Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие-1

№ 4383 М И Н И С Т Е РС Т В О Н АУ К И И В ЫС Ш Е ГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

Кафедра техносферной безопасности

Е.П. Потоцкий

БЕЗОПАСНОСТЬ

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Учебное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

Москва 2021

УДК 614.8.084 П64

Р е ц е н з е н т д-р техн. наук, проф. К.С. Коликов

Потоцкий, Евгений Павлович.

П64 Безопасность жизнедеятельности : учеб. пособие / Е.П. Потоцкий. – Москва : Издательский Дом НИТУ «МИСиС», 2021. – 84 с.

ISBN 978-5-907227-79-8

В учебном пособии изложены методики выполнения двух домашних заданий по курсу «Безопасность жизнедеятельности». Первое – «Вентиляция производственных помещений» – предназначено для технологических направлений и специальностей, второе – «Анализ условий труда» – для всех направлений и специальностей университета. Приложения к пособию могут быть использованы при выполнении выпускных квалификационных работ.

УДК 614.8.084

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее издание является переработанным вариантом аналогичного пособия [1] с учетом современной нормативной базы по безопасности жизнедеятельности.

Впособии приведены методики выполнения двух домашних заданий по курсу «Безопасность жизнедеятельности».

Впервом задании изложены методики расчета аэрации, смешанной вентиляции производственных помещений и вытяжного зонта с вариантами исходных данных. По указанию преподавателя выполняется один из расчетов, возможно с использованием ЭВМ.

Второе задание содержит методические рекомендации по проведению анализа условий труда на рабочих местах. По усмотрению преподавателя либо выдаются варианты исходных данных для выполнения домашнего задания с указанием производственного помещения и выполняемых операций, либо рекомендуется провести анализ условий труда для курсового проекта, выполняемого по спецкурсу.

Коформлению заданий предъявляются обычные требования: титульный лист; содержание задания; расчеты и поясняющие рисунки по заданию  1; заполненные таблицы и расчеты – по заданию  2; выводы.

4

ЗАДАНИЕ  1. Вентиляция производственных

помещений

1.1.  Вводная часть

На металлургических предприятиях в производственных помещениях применяются системы естественной, механической или смешанной (обе одновременно) вентиляции. Естественная вентиляция в горячих цехах устраивается для общего воздухообмена, изменяющего состояние воздушной среды во всем помещении.

Аэрация – организованный, регулируемый, естественный воздухообмен в производственных помещениях – осуществляется с помощью теплового или совместного теплового и ветрового воздействий. Аэрация по сравнению с механической вентиляцией дает экономию энергии и капитальных затрат. Аэрацию следует применять в тех случаях, когда она обеспечивает нормируемые ГОСТ 12.1.005–88 [2] и СанПиН 1.2.3685–21 [3] параметры микроклимата в рабочей зоне производственного помещения и допустима по технологическим условиям.

При аэрации наружный воздух в производственное помещение поступает без очистки, поэтому применяется она только в тех случаях, когда концентрация вредных веществ (пыль, газы) в наружном воздухе не превышает значения 0,3 ПДК, установленного для рабочей зоны.

Воздух должен поступать непосредственно в рабочую зону аэрируемого помещения через проемы в наружных стенах на уровне 0,3–1,8 м от пола до низа проема в теплый период года и через проемы на высоте не менее 4,5 м от пола до низа проема в холодный период.

Глубину зоны действия аэрации допускается принимать не более 30 м от приточных аэрационных проемов, которые расположены в обеих продольных стенах здания, в местах, наиболее близких к источникам тепловыделений. Если источники тепловыделений находятся в непосредственной близости от стены, то приточные проемы в этой стене размещаются в разрывах между источниками.

5

Для обеспечения необходимой площади приточных проемов наружные продольные стены должны быть максимально свободны от пристроек.

В многопролетных зданиях (3 и более пролетов) с «холодными» пролетами допускается приток воздуха через них, если концентрация вредных веществ на кровле над этим пролетом не превышает 0,3 ПДК, установленной для рабочей зоны. Расстояние между створками приточного проема и ближайшего вытяжного фонаря принимается не менее 10 м.

Оборудование, агрегаты, выделяющие теплоту, располагаются с учетом возможности проветривания проходов между ними. Расстояние между оборудованием и агрегатами по фронту распространения приточного воздуха должно быть более размера источника тепловыделения (по фронту).

Участки со значительными тепловыделениями для лучшего проветривания размещаются в крайних пролетах.

Удаление воздуха из аэрируемого помещения производится через аэрационные фонари незадуваемого типа, а также через шахты, снабженные устройствами, которые предотвращают задувание шахт ветром (дефлекторные насадки, ветрозащитные панели). Вытяжные аэрационные фонари применяются при равномерном расположении источников тепловыделений, а шахты – при сосредоточенном.

Приточные и вытяжные проемы оборудуются механизмами с дистанционным управлением для открывания (закрывания) створок.

Часто применяется смешанная вентиляция: аэрация совместно с системами механической вентиляции, которые устраиваются на постоянных рабочих местах. Механическая вентиляция в горячих цехах позволяет изменять качество воздушной среды на сравнительно небольших участках, на рабочих местах, где общеобменная вентиляция обычно не создает необходимых условий. Механическая вентиляция может быть как приточной (воздушные души и оазисы), так и вытяжной.

В последнее время в металлургических цехах все чаще применяют механическую вытяжную вентиляцию, особенно в тех случаях, когда теплогазовый факел содержит значительное количество пыли или токсичных газов. Местные вытяжные вен-

6

тиляционные установки устраиваются в виде зонтов, отсосов (бортовых и кольцевых), укрытий, реже – вытяжных шкафов. Эти устройства устанавливают в непосредственной близости от источников вредных выделений и тем самым предупреждают их распространение в помещении. Применение механической вытяжной вентиляции позволяет осуществлять очистку газов от механических и токсичных примесей, а также организованный выброс через дымовую трубу на высоту, обеспечивающую рассеивание их до нормируемых концентраций.

1.2.  Общие положения по расчету вентиляции

Расчетные зависимости, приведенные в этом подразделе, справедливы для всех указанных ниже видов вентиляции (аэрации и смешанной вентиляции). Под смешанной вентиляцией мы будем понимать дополнение механической вентиляции к естественной.

Расчет аэрации и смешанной вентиляции, как правило, заключается в определении площади аэрационных приточных Fп и вытяжных Fв проемов при заданных (или вычисленных) массовых расходах приточного Gп и Gп′ и удаляемого Gу и Gу′ воздуха. Причем Gп и Gу – расходы воздуха естественной, Gп′ и Gу′ – механической вентиляции. Такая задача решается при проектировании новых зданий, а также в тех случаях, когда существующая площадь аэрационных проемов недостаточна для требуемого воздухообмена и необходимо устройство дополнительных проемов.

В основу расчета положены воздушный и тепловой балансы:

где Qя – избытки явной теплоты, Вт, определяются как разность тепловых потоков всех источников и теплопотерь при расчетных параметрах наружного воздуха;

tп, tп′ – температура приточного воздуха естественной и механической вентиляции соответственно;

7

tу, tу′ – температура удаляемого воздуха естественной и механической вентиляции соответственно; Ср – теплоемкость воздуха, в расчетах принимаемая равной 1,2 кДж/(м3°С).

Для аэрации однопролетного здания tп должна быть равна расчетной температуре наружного воздуха tн, для механической вентиляции принимаем tп′ = tн + 1. Расчетная температура наружного воздуха для теплого периода года определяется параметром А, характеризующим среднесуточную температуру самого жаркого месяца года данного региона (СП 60.13330.2020 [4]). Для основных металлургических центров страны значение параметра А колеблется в пределах 15–28 °С, например: 15,2 °С – Норильск; 20,7 °С – Екатеринбург; 21 °С – Череповец; 22,5 °С – Красноярск; 24,4 °С – Липецк; 26,3 °С – Орск.

Температура воздуха рабочей зоны tр.з должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005–88 [2]. Для металлургических цехов, где выполняются в основном работы средней тяжести – категорий IIа и IIб (см. прил.  2) tр.з не должна превышать допустимые температуры на постоянных рабочих местах. Разность температур воздуха рабочей зоны и приточного воздуха Dtр.з = tр.з – tп можно определить из соотношений:

где q = Qя / V – удельные избытки теплоты в помещении;

V – объем помещения, который можно определить как произведение площади пола помещения на высоту h2 – отметку центра вытяжных аэрационных проемов (рис.  1.1).

По выбранной величине Dtр.з (избыточная температура) с учетом требований ГОСТ 12.1.005–88 определяют tр.з.

Температура воздуха, удаляемого механической вентиляцией, tу′, в расчетах принимается равной tр.з. Для аэрации tу определяется экспериментально или рассчитывается по формуле

tу =tп +Dtу,

8

где Dtу – избыточная температура воздуха, уходящего из верхней зоны помещения hв.з, причем hр.з < hв.з < h2.

Рис.  1.1. К расчету вентиляции однопролетного здания в теплый период года

Среднюю (по высоте помещения) температуру воздуха определяют как

Плотность воздуха при температурах tп, tв, tу вычисляют по формуле

Перепад давлений ∆р между местами входа и выхода аэрационного воздуха в помещении определяют по формуле

где q – ускорение свободного падения;

h1 – отметка центра приточных аэрационных проемов (см. рис.  1.1).

Необходимые аэрационные расходы по притоку и вытяжке находят из уравнений (1.1), (1.2).

9

Площади приточных Fп и вытяжных Fв аэрационных проемов определяются из следующих соотношений:

где mп, mв – коэффициенты расхода воздуха в приточных и вытяжных проемах соответственно;

Dрп, Dрв – перепады давлений соответственно в приточных и вытяжных проемах по отношению к атмосферному давлению внутри помещения р0, Па.

Коэффициент расхода воздуха m зависит от типа и конструкции створок и может определяться через коэффициент местного сопротивления x по формуле

В данном расчете коэффициенты расхода mп и mв определяются по табл.  1.1 и 1.2 в зависимости от их типа и угла открытия створок l.

Перепады давлений Dрп и Dрв в сумме составляют Dр (см. формулу (1.6)) и могут варьироваться в следующих пределах:

Dрп =(0,1 0,4)Dр; (1.9)

Dрв =(0,9 0,6)Dр.

Такое соотношение Dрп и Dрв должно обеспечить устойчивость работы аэрации и предотвратить «опрокидывание вытяжки». Считается, что работа аэрации устойчива при а = 1,2–1,3 и при условии

т.е. эквивалентная площадь приточных проемов должна быть на 20–30 % больше эквивалентной площади вытяжных проемов; в противном случае необходимо изменить углы открытия створок аэрационных проемов.

10