ЛР_ПЭ_БЖД

При работе вентиляционной системы для эффективного удаления избытков тепла температура приточного воздуха должна быть на 5 - 8 С ниже температуры воздуха в рабочей зоне.

Определение производительности вентиляционной установки

Объем подаваемого или удаляемого вентиляцией воздуха определяют по формуле

где v - скорость движения воздуха, м/с; F - площадь сечения отверстий или воздуховода, м2.

Поэтому для оценки производительности механической вентиляционной установки необходимо определить скорость движения воздуха, проходящего по закрытому воздуховоду.

В основе описания движения воздуха лежат два фундаментальных закона - закон сохранения количества вещества (в гидро- и аэродинамике закон постоянства потока) и

закон сохранения энергии (в гидро- и аэродинамике при установившемся или стационарном режиме уравнение Бернулли).

По закону постоянства потока

П = m / t = const, кг/с,

где П - величина потока; m - масса вещества; t - время.

Если плотность жидкости или газа равна , то через сечение площадью F проходит со скоростью v поток жидкости или газа, равный П = F v, кг/с.

Для двух произвольных сечений потока площадью F1 и F2 закон постоянства потока может быть выражен соотношением

F1 v1 = F2 v2 или F1 v1 = F2 v2,

т.е. чем меньше площадь поперечного сечения воздуховода, тем с большей скоростью движется поток, и наоборот.

Уравнение Бернулли записывается в виде

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

или

v2 / 2 + 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

23

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).

В уравнении Бернулли слагаемое v2 / 2 =Pдин определяет динамическое давление, а

gh + P = Pст - статическое давление. Для горизонтальной линии потока, если h1 = h2,

уравнение Бернулли принимает вид

v12 / 2 + P1 = v22 / 2 + P2.

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

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 уровни 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 значения на пределе слышимости.

24

Характеристики и предельные уровни шума на рабочих местах устанавливает ГОСТ

12.1.003-83 ССБТ. Допустимые уровни шума на рабочих местах ограничиваются в октавных 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 в помещение 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 таблиц 1, 2 планшета 1.

2. Определить динамическое давление в двух 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 отчет статического 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 = 1,29 кг/м3, то скорость потока можно определить по формуле

25

v= 1,25 Pдин , м/сек.

4.Вычислить по соотношению (2) количество воздуха прошедшего через вентиляционную установку, для чего измерить линейные размеры сечения воздуховода в точках 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 расчетами, полученными на основе экспериментальных результатов.

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.

26

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 жидкости.

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, 2000. - 448 с.

27

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 поток

= Fотр/Fпад,

28

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

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

0,4), темный ( < 0,2).

Контраст объекта с фоном K определяется отношением разности яркостей объекта

Bо и фона Bф к яркости фона, т.е.

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 -

способность глаза воспринимать объект наблюдения:

V = K / Kпор,

где К - контраст объекта и фона; Кпор - 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. Цвет влияет на другие зрительные функции.

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

29

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 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.

Расчет бокового одностороннего естественного

освещения в производственном помещении

30

Целью расчета естественного освещения является определение площади световых проемов, т.е. количества и геометрических размеров окон, обеспечивающих нормированное значение КЕО. Нормированное значение КЕО вычисляют по формуле:

eN = eH mN,

где N - номер административно-территориального района по обеспеченности естественным светом; eH - значение КЕО, выбираемое по таблицам СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительных работ в данном помещении и системы естественного освещения

(см. планшет 1, табл.1). mN - значение коэффициента светового климата, выбираемое по таблицам СНиП в зависимости от вида световых проемов, их ориентации по сторонам горизонта и номера административно-территориального района (для лаборатории mN = 0,9).

Суммарная площадь световых проемов при боковом освещении определяется по формуле

где Sо - суммарная площадь окон или фонарей, м2; Sп - площадь пола помещения, м2; eN -

нормированное значение КЕО; Kз - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светопропускающего материала светового проема, зависит от типа помещения и

расположения стекол

(см. планшет 1, табл.2); о - световая характеристика окна и фонаря, определяемая по таблицам СНиП на основании отношений B/L и L/h (см. планшет 3, табл.5); Kзд -

коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями. При отсутствии противостоящих зданий Kзл = 1; о - общий коэффициент светопропускания светового проема, 0 = 1 2 3; 1 - коэффициент светопропускания материала

(см. планшет 2, табл.4); 2 - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах окна

(см. планшет 2, табл.4); 3 - коэффициент, учитывающий потери света в слое загрязнения остекления (см. планшет 2, табл. 4); r1 - коэффициент, учитывающий отраженный свет при боковом и верхнем освещении (см. планшет 2, табл.5).

Количество световых проемов, обеспечивающих нормированное значение КЕО,

вычисляют по формуле n = Sо / S1, где S1 - площадь одного светового проема, м2.

Графический метод расчета естественного освещения

Классическим методом расчета естественного освещения является графический

метод. КЕО может быть представлен как сумма трех компонентов:

31

где eн - КЕО от прямого света небосвода; eо - КЕО, создаваемый отраженным светом от внутренних поверхностей помещения; eз - КЕО, создаваемый отраженным светом от стен противостоящих зданий.

где eрн - расчетное значение КЕО без учета светопотерь; о - общий коэффициент светопропускания, учитывающий суммарные потери света при прохождении через стекло и переплет и зависящий от степени загрязненности стекла; q - коэффициент,

учитывающий неравномерность яркости небесной полусферы от горизонта к зениту,

определяется в зависимости от угла между горизонтом и линией, соединяющей точку рабочего места и середину светопроема (см. планшет 3, табл.6).

где r - коэффициент, учитывающий повышение КЕО за счет отраженного света от потолка и стен помещения (в лаборатории r = 1,65).

Геометрические коэффициенты естественной освещенности определяют методом Данилюка. Полусферу небосвода условно разбивают на 10000 участков равной световой активности, определяют количество участков небосвода, видимых из данной точки помещения через светопроем, т.е. графически определяют, какая часть светового потока от всей небесной полусферы непосредственно попадает в расчетную точку. Количество видимых через светопроемы участков небосвода определяют при помощи двух графиков,

представляющих собой проекцию пучка лучей, соединяющих центры полусферы небосвода с участками равной световой активности, по высоте n1 (рис.1) и по ширине n2

(рис.2) светового проема.

n1

M

Рис.1. Поперечный разрез помещения

32