Уравнение Бернулли записывается в виде

r×v12 / 2 + r×g×h1 + P1 = r×v22 / 2 + r×g×h2 + P2,

или

r×v2 / 2 + r×g×h + P = const

для любых сечений потока, где v1, v2 - скорость потока жидкости или газа при входе в трубу и выходе из нее; ρ - плотность газа или жидкости; P1, P2 - давление газа или жидкости при входе в трубу и выходе из нее; g - ускорение свободного падения; h1, h2 - расстояние между центром сечения трубы и некоторым уровнем, принятым за нулевой (рис.2).

Рис.2. Расчетная схема воздуховода

В уравнении Бернулли слагаемое r×v2 / 2 = Pдин определяет динамическое давление, а rgh + P = Pст - статическое давление. Для горизонтальной линии потока, если h1 = h2, уравнение Бернулли принимает вид

r×v12 / 2 + P1 = r×v22 / 2 + P2.

Следовательно, статическое давление оказывается меньше там, где скорость течения жидкости или газа больше (т.е. где меньше сечение трубопровода), и наоборот.

Полное или общее давление Pп - алгебраическая сумма статического и динамического давлений Pп = Pдин + Pст.

В нагнетающих воздуховодах, расположенных в системе после вентилятора, давление выше атмосферного. Однако практика измерений показывает, что в реальных воздуховодах скорость движения газа всегда неравномерна вследствие действия сил трения. В некоторых точках поперечного сечения воздуховода наблюдаются нулевые или даже отрицательные значения динамического давления, что указывает на наличие обратных потоков воздуха вследствие образования вихрей и характеризует воздуховод как гидравлически шероховатый. Поэтому при измерении динамического давления производится несколько замеров в сечении воздуховода с последующим усреднением результатов.

Шумовые характеристики вентиляторов

Вентиляционное оборудование является одним из источников шума. Шум - это совокупность звуков различной частоты. Шум неблагоприятно действует на человека, снижая его работоспособность. Основными физическими характеристиками шума являются его частота, интенсивность и звуковое давление.

На практике пользуются логарифмическими уровнями интенсивности звука и звукового давления, измеряемыми в децибелах. Уровни интенсивности звука Li и звукового давления Lp определяются следующими соотношениями:

Li = 10lg(I / I0), дБ; Lp = 20lg(P / P0), дБ,

где I и P - фактические значения интенсивности звука и звукового давления; I0 = 10–12 Вт/м2 и P0 = 2×10–5 Па - пороговые их значения на пределе слышимости.

Характеристики и предельные уровни шума на рабочих местах устанавливает ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Допустимые уровни шума на рабочих местах ограничиваются в октав-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

ных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. В планшете 2 приведены допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот и уровни звука на некоторых рабочих местах предприятий для широкополосного шума. Кроме того, известен метод нормирования шума, основанный на измерении шума по стандартной шкале А шумомера. Эта шкала имитирует частотную чувствительность человеческого уха. Уровень шума, измеренный по шкале А шумомера, обозначается в дБА. Постоянные шумы предпочтительно характеризовать по предельному спектру шума, а непостоянные - только в дБА.

Методика выполнения работы

1.Определить по соотношению (1) теоретическую величину воздухообмена для

удаления избыточного тепла Qизб из помещения, в котором работают 5 мужчин и 8 женщин, для чего по соотношению (2) рассчитать количество тепла Qр, поступающего

впомещение через остекленную поверхность окна за счет солнечной радиации, а также

учесть тепловыделение людей Qл, занятых работой средней тяжести: Qизб = Qр + Qл. Для расчета использовать данные табл.1, 2 планшета 1.

2.Определить динамическое давление в сечениях воздуховода 1 и 2 (см. рис.1), для

чего:

а) соединить концы пневмометрической трубки с микроманометром; б) снять показания микроманометра до эксперимента, т.е. нулевой отсчет статическо-

го давления P0;

в) ввести пневмометрическую трубку в воздуховод, повернув ее отверстие навстречу потоку воздуха и держа ее горизонтально;

г) измерить давление в нескольких (трех - пяти) точках каждого сечения (см. рис.1), произвести усреднение по формуле

где Pдин1, Pдин2,…, Pдинn - динамическое давление, замеренное в точках 1, 2, 3; n - количество измерений в одном сечении воздуховода.

3.Вычислить скорость движения воздуха, используя уравнение Бернулли. Если плотность воздуха при стандартных условиях равна ρ = 1,29 кг/м3, то скорость потока можно определить по формуле

v= 1,25 Pдин , м/с.

4.Вычислить по соотношению (3) количество воздуха, прошедшего через вентиляционную установку, для чего измерить линейные размеры воздуховода в сечениях 1 и 2 и рассчитать их площадь в квадратных метрах.

5.Результаты измерений и вычислений занести в форму таблицы.

Форма таблицы

Результаты экспериментов

6. Сравнить данные теоретического расчета с данными расчетов, полученных на основе экспериментальных результатов.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

7.Измерить уровень звукового давления на рабочем месте до и после включения вентиляционной установки (при измерениях необходимо держать шумомер в руке на высоте не менее 1,5 м от пола и на расстоянии 1 м от источника звука и стен).

8.Сделать вывод, обеспечивает ли данная вентиляционная установка необходимый воздухообмен и допустимые шумовые характеристики или подлежит модернизации.

9.Выбрать вентилятор, обеспечивающий заданную производительность и допустимый уровень шума (см. планшеты 2, 3, 4).

10.Оформить отчет.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1)название и цель работы;

2)краткие теоретические сведения;

3)результаты измерений в форме таблицы;

4)вывод на основе измерений о соответствии или несоответствии данной вентиляционной установки параметрам воздухообмена и шумовым характеристикам.

Контрольные вопросы

1.Что такое вентиляция и для чего она служит?

2.Основные типы вентиляции.

3.Основные требования к вентиляции.

4.Как и по каким параметрам можно рассчитать количество воздуха, необходимого для удаления различных вредностей из помещения?

5.Способы распространения тепла в помещении.

6.Как определить объем подаваемого или удаляемого вентиляцией воздуха?

7.Фундаментальные законы, лежащие в основе описания движения воздуха или жид-

кости.

8.Почему в воздуховоде с малой площадью поперечного сечения скорость движения воздушной массы больше, а статическое давление меньше, и наоборот?

9.Почему в воздуховоде возможно возникновение вихревого движения?

10.Шум и его нормирование.

Литература

1.Каракеян В.И. Безопасность жизнедеятельности: Уч. пособие. - М.: МИЭТ, 1999. -

140 с.

2.Экология и безопасность жизнедеятельности: Уч. пособие для вузов / Под ред. Л.А.

Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 448 с.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Лабораторная работа № 4. Исследование и расчет естественного освещения

Цель работы: измерение и расчет естественного освещения в помещении лаборатории и определение его качества.

Продолжительность работы - 2 часа.

Оборудование и приборы

1.Люксметр Ю116.

2.Лабораторные планшеты.

Теоретические сведения

Освещение является одним из важнейших производственных условий работы. Через зрительный аппарат человек получает порядка 90% информации. От освещения зависит утомляемость работающего, производительность и качество труда. Достаточное освещение улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности, стимулирует обменные и иммунобиологические процессы, оказывает влияние на суточный ритм физиологических функций организма человека.

Для характеристики зрительных условий работы используются различные светотехнические показатели.

Световой поток F - это мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению. Единицей светового потока принимается люмен (лм).

Сила света I характеризует плотность светового потока, т.е. отношение светового потока к телесному углу. Единицей силы света является кандела (кд).

Освещенность Е - это поверхностная плотность светового потока, измеряется в люксах (лк).

Яркость поверхности B в данном направлении - отношение силы света, отраженного от поверхности, к проекции ее на плоскость,перпендикулярную отраженному лучу. Единицей яркости является кандела на квадратный метр (кд/м2).

Коэффициент отражения ρ - это способность поверхности отражать световой по-

ток:

ρ = Fотр/Fпад,

где Fотр - световой поток, отраженный от поверхности; Fпад - световой поток, падающий на поверхность.

Фон - поверхность, к которой прилегает объект различения. В зависимости от величины коэффициента отражения различают фон светлый (ρ > 0,4), средний (ρ = 0,2 - 0,4),

темный (ρ < 0,2).

Контраст объекта с фоном K определяется отношением разности яркостей фона Bф и объекта Bо к яркости фона:

K = (Bф – Bо) / Bф.

Наиболее важную роль в трудовом процессе играют такие функции зрения, как контрастная чувствительность, острота зрения, быстрота различения деталей, устойчивость ясного видения и цветовая чувствительность.

Контрастную чувствительность характеризует видимость объекта V - способ-

ность глаза воспринимать объект наблюдения:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

V = K / Kпор,

где K - контраст объекта и фона; Kпор - пороговый контраст, т.е. наименьший контраст, различимый глазом.

Наличие в поле зрения больших яркостей вызывает ослепленность и может привести к повреждению сетчатой оболочки глаз.

Ослепленность Р - попадание в поле зрения ярких источников. Показатель ослепленности:

P = (V1 – V2) / V2,

где V1, V2 - видимость объекта наблюдения соответственно при экранировке и наличии блескости.

Под остротой зрения понимается максимальная способность глаза различать отдельные объекты. При увеличении освещенности до определенного уровня растет острота зрения. В прямой зависимости от уровня освещенности находится скорость зрительного восприятия, а также устойчивость ясного видения, под которой понимается способность глаза удерживать отчетливое изображение рассматриваемой детали. Наилучшие условия цветоощущения создаются при естественном освещении.

Естественное освещение - освещение помещений прямым или отраженным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение используется для общего освещения производственных и подсобных помещений, создается лучистой энергией солнца и на организм человека действует наиболее благоприятно. Такой вид освещения характеризуется тем, что создаваемая освещенность в помещении изменяется в чрезвычайно широких пределах в зависимости от времени дня, года, метеорологических факторов, поэтому характеризовать его абсолютным значением освещенности на рабочем месте не представляется возможным. В качестве нормируемой величины взята относительная величина e - коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения Eв к одновременной наружной горизонтальной освещенности Eн, создаваемой рассеянным светом всего небосвода:

Различают следующие виды естественного освещения помещений:

·боковое одностороннее - световые проемы расположены в одной наружной стене помещения;

·боковое - световые проемы расположены в двух противоположных наружных стенах помещения;

·верхнее - фонари и световые проемы расположены в покрытии, а также световые проемы в стенах перепада высот здания;

·комбинированное - световые проемы предусмотрены для бокового и верхнего освещения.

С целью создания наиболее благоприятных условий труда установлены нормы естественной освещенности. В тех случаях, когда естественная освещенность недостаточна, рабочие поверхности должны дополнительно освещаться искусственным светом. Смешанное освещение допускается при условии дополнительного освещения только рабочих поверхностей при общем естественном освещении.

Строительными нормами и правилами (СНиП 23-05-95) установлены коэффициенты естественной освещенности производственных помещений в зависимости от характера работы по степени ее точности.

Для поддержания необходимой освещенности помещений нормами предусмотрена обязательная очистка окон и световых фонарей. Кроме того, следует систематически очищать стены, оборудование и окрашивать их в светлые цвета.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com