Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие-1

1.4.2.  Расчет вентиляции с учетом ветра

Расчет смешанной вентиляции с учетом ветрового напора является по существу продолжением предыдущего расчета. Поэтому будем использовать исходные данные и методику расчета, изложенные в п.  1.4.1.

Исходные данные. В дополнение к исходным данным п.  1.4.1. (см. табл.  1.4) для расчета используются следующие параметры (табл.  1.5):

–– скоростьветраv,м/с,(направлениепоказанонарис.  1.1);

–– аэродинамические коэффициенты приточных (K1 и K4) и вытяжных (K2 и K3) проемов.

21

Последовательность расчета.

Цель – рассчитать изменения площади приточных DFп и вытяжных DFв проемов (или изменения углов открытия Da1 и Da2 створок) для сохранения аэрационных расходов приточного Gп и удаляемого Gу воздуха, рассчитанных без ветрового напора. После проведения расчетов по п.  1.4.1 выполним следующие вычисления.

1.  Определим давление р1′ и р4′ на отметке h1 середины приточных проемов при наличии ветра с учетом уравнений (1.15):

p1′ =Dp +0,5(K1 −K2 )rпv2; p4′ =Dp +0,5(K4 −K3 )rпv2,

где v, K1, …, K4 заданы в табл.  1.5, остальные параметры определены в п.  1.4.1.

2.  Определим новое значение давления внутри помещения р0′. Для этого запишем уравнение (1.1) баланса воздушных потоков в помещении:

Обозначим дебаланс механической вентиляции Gп′ – Gу′ = DGм.

В соответствии с принятой симметрией: F1′ = F4′, F2′ = F3′;

m1 = m4 = mп, m2 = m3 = mв.

При сохранении аэрационных расходов приточного и удаляемого воздуха без учета ветра и при его учете из уравнений (1.7), принимая во внимание условия симметрии и равенство нулю значений р2′ и р3′, получаем

Gу =2F2′mв 2rв p0′ .

Подставляем эти выражения в формулу (1.16) и делим обе части полученного уравнения на величину аэрационной вытяжки Gу. Тогда с учетом условия «не опрокидывания вытяжки» (1.10) получаем выражение для определения р0′:

22

это выражение можно записать в виде

р1′ − р0′ +р4′ − р0′ =bр0′ .

Решить данное уравнение можно методом подбора или, преобразовав его к виду

b2 (b2 +4)(p0′ )2 −2b2 (p1′ + p4′ )p0 +(p1′ + p4′ )2 =0,

решить квадратное уравнение, при этом необходимо выполнение условия р4′ > р0′ > 0.

3.  Из уравнений (1.17) определим F1′ и F2′ и, удваивая эти значения, получим общие площади приточных Fп′ и вытяжных Fв′ проемов. Проверив условие (1.10), находим, как изменились площади проемов (DFп и DFв) при воздействии ветра.

4.  Аналогичный результат может быть достигнут без изменения площади сечения аэрационных проемов путем прикрытия створок аэрационных проемов, т.е. при увеличении коэффициентов местного сопротивления x; при этом, естественно, уменьшаются коэффициенты расхода m. Из уравнений (1.7) определим mп и mв, затем, используя данные табл.  1.1 и 1.2, найдем l′1 и l′2 – углы открытия створок при воздействии ветра.

5.  Необходимо выполнить поясняющий рисунок и сделать выводы.

1.5.  Методика расчета вытяжного зонта

Вытяжные зонты используются при механической, реже – естественной вытяжке. Часто зонты устанавливаются на довольно большом расстоянии от источника тепло- и газовы-

23

делений (h > 1,5 м). Для этих зонтов (рис.  1.3) характерно, что между источником вредных выделений (1), находящемся на основании (2), и приемником (3) есть незащищенное от воздействия внешней среды пространство, в которое подтекает окружающий воздух.

Целью расчета является определение расхода воздуха L, скорости движения подтекаемого окружающего воздуха w и необходимых для удаления с помощью зонта вредных выделений, а также определение мощности N электродвигателя вентилятора механической вытяжки.

Исходные данные для расчета (табл.  1.6):

–– размеры источника выделения вредностей в плане (длина а и ширина b, м, или диаметр d, м);

–– температура поверхности источника tп, °С;

–– температура окружающего источник воздуха tв, °С;

–– выделяющееся вредное вещество;

–– коэффициент полезного действия вентилятора hв и передачи hп.

Рис.  1.3. Схема вентиляции источника тепло- и газовыделений

24

h – расстояние от поверхности тепловыделений до устья зонта, выбираемое из соотношения

2.  Эквивалентный диаметр теплового факела у устья зонта dZ = 0,45Z0,88 позволяет определить площадь зонта Fз = dZ2 как квадрата, в который вписана окружность диаметром dZ, а так-

же эквивалентный радиус зонта rз = dZπ.

3.  Определим площадь поверхности, через которую к тепловой струе подтекает окружающий воздух, – так называемую площадь расчетного сечения зонта Fр. Площадь этой поверхности равна площади боковой поверхности усеченного конуса с радиусом основания rз и радиусом сечения r = 0,5dэ (высота конуса Z, сечение – на расстоянии h от основания). Тогда

4.  Скорость по оси восходящей тепловой струи на расстоянии Z от полюса vZ, м/с, т.е. осевая скорость у устья зонта, определяется по формуле

vZ =0,051 3Q ,

Z0,29

где Q = a(tп – tв)F – конвективный тепловой поток струи, Вт, здесь a =3,254tп −tв – коэффициент теплопередачи конвекцией, Вт/(м2°С);

F – площадь источника в плане, м2.

5.  Средняя скорость в плоскости приемного сечения зонта vc зависит от скорости vZ и угла раскрытия зонта a:

26

Зависимость коэффициента h от угла раскрытия зонта a представлена на рис.  1.4. При максимальном a = 120 град – минимальная металлоемкость зонта, но и vc – мала; при a = 60 град коэффициент h = 1.

Pиc.  1.4. Зависимость коэффициента η от угла раскрытия зонта

6.  Расход воздуха через плоскость приемного сечения зонта Lз = Fзvс, м/с, равен расходу воздуха через расчетное сече-

ние Lр = Fpw.

Тогдаскоростьдвижениявоздухаврасчетномсечениизонта

w =vc FFз . (1.21)

p

7.  Сравним минимально допустимую скорость в расчетном сечении wд (рис.  1.5) для определенного в исходных данных вредного вещества (см. ПДК вредного вещества в прил.  2) с рассчитанным значением w.

Если w < wд, то рекомендуется реализовать одну или две из трех операций:

а)  уменьшить угол раскрытия зонта; для этого с меньшим значением α повторить пункты 5–6 расчета;

б)  сделать укрытие зонта с одной (рис.  1.6), двух или трех сторон, при этом площадь Fр уменьшится на четверть, половину, три четверти соответственно; при условии, что средняя

27

скорость в устье зонта останется неизменной; новую скорость w′ определить по формуле (1.21);

в)  уменьшить высоту подвеса зонта h; для этого необходимо повторить расчет (за исключением определения Q) с новым значением h′, выбранным с учетом соотношения (1.18).

Рис.  1.5. Зависимость wд от ПДК вредного вещества

Рис.  1.6. Схема укрытия зонта

28

8.  По уточненному (при необходимости) значению скорости vc′ определяем расход воздуха L′ = vс′Fз и по формуле Н = (1,9–2,0)L2 находим давление Н, Па, развиваемое вентилятором. Мощность N, кВт, потребляемую электродвигателем вентилятора, рассчитываем по формуле

N =10−5 HL. hвhп

9.  Необходимо выполнить рисунок, поясняющий расчеты, и сделать выводы.

29

ЗАДАНИЕ  2. Анализ условий труда

2.1.  Вводная часть

Условия труда – совокупность факторов производственной среды и трудового процесса, оказывающих влияние на работоспособность и здоровье работника.

При функционировании производственного процесса могут проявляться потенциально опасные и вредные факторы, в результате воздействия которых возможно возникновение несчастных случаев либо заболеваний.

Воздействие на работающего опасного производственного фактора приводит к травме, воздействие вредного производственного фактора – к заболеванию.

Опасные и вредные производственные факторы классифицируются в соответствии с ГОСТ 12.0.003–2015 [5].

Анализ условий труда имеет основное значение для разработки мероприятий, обеспечивающих защиту работающих от опасных и вредных производственных факторов.

Исследование операций технологического процесса позволяет выявить эти факторы. На основании пооперационного анализа и выявления потенциально опасных и вредных производственных факторов делают вывод о состоянии условий труда; при отсутствии их – условия благоприятные; в пределах нормативных значений – допустимые; выше нормативных значений – вредные и опасные.

Анализ опасных и вредных производственных факторов проводят в той последовательности, в которой запроектирован или осуществляется технологический процесс или экспериментальная часть научного исследования. Так, для основных цехов черной и цветной металлургии пооперационный анализ опасных и вредных производственных факторов следует представить при выполнении операций разгрузки поступающих в цех различных материалов, их подготовки и транспортировки для переработки; загрузки материалов в плавильные или нагревательные печи; ведения процессов плавки и выпуска (выгрузки); обслуживания агрегатов и их ремонта; транспорти-

30