід з полівінілхлоридною ізоляцією |
328 338 343
|
Таблиця 4.2.
Варіанти індивідуальних завдань
Номер завдання |
Матеріал провідника |
Діаметр провідника d, мм |
Потужність споживача N, Вт |
Час експлуатації t, год. |
91 |
Мідь |
2,0 |
2200 |
1,5 |
92 |
Мідь |
2,0 |
1800 |
2,4 |
93 |
Мідь |
2,0 |
1700 |
6,3 |
94 |
Мідь |
2,0 |
2100 |
12,0 |
95 |
Мідь |
2,0 |
2000 |
24,0 |
96 |
Мідь |
2,0 |
1600 |
3,4 |
97 |
Мідь |
2,0 |
1500 |
4,2 |
98 |
Мідь |
2,0 |
1400 |
1,3 |
99 |
Мідь |
2,0 |
1300 |
11 |
100 |
Мідь |
2,0 |
1200 |
18 |
101 |
Мідь |
2,0 |
1100 |
2,6 |
102 |
Мідь |
2,0 |
950 |
1,8 |
103 |
Мідь |
2,0 |
1000 |
2,9 |
104 |
Мідь |
2,0 |
900 |
3,4 |
105 |
Мідь |
2,0 |
1050 |
4,7 |
106 |
Мідь |
2,0 |
1150 |
5,9 |
107 |
Алюміній |
2,5 |
1250 |
11 |
108 |
Алюміній |
2,5 |
1350 |
20 |
109 |
Алюміній |
2,5 |
1450 |
16 |
110 |
Алюміній |
2,5 |
1550 |
13 |
111 |
Алюміній |
2,5 |
1650 |
22 |
112 |
Алюміній |
2,5 |
1750 |
13 |
113 |
Алюміній |
2,5 |
1850 |
21 |
114 |
Алюміній |
2,5 |
1900 |
6,3 |
115 |
Алюміній |
2,5 |
1950 |
12,1 |
116 |
Алюміній |
2,5 |
800 |
14 |
117 |
Алюміній |
2,5 |
700 |
3,5 |
118 |
Алюміній |
2,5 |
750 |
1,7 |
119 |
Алюміній |
2,5 |
850 |
2,3 |
120 |
Алюміній |
2,5 |
600 |
3,8 |
Розділ 3. РИЗИК, ОЦІНКА РИЗИКУ, ПРИЙОМИ ПОПЕРЕДНЬОГО АНАЛІЗУ НЕБЕЗПЕК.
Задача 5
Тема. Кількісна оцінка ризику [1,3,4].
Мета. Набути навичок кількісної оцінки ступеня ризику реалізації небезпек певного класу.
Ризик R - частота реалізації небезпеки визначеного виду (класу). Ризик може бути визначений як частота (розмірність — зворотна часу 1/с) або ймовірність виникнення події А (безрозмірна величина, що лежить у межах 0-1). Фахівці з безпеки пропонують найбільш загальне визначення: ризик — це кількісна оцінка небезпеки.
Кількісна оцінка - це відношення кількості тих або інших несприятливих наслідків до їх можливої кількості за певний період.
Розрізняють:
- індивідуальний ризик;
- соціальний ризик.
Індивідуальний ризик — частота виникнення впливів певного уражаючого виду, що виникають при реалізації визначених небезпек у певній точці простору (де може перебувати індивідуум).
Для оцінки масштабів катастрофічності реалізації небезпеки вводиться поняття «соціальний ризик».
Соціальний ризик — частота виникнення подій, що полягає в ураженні визначеної кількості людей, які піддаються впливам певного вигляду, котрі уражають при реалізації певних небезпек.
Людина, що працює на підприємстві або мешкає у місцевості, яка під час аварії може опинитися в зоні руйнувань або дії небезпек, піддається ризику. Рівень ризику залежить від багатьох факторів, у т. ч. від місця перебування людини та часу. Як правило, факт впливу небезпеки на людину є випадковою величиною та визначається ймовірністю перебування певної людини в певному місці в випадку реалізації небезпеки.
Визначення величини ризику здійснюється за формулою (5.1):
R=P(A)=n/N, (5.1)
де R – величина ризику за певний період часу;
Р(А) – імовірність події (травм, аварій, катастроф, загибелі);
n – кількість подій з небажаними наслідками;
N – теоретична можлива кількість небезпек для даного виду діяльності чи на об’єкті.
Важливо знати величину ризику під час вибору місця роботи, проживання, відпочинку. Працівники обирають таке підприємство, де в процесі роботи на них не будуть впливати небезпечні і шкідливі виробничі фактори. Бізнесмени, вибираючи країну для розширення свого бізнесу та направлення інвестицій, орієнтуються у тому числі і на показники безпеки життєдіяльності. Відомо, що більшість туристів під час вибору відпочинку орієнтується також на ці показники.
Завдання. Визначити індивідуальний ризик загибелі або отримання травми [3,4].
Вихідні дані для розрахунку [3] :
Житель А мешкає у невеликому селі, що налічує 300 жителів. Статистичні дані за 50 років інформують, що за цей час 10 жителів села загинуло та 200 чол. постраждало від нещасного випадку. Чисельність населення за цей період майже не змінювалася. Мешканець цього села А 40 годин на тиждень працює у найближчому місті, на чотири тижні на рік виїзджає з цього села на відпочинок, 2 тижні кожного року проводить у відрядженнях, а решту часу перебуває в селі.
Приклад рішення. Індивідуальний ризик загибелі для жителя А можна визначити за формулою:
,
(5.2)
де Rз — ризик загибелі
Nп — кількість загиблих жителів села (Nп = 10);
d — кількість тижнів у році (d = 52);
td — кількість годин у тижні (24⋅7 =168 );
T — відрізок часу обліку статистичних даних (50 років);
t — кількість годин у тижні, коли житель А наражається на небезпеку: 168−40 =128;
Nо — кількість жителів у селі (300);
D — кількість тижнів, які житель перебуває у селі: 52− 4−2 = 46.
Підставивши у формулу (5.2) числові значення величин, визначаємо:
.
Індивідуальний ризик стати жертвою нещасного випадку будь-якого ступеня тяжкості для жителя А можна визначити наступним чином:
,
(5.3)
де Rж — ризик отримання травми;
Nтр — кількість постраждалих від нещасного випадку (Nтр= 200).
Підставивши у формулу (5.3) числові значення величин, визначаємо:
.
Висновок: Порівнюючи Rз та Rж можна дійти висновку, що ймовірність стати жертвою нещасного випадку у жителя А вища, ніж загинути.
Варіанти індивідуальних завдань наведені в табл. 5.1.
Таблиця 5.1.
Варіанти індивідуальних завдань
Номер завдання |
Вихідні дані для розрахунку |
121 |
Визначити ризик загибелі людини на виробництві за рік у світі з середньою тривалістю робочого тижня 40 годин (52 робочих тижня), якщо відомо, що щорічно у світі гине 200 тис. чол. Кількість працюючих на виробництві 2,4 млрд чол. |
122 |
Порівняти індивідуальний ризик загибелі від ураження електричним струмом під час роботи серед мешканців Одеської області з кількістю населення 2 396 266 чол. Працююче населення складає 1/3 загальної кількості і в 2013 році загинуло 22 чол., а в 2014 році - 18 чол. |
123 |
Обчисліть індивідуальний ризик загибелі та травмування на виноробному підприємстві в розрахунку за рік, якщо загальна кількість працюючих складає 200 чоловік, а за останні 2,5 роки травми одержали 2 та загинула одна людина. |
124 |
За два роки в 5 групах студентів (150 чол.) на грип захворіло 40 чоловік. Визначити вірогідність захворювання протягом 2 місяців на грип. |
125 |
Обчисліть ризик загибелі та травмування в автомобільній аварії (за рік) у місті А, якщо на автомобілях їздять 1500 осіб, за останні 16 років загинуло 13 осіб, а за 4 роки травмовано 7. |
126 |
За чотири роки в 12 містах стався 21 випадок самогубства. Необхідно дізнатися, чи можуть виникнути такі самогубства протягом наступних 5 місяців. |
127 |
Обчисліть ризик травмування на молокозаводі у розрахунку за рік, якщо загальна кількість працюючих складає 150 чоловік, а за останні 21 рік травми одержали 2 чоловіки. |
128 |
Обчисліть ризик травмування людей на комбікормовому заводі у розрахунку за рік, якщо середньорічна кількість осіб 200, а за останні 2,5 роки травми одержали 2 особи. |
129 |
Обчисліть ризик травмування в автомобільній аварії в місті В, де мешкає 50 236 мешканців (у розрахунку за рік), якщо в середньому на автомобілях їздять 11 550 осіб, а за останні 13 років потрапили в аварію і були травмовані 1116 осіб. |
130 |
За три роки роботи в 6 соціальних їдальнях сталося 5 випадків харчового отруєння. Необхідно дізнатися, чи можуть виникнути такі отруєння протягом наступного півріччя. |
131 |
За статистичними даними на підприємствах Одеської області протягом 2014 року було травмовано 117 людини. Кількість працюючих становить 1/3 від загальної чисельності населення Одеської області - 2 396 266 чол. Визначте ступінь індивідуального ризику виробничого травматизму в Одеській області. |
132 |
За останні 4 роки в 4 містах, де мешкає 456 000 чол., у дорожньо-транспортних пригодах загинуло 16 чоловік. Обрахувати, чи можуть виникнути такі випадки протягом одного року. |
133 |
За 9 років роботи в двох бригадах працівників консервного цеху кількістю по 7 чоловік сталося 10 нещасних випадків. Необхідно дізнатися, чи можуть виникнути в цих бригадах протягом наступного року нещасні випадки на виробництві. |
134 |
За п’ять років роботи у 8 будинках туристичного комплексу з 20 сталося 9 аварій водопровідної системи. Необхідно дізнатися, чи можуть виникнути такі аварії протягом поточного року. |
135 |
За два роки роботи на елеваторі в трьох бригадах загальною чисельністю 21 людина сталося 7 нещасних випадків. Потрібно дізнатися, чи можуть виникнути в цих бригадах нещасні випадки протягом наступного півріччя. |
136 |
Обчисліть індивідуальний ризик загибелі та травмування на рибопереобному підприємстві в розрахунку за рік, якщо загальна кількість працюючих складає 20 чоловік, а за останні 4,5 роки травми одержали 4 та загинула одна людина. |
137 |
Порівняти індивідуальний ризик загибелі від ураження електричним струмом під час роботи серед мешканців Миколаївської області з кількістю населення 1 168 860 чол. Працююче населення складає 1/3 від загальної кількості серед яких в 2013 році загинуло 10 чол., а в 20148 році - 7 чол. |
138 |
Обчисліть ризик травмування під час роботи на м’ясокомбінаті у розрахунку за рік, якщо загальна кількість працюючих складає 130 чоловік і щорічно відпустка у них 24 календарні дні. За останні 17 років травми одержали 12 чоловік. |
139 |
За даними статистики в Україні кількість загиблих від нещасних випадків у побуті становить 72929 осіб при чисельності населення 48 млн. людей. Визначте ступінь ризику загинути від нещасного випадку у побуті. |
140 |
За статистичними даними на підприємствах України було травмовано 47 531 людину. Кількість працюючих становить 1/3 від загальної чисельності населення в Україні – 42 млн. людей. Визначте ступінь індивідуального ризику виробничого травматизму в Україні. |
141 |
Обчисліть індивідуальний ризик захворювання на СНІД в розрахунку за рік, якщо в середньому у місті проживає 750 000 осіб, а за останні 8 років захворіло 2 особи. |
142 |
Визначіть можливість індивідуального ризику отруєння у хімічній лабораторії митниці в розрахунку за рік, якщо загальна кількість працюючих складає 5 чоловік, за останні 7,5 років отруїлися 5 чоловік. |
143 |
Визначіть можливість індивідуального ризику загибелі людини на виробництві в Одеській області, якщо за статистичними даними на підприємствах протягом 2013 року було травмовано 24 працівників. Кількість працюючих становить 1/3 від загальної чисельності населення Одеської області - 2396266 чол. |
144 |
Визначіть ризик отруєння на підприємстві у розрахунку за рік, якщо загальна кількість працюючих складає 5000 чоловік, за останні 4,5 роки отруїлися 5 чоловік. Обчисліть величину групового ризику, якщо на подібних підприємствах в Україні працює 200 000 чоловік. |
145 |
Визначити індивідуальний ризик для мешканця Х, який мешкає в селі, в якому 150 мешканців. З числа мешканців села за 5 років 3 чол. загинуло і 40 чол. одержали травми. Мешканець Х 20 годин на тиждень працює в найближчому місті N, 1 тиждень на рік виїжджає з села на відпочинок, 4 тижні на рік виїжджає з села продавати сільськогосподарську продукцію у найближче місто, а решту часу перебуває у селі. |
146 |
За останні 35 років в 4 бригадах механоскладального цеху загинуло 16 чоловік. В середньому чисельність працівників не змінювалася по роках - 48 людей. Щорічно кожний з працівників отримував відпустку на 28 календарних днів. На лікарняних середньорічно знаходилися 5 чол. по 8 днів. Обрахувати, чи можуть виникнути такі випадки протягом одного року? |
147 |
Визначити індивідуальний ризик для мешканця Х, який мешкає в місті N з кількістю населення 1,5 млн. чол. Статистичні дані за 10 років свідчать, що за цей час з мешканців міста загинуло 43 тис. чол., одержали травми 102 тис. чол. Мешканець міста N 42 годин на тиждень працює в місті, 3 тижні на рік виїжджає на відпочинок, 5 тижнів кожного року буває у відрядженнях, 42 дні на рік працює на дачі, а решту часу перебуває в місті. |
148 |
Порівняти індивідуальний ризик травмування електричним струмом серед мешканців в області N, беручи до уваги кількість населення області 2,9 млн. чол., якщо відомо, що в 2013 році загинуло 103 чол., а в 2014 році – 64 чол. |
149 |
Визначити індивідуальний ризик для мешканця Х, який мешкає в місті N з кількістю населення 1 млн. чол. Статистичні дані за 20 років свідчать, що за цей час з мешканців міста загинуло 65 тис. чол., одержали травми 122 тис. чол. Мешканець міста N 40 годин на тиждень працює в місті, 2 тижні на рік виїжджає на відпочинок, 6 тижнів кожного року буває у відрядженнях, 50 днів на рік працює на дачі, решту часу перебуває в місті. |
150 |
Визначити ризик загибелі людини при пожежі в країні Y та в області N, якщо відомо, що під час пожеж в 2014 році в країні загинуло 1352 чол., в області 153 чол. при кількості населення в області 3657 тис. чол., а населення країни 43 млн. чол. |
Розділ 4. Основи забезпечення безпечної життєдіяльності
Задача 6
Тема. Мікроклімат закритих приміщень.
Мета. Вивчити вплив процесів життєдіяльності людини на параметри мікроклімату закритих приміщень.
Завдання. За критерієм вмісту кисню визначити необхідну кратність обміну повітря в приміщенні об’ємом V, де працює N осіб, виконуючих розумову роботу, для запобігання виникнення явища кисневої недостатності.
Протягом доби людина вдихає приблизно 20-30 м3 повітря. Потреба в кисні в стані спокою становить 25 л/год. Атмосферне повітря містить 21% кисню. Зниження кисню в повітрі до рівня 16-18 % істотно не впливає на людський організм. Зниження до 14 % супроводжується явищами кисневої недостатності. Якщо вміст кисню в повітрі зменшиться до 12 %, то утруднюється дихання. В таких умовах людина напружує легені і дихає частіше; такий стан людина може витримати до 0,5 години. Зниження кількості кисню в повітрі до 9 % становить загрозу для життя людини [1,2].
Доросла людина в стані спокою робить 16-18 дихальних циклів (тобто вдихів та видихів) за 1 хвилину. При кожному вдиху в легені входить приблизно 300-500 мл повітря, який називається дихальним. Вентиляція легень визначається хвилинним об’ємом дихання, тобто об’ємом повітря, яке вдихається за 1 хвилину (або приблизно рівним йому об’ємом повітря, яке видихається).
Визначаємо необхідний об’єм кисню для N осіб, які займаються розумовою працею,
,
(6.1)
де VН – необхідний об’єм кисню для N осіб, м3/год;
N – кількість працюючих осіб, людини;
v – об’єм повітря, що людина видихає за один видих у стані спокою, м3, що розраховується за формулою:
;
n – кількість дихальних циклів у людини в стані спокою за одну хвилину, nсер = 17 хв-1;
CН – об’єм кисню у повітрі, що вдихається, %; CН = 21 %
CВ – об’єм кисню у повітрі, що видихається, %; CВ = 14 %
Для подальших розрахунків приймаємо концентрацію кисню у повітрі, що видихається (CВ) не більше 14 %, що відповідає кисневому голодуванню.
Для відновлення концентрації кисню в приміщенні потрібний об’єм повітря, що розраховується за формулою 5.2:
,
(5.2)
де VB – об’єм повітря, який необхідний для відновлення концентрації кисню до 21 %, м3.
Тоді кратність об’єму повітря визначається за формулою
,
(5.3)
де К – кратність об’єму повітря, год-1;
V – об’єм приміщення, м3.
Наприклад, у приміщенні об’ємом 250 м3 перебувають 20 осіб. Підставивши у формулу (5.3) числові значення величин, визначаємо:
год-1
Висновок: кратність обміну повітря в приміщенні складає 0,011 год-1.
Індивідуальні завдання наведені в таблиці 5.1.
Таблиця 5.1.
Варіанти індивідуальних завдань
Номер завдання |
Об’єм приміщення V, м3 |
Кількість осіб, N |
151 |
260 |
20 |
152 |
270 |
15 |
153 |
280 |
25 |
154 |
290 |
20 |
155 |
300 |
15 |
156 |
290 |
25 |
Номер завдання |
Об’єм приміщення V, м3 |
Кількість осіб, N |
157 |
280 |
30 |
158 |
270 |
25 |
159 |
260 |
20 |
160 |
250 |
30 |
161 |
240 |
35 |
162 |
250 |
25 |
163 |
260 |
25 |
164 |
270 |
30 |
165 |
280 |
25 |
166 |
390 |
30 |
167 |
405 |
25 |
168 |
420 |
35 |
169 |
435 |
30 |
170 |
450 |
25 |
171 |
435 |
35 |
172 |
420 |
40 |
173 |
405 |
35 |
174 |
390 |
30 |
175 |
375 |
40 |
176 |
360 |
45 |
177 |
375 |
35 |
178 |
405 |
35 |
179 |
420 |
40 |
180 |
435 |
35 |