3125

4. Измерение скорости движения воздуха. Скорость движения воздуха измеряют чашечным 5 или крыльчатым 4 анемометрами. У чашечного анемометра на оси насажена крестовина с полыми полусферами. Под воздействием воздушного потока приёмная часть прибора вращается. Это вращение через систему зубчатых колес приводит в движение стрелки счётчиков оборотов. Скорость движения воздуха пропорциональна показаниям счётчиков, которые характеризуют длину пути, пройденного потоком воздуха через приёмную часть прибора за определенное время. Чашечный анемометр позволяет измерять скорость движения воздуха в пределах от 1 до 20 м/с.

В крыльчатом анемометре чашечки заменены алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45° к плоскости, перпендикулярной оси колеса. Применяют крыльчатые анемометры при Скорости движения воздуха от 0,4 до 10 м/с.

Методика проведения эксперимента и интерпретация его результатов

1. Измерить параметры микроклимата на рабочем месте. Включить установку в сеть напряжением 220 В и, нажав кнопку 9, подать питание на стенд. При этом должна загореть-

ся сигнальная лампочка.

1.1. Барометром-анероидом 1 замерить атмосферное давление в помещении.

Результат замера занести в табл. 2.1.

21

Таблица 2.1 Результаты измерений параметров микроклимата

1.2. Измерить температуру и относительную влажность воздуха аспирационным психрометром 2. Подготовить прибор к работе, произвести визуальный контроль его исправности.

Перевести корпус прибора в наклонное положение и с помощью пипетки смочить тканевый чехол «влажного» термометра дистиллированной водой. Затем вернуть корпус прибора

впрежнее положение и включить вентилятор психрометра тумблером 8.

Спустя 1-2 минуты начать наблюдение за понижением показаний температуры «влажного» термометра. Отсчёт значений температуры по «влажному» и «сухому» термометрам произвести через 4-5 минут, когда показания «влажного» термометра стабилизируются (достигнут минимума). По психрометрической таблице (прил. 1) определить относительную влажность воздуха. Полученные значения tС, tB и φтабл занести

втаблицу 1.

1.3.Используя формулу (2.3) определить относительную влажность расчётным путём. Данные расчёта занести в таблицу 1. Парциальные давления насыщенных водяных паров в возду-

22

хе при температуре «сухого» РС и «влажного» РВ термометров определить по таблице (прил. 2).

1.4.Снять показания относительной влажности воздуха по волосяному гигрометру 3 и результат занести в табл.1. Сделать анализ полученных значений относительной влажности различными методами, при этом расхождения в результатах не должны превышать 5%.

1.5.Измерить скорость движения воздуха анемометром, тип которого определяется вариантом задания (табл. 2.2).

Установить переключатель 7 скорости вращения вентилятора в положение, соответствующее варианту задания. После чего необходимо подождать 2-3 минуты, пока установится постоянная скорость вращения лопаточного колеса. Затем с помощью секундомера определить время, в течение которого стрелка анемометра по большому циферблату счётчика сделает полный оборот (100 делений), и рассчитать скорость воздушного потока в делениях шкалы счётчика за секунду. Скорость воздуха в м/с определить по специальному графику, расположенному на столе стенда. Такие графики заполняются на заво- дах-изготовителях и отражают индивидуальные качества каждого анемометра. Результаты измерения занести в табл. 2.1.

Таблица 2.2 Варианты задания для выполнения работы

2.Оценить комплексное воздействие параметров микроклимата на организм человека.

2.1.Определить эффективную температуру tЭ и сравнить её с зоной комфорта для заданной категории работ по тяжести. Для определения tЭ по номограмме (прил. 3) отметить показания tС и tВ термометров и соединить их прямой линией. Точка пересечения её с кривой, соответствующей скорости воздуха в помещении, показывает величину tЭ и её положение относительно зоны комфорта. Значение tЭ занести в табл. 2.1.

Зона комфорта для лёгкой работы находится в пределах tЭ =l 7,2÷21,7 °С; для работ средней тяжести tЭ = 16,2÷20,7 °С;

для тяжёлого труда tЭ = 14,7÷19,2 °С.

2.2.Установить пути создания комфортных условий на рабочем месте. Если значение tЭ находится в пределах зоны комфорта, то весь исследуемый комплекс метеорологических условий обеспечивает нормальный тепловой обмен. Если значение tЭ находится вне пределов зоны комфорта, то по номограмме определить изменение каких параметров (tС, tВ, υ, φ) может привести к созданию комфорта.

3.Определить оптимальные и допустимые параметры микроклимата в соответствии с вариантом задания. Используя таблицу (прил. 4) установить оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне помещения с учётом периода года и категории работы. Полученные данные занести в табл. 2.3.

Таблица 2.3 Нормативные значения параметров микроклимата

Сделать выводы о соответствии исследованных параметров микроклимата оптимальным и допустимым нормам по ГОСТ 12.1.005-88, внести предложения по приведению параметров микроклимата к зоне комфорта.

Контрольные вопросы

1.Перечислите параметры, характеризующие микроклимат в рабочей зоне производственных помещений.

2.Как влияют различные метеорологические параметры на теплообмен человека с окружающей средой?

3.В чём отличие оптимальных микроклиматических условий от допустимых?

4.Какие факты учитываются при нормировании параметров микроклимата?

5.В чём разница между абсолютной и относительной влажностью воздуха?

6.С помощью, каких приборов определяется относительная влажность воздуха? Каков принцип их действия?

7.Когда показания «влажного» термометра будут меньше - при большей, или меньшей относительной влажности

ипочему?

8.Могут ли показания «сухого» и «влажного» термометров быть равными?

9.Что представляет собой эффективная температура? Что с её помощью определяют?

25

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Цель работы: познакомиться с источниками радиации, единицами измерения ионизирующих излучений и методами оценки радиационного фона.

Теоретическая часть

Радиоактивность – это способность некоторых атомных ядер превращаться в ядра других атомов с испусканием частиц (т. е. с образованием ионизирующего излучения).

Ионизирующее излучение – это потоки частиц (электронов, протонов, нейтронов и пр.), включая кванты физических полей (преимущественно электромагнитного), прохождение которых через вещество приводит к ионизации (т.е. образованию ионов) и возбуждению его атомов и молекул.

Альфа-частицы представляют собой ядра гелия (положительно заряженные). Эти частицы относительно большие и тяжелые, поэтому они обладают большой ионизационной и малой проникающей способностями. Их пробег в воздухе составляет всего несколько сантиметров, а в воде до 150 мкм. Но при попадании внутрь организма (через органы дыхания, с пищей) могут вызвать большие разрушения.

Бета-частицы – это электроны. Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких метров. Тонкая одежда способна остановить поток радиации. Чтобы получить дозу облучения, источник должен попасть внутрь организма.

Гамма-излучение и Х-лучи (рентгеновские лучи) – электромагнитные излучения высокой энергии и высокой частоты. Обладают большой проникающей способностью. Ионизирую-

26

щая способность значительно меньше, чем у альфа- и бетачастиц. Гамма-радиация – это единственный из трех типов радиации, способный облучить организм снаружи.

Для характеристики воздействия ионизирующего излучения на организм используют следующую систему понятий и единиц измерения.

Мерой количества радиоактивного вещества, выражаемой числом радиоактивных превращений в единицу времени, является активность. В СИ за единицу активности принято 1 ядерное превращение в секунду (расп./с). Эта единица получила название беккерель. Внесистемной единицей измерения активности является кюри – это активность такого количества вещества, в котором происходит 3,7*1010 актов распада в 1 секунду. 1 Ки соответствует активности 1 г радия.

Доза – это количество энергии, переданной организму через излучение (радиацию).

Экспозиционная доза – ионизационный эквивалент энергии, переданной фотонами фиксированному объему воздуха (характеризует источник излучения).

Единица измерения СИ – 1 Кл/кг, это такая доза, при которой в 1 кг сухого воздуха образуются ионы, несущие заряд в 1 Кл электричества каждого знака.

Внесистемная единица измерения – 1 Р (Рентген). 1 Р = 2,58·10-4 Кл/кг.

Поглощенная доза – это величина энергии, переданная излучением единице массы вещества.

Единица измерения – 1 Гр (Грей). 1 Гр = 1 Дж/кг. 1 Гр – очень большая единица.

1 Гр = 100 рад, 1 рад = 100 эрг/г.

Энергетический эквивалент Рентгена для воды и биологических тканей равен 93 эрг/г, то есть 100 Р примерно соответствует 1 Гр.

27

Эквивалентная доза учитывает вид излучения при его действии на биологический объект.

Единица измерения – 1 Зв (Зиверт). 1 Зв = 1 Гр * К,

где К – поправочный коэффициент, учитывающий вид излучения:

для гамма - и рентгеновского излучения К=1; для бета-излучения К= 1~5 в зависимости от энергии бе-

та-частиц; для протонов и нейтронов К=10;

для альфа-частиц К=20.

1 бэр (биологический эквивалент рада) = 0,01 Зв

Скорость набора дозы ионизирующих излучений характеризуется мощностью дозы, определяемой как отношение величины набранной дозы ко времени, за которое она была получена:

P = D/T,

где P – мощность дозы ионизирующих излучений, P/ч; D – суммарная доза облучения, P; T – время облучения, ч.

Опасность различных доз облучения для человека:

-200 мбэр – фоновое излучение за год;

-1 мкбэр – просмотр одного хоккейного матча ( или 2-3 серий «мыльной оперы»;

-370 мбэр – облучение при флюорографии;

-500 мбэр – допустимое облучение населения за год;

-5 бэр – облучение (допустимое) персонала АЭС;

-10 бэр – допустимое аварийное облучение населения (разовое);

-25 бэр – допустимое аварийное облучение персонала АЭС (разовое);

-30 бэр – облучение при рентгеноскопии желудка (местное);

-75 бэр – кратковременные изменения состава крови;

28

-100 бэр – нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни;

-450 бэр – тяжелая степень лучевой болезни;

-500-600 бэр – смертельная доза.

Разные органы и ткани не одинаково чувствительны к облучению. Наиболее подвержены облучению семенники, красный костный мозг, молочные железы, легкие, желудочнокишечный тракт, менее страдают яичники, мышцы, относительно устойчивы кожа, костная ткань.

Разные радионуклиды обладают разной биологической опасностью в связи с тем, что в неодинаковой степени вовлекаются в физиологические процессы. Например, радиоактивный йод (I-131) избирательно накапливается в щитовидной железе, цезий (Cz-137 и Cz-134) напоминает по своим свойствам калий и накапливается в мышцах, стронций (Sr-90) замещает в костях кальций и облучает красный костный мозг.

Основные пути радиоактивного заражения местности – это применение ядерного оружия и аварии на атомных электростанциях. Среди источников искусственной радиации на первое место выходят медицинские обследования (рентгеновские снимки, компьютерная томография и т.п.). Естественные источники радиации можно разделить по происхождению на земные и космические. Космическое излучение частично поглощается атмосферой, поэтому радиационный фон усиливается на высоте (при подъеме в горы, при полете на самолетах). Источниками земной радиации служат горные породы, обогащенные радионуклидами (уран U-238 – в гранитах, торий Th232 – в песках), термальные воды, каменный уголь и т.д. Поэтому в ряде районов земного шара естественный радиационный фон может превышать средний уровень в несколько раз. Инертный газ радон Rn-222 выделяется некоторыми горными породами и накапливается в шахтах, колодцах, подвальных и непроветриваемых помещениях.

29

Практическая часть

Для определения дозы радиоактивного излучения применяют расчетные и измерительные методы. Например, по таблице можно рассчитать общую дозу облучения, полученную человеком за год, если знать вклад каждого источника излучения в общий радиационный фон.

Вклад различных источников радиации в общую дозу облучения человека

Для прямого измерения радиационного фона используют приборы – дозиметры. Обычно они определяют уровень излучения за единицу времени. Поскольку радиоактивный распад

– это процесс стохастический (вероятностный), для точного определения радиационного фона требуется несколько измерений.

30