Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. В 2-х частях. Ч.2. Общие сведения. Учебное пособие
.pdf
ской Федерации об охране труда лежит Конституция Российской
Федерации и ТК Российской Федерации. В Конституции отражены
основные общие положения охраны труда, нормы, обеспечивающие права работников на охрану труда, обязанности работодателя
по обеспечению безопасных условий, финансирование мероприятий
по улучшению условий и охраны труда, государственный надзор
и контроль за соблюдением трудового законодательства, расследование и учет несчастных случаев на производстве и др. В ТК РФ
определены основные направления государственной политики в области охраны труда, конкретизированы права работников на труд,
отвечающий требованиям безопасности и гигиены и закреплены
гарантии этих прав, предусмотрены государственные нормативные
требования охраны труда и т.д. Следующими по значимости можно считать Законы и постановления Совета Федерации, Государственной Думы, Правительства Российской Федерации, решения
и постановления отраслевых федеральных органов исполнительной власти, а также нормативно-техническую документацию. Нормативная документация определяет требования к условиям труда
(к уровню вредных производственных факторов). Нормативно-техническая документация обеспечивает защиту работающих от действия опасных и (или) вредных факторов, определяет требования
к производственному оборудованию и производственным помещениям, к организации и проведению технологических процессов, созданию и применению средств защиты. Требования нормативной и
нормативно-технической до кументации должны учитываться как
на этапе эксплуата ции сооружений, оборудования, средств защиты
и прове дения технологических процессов, так и на этапе их проектирования. Нормативная документация представлена нормами и
правилами Минздрава Россиии и Госстандарта. Нормативно-техническая документация включает различные правила, нормы, инструкции, стандарты. Система стандартов безопасности труда (ССБТ)
– комплекс взаи мосвязанных стандартов, содержащих требования,
нормы и правила, направленные на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Основными задачами стандартизации являются: определение
еди ной системы показателей необходимого уровня надежности
в зависимо сти от назначения машин, механизмов, оборудования,
станков и условий их применения; установление единых терминов и
обозначений в облас ти безопасности труда, создание системы стан-
111
дартов безопасности труда. Иерархия нормативных правовых актов
Льготы и компенсации за вредные условия труда
Санитарно-бытовое и медицинское обслуживание
Обеспечение работников индивидуальными
Требования безопасности к производственному
Организационно-методическое обслуживание
Требования безопасности к зданиям, помещениям
Нормы и требования по видам опасных и вредных
ф
р
Требования к средствам защиты работников на
р
Требования безопасности к производственным
р
ц
по охране труда представлена рис. 5.1.
Конституция РФ
Гражданский кодекс РФ (части I и II),
Трудовой кодекс РФ
Законы и постановления Совета Федерации,
Государственной Думы, Правительства Российской
федерации, решения и постановления отраслевых
федеральных органов исполнительной власти
Нормативно-техническая документация
(ССБТ, нормы, инструкции)
ов
Труд женщин и подростков
Разделы требований безопасности в стандартах и технических условиях на материалы, вещества, технологические
рабочих
средствами защиты
процессы
акто
оборудованию
ессам
о
п
оизводстве
п
Рис. 5.1. Структура законодательной и нормативной
документации по охране труда
и сооружениям
112
6. ВЕНТИЛЯЦИЯ КАК СРЕДСТВО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
Воздух для дыхания человека должен быть чистым, соответствующим определенным гигиеническим требованиям и физическим параметрам.
Важность воздуха, как средства обеспечения безопасности очевидна, поскольку определяется следующими общеизвестными обстоятельствами: без пищи человек способен обходиться несколько недель
и после этого выжить, без воды человек может обойтись несколько
дней, а вот без кислорода жизнь прекращается уже через несколько
минут. Человек на поверхности земли постоянно находится в воздушной атмосфере, поэтому оказаться совсем без воздуха он, как правило, за исключением отдельных экстремальных ситуаций, не может.
Но очень часто человек оказывается в воздушной атмосфере, по разным причинам непригодной для дыхания. И вероятность попадания
в такие условия для человека в техносфере увеличивается.
В результате различных видов деятельности и естественных (природных) процессов в воздух могут поступать в избыточных количествах тепло, влага, газы, пары и пыль, отрицательно сказывающиеся
на здоровье и самочувствии человека. В результате некоторых, прежде всего производственных процессов, в воздух попадают опасные
и вредные вещества. Несоблюдение гигиенических норм по составу и параметрам воздушной атмосферы может вызывать отравления
(в том числе и смертельные), снижение производительности труда,
ощущение дискомфорта как в производственных, так и в бытовых условиях. Некоторые пары, газы и аэрозоли образуют с воздухом взрывоопасные смеси, могущие при наличии источ ника воспламенения
приводить к взрывам и пожарам с тяжелыми последствиями.
Для поддержания нормального состояния воздушной среды,
удовлетворяющего условиям безопасности и физиологическим потребностям человека, используются различные организационные и
технологические решения, позволяющие уменьшить количество поступающих в воздух вредных и опасных примесей (укрытия, замкнутые системы, новые технологические процессы). Но основным
средством нормализации воздушной среды до настоящего времени
остается вентиляция.
Вентиляция представляет собой организованный воздухообмен,
при котором загрязненный воздух (содержащий вредные и опасные
113
примеси) удаляется, а взамен подается чистый, иногда специально
подготовленный воздух. Основным источником свежего воздуха является атмосфера. Загрязненный воздух в конечном счете также попадает в атмосферу, но благодаря огромному объему воздушной атмосферы, происходящим в ней процессам перемешивания и самоочищения,
состав атмосферного воздуха поддерживается достаточно чистым. Но
в условиях техносферы из-за значительных загрязнений атмосферного воздуха поддержание его достаточной чистоты становится все более сложной глобальной проблемой.
Выделяют искусственную и естественную вентиляцию. Искус-
ственная (механическая) вентиляция создается с использованием
специальных технических устройств – источников тяги (вентиляторов) и воздуховодов. Естественная вентиляция вызывается естественными природными силами вследствие действия ветрового напора, изменения плотности воздуха из-за изменения его температуры,
влажности, химического состава.
Отечественные ученые еще со времен М.В. Ломоносова (1711–
1765), написавшего научный труд «О вольном движении воздуха,
в рудниках примеченном», уделяют внимание проблемам вентиляции.
Их работы составляют значительную часть мирового опыта в области
вентиляции производственных зданий. Достаточно сказать, что монография В.В. Батурина «Основы промышленной вентиляции» около
10 раз переиздавалась на Западе, и нет ни одной значительной работы, в которой отсутствовала бы ссылка на эту книгу. Эта работа вошла
в десятитомную серию монографий ученых мира, посвященных проблемам вентиляции (издана в Великобритании). Хорошо известны работы С.Е. Бутакова, М.И. Гримитлина, П.А. Каменева, Г.А. Максимова,
В.М. Эльтермана и других авторов, в которых заложены физические
основы и инженерные решения задач вентиляции. Проблемам рудничной вентиляции посвящены труды А.А. Скочинского, В.Б. Комарова,
И.И. Медведева, К.3. Ушакова и других отечественных ученых.
Вентиляция является также весьма энергоемким процессом. Вентиляторные установки потребляют до 8% электроэнергии, расходуемой в стране.
Необходимо отметить, что вентиляция не только специальный
предмет, но и часть общей культуры инженера любого профиля. Без
знания теоретических основ вентиляции и смежных с ней научных
дисциплин, понимания их значения для обеспечения безопасности
труда и быта человека, умения ее практического обеспечения в ре-
114
альных условиях невозможно достичь высокой производительности
труда работников, эффективной и экономной работы всего технологического процесса, комфортных условий жизнедеятельности.
6.1. Состав и физические свойства воздуха
Рабочим телом вентиляции является воздух. Под воздухом понимается естественная смесь газов, составляющая атмосферу Земли.
Атмосфера имеет высоту около 100 км и четко выраженное слоистое
строение по вертикали. Неравномерность нагревания атмосферных
масс способствует общей циркуляции атмосферы. Изучением процессов и закономерностей состояния и параметров воздуха в атмосфере
занимается метеорология, обеспечивающая необходимыми данными
решение задач вентиляции.
В приземном слое состав воздушной среды может изменяться по
сравнению с естественным за счет различных примесей природного и
искусственного происхождения.
Химический состав сухого атмосферного воздуха приведен
в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Состав сухого атмосферного воздуха
Вещество
Азот N
Кислород О
Аргон Аг 0,93 1,285 40
Углекислый газ СО
Водород Н
Гелий Не 0,0005 6,908 · 10
Неон Ne 0,0018 1,243· 10
Озон О
Криптон Кг 0,0001 2,901 · 10
Ксенон Хе 0,000008 3,620 · 10
Радон Rn 6·10
Воздух – смесь газов 100 100 28,98
Химическое
обозначение
2
2
2
2
з
Концентрация
% об. % масс.
78,08 75,514 28
20,95 23,156 32
0,03 0,043 44
0,00005 0,00124 2
0,000001 1,658·10
–18
4,600 ·
-17
10
Молекулярная масса,
г/моль
-5
-3
-6
-4
-5
4
20
48
84
131
222
Чистый атмосферный воздух поддерживается естественными процессами самоочищения и наблюдается вдали от объектов техносферы, например над поверхностью океанов.
115
Наиболее важная переменная составляющая атмосферы – водяной
пар. Основными физическими свойствами влажного воздуха и его
характеристиками, которые оказывают влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей является температура, влажность,
скорость движения, атмосферное давление, плотность.
Температура воздуха
Температура атмосферного воздуха может изменяться в широких
пределах ±(60...70) °С. Оптимальные и допустимые показатели температуры воздуха в рабочей зоне установлены гигиеническими нормативами в диапазоне 13...26 °С для холодного (ХПГ) и теплого периода года (ТПГ). Холодный сезон характеризуется среднесуточной
температурой наружного воздуха менее +10 °С, теплый – +10 °С и
выше.
Температура воздуха измеряется в градусах Цельсия (°С) или по
абсолютной шкале Кельвина (К) с помощью термометров различной
конструкции. Стандартной температурой воздуха в промышленной
вентиляции принята температура t = 20 °С или Т = 293 К. Между
ними существует следующая зависимость T(К) = 273 + t.
Влажность воздуха
Увлажнение воздуха происходит при испарении воды, имеющей
химический состав H
O. При этом образуется газ с такой же хими-
2
ческой формулой, т.е. H2O. Увеличение его концентрации в воздухе
может происходить только до значения парциального давления насыщенного водяного пара p
. Эта величина зависит только от тем-
s max
пературы воздуха и c ee увеличением возрастает по зависимости,
близкой к квадратичной [2]. При возникновении условий, когда парциальное давление водяного пара ps превышает давление насыщения
p
, происходит конденсация газа «водяной пар» в собственно пар,
s max
который наблюдается в виде тумана. Туман представляет собой взвешенные в воздухе мельчайшие капли воды. Газ «водяной пар» прозрачен и невидим, а пар (туман) легко заметен. При конденсации газа
в пар происходит уменьшение массы газа в газообразной смеси. Переход H2O из газообразного в парообразное состояние и в обратном
направлении в природе происходит постоянно. Облака представляют
собой области атмосферы, в которых произошла конденсация водяного пара с образованием тумана. Исчезновение облаков свидетель-
116
ствует о переходе сконденсированного водяного пара (тумана) в газообразное состояние. Поскольку газ H
O является более легким, чем
2
воздух (смесь газов), увлажнение воздуха приводит к уменьшению
плотности воздуха, что вызывает соответствующие эффекты и атмосферные явления.
Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.
Абсолютная влажность – количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 м
3
влажного воздуха. Воздух, содержащий предельное при данной температуре количество водяного пара, называется
насыщенным. Значения абсолютной влажности насыщенного воздуха в зависимости от температуры приводятся в психрометрических
таблицах.
Под относительной влажностью воздуха понимается отношение
количества водяных паров, содержащихся в некотором объеме воздуха p
, к их мак симально возможному содержанию при данной темпе-
s
ратуре p
(t) в этом же объеме φ = ps/p
s max
(t). Относительная влаж-
s max
ность оценивается в процентах или долях еди ницы. За стандартную
относительную влажность воздуха принята величина 0,5 (50%). Величина относительной влажности воздуха может изменяться от 5...10
до 100%. В помещениях в рабочей зоне нормируемая величина относительной влажности колеблется в пределах 40...75%.
Измерение (определение) влажности воздуха производится психрометрами, гигрометрами и другими приборами.
Скорость движения воздуха
В процессах турбулентного перемешивания воздушных масс
в проветриваемом помещении скорость движения воздуха имеет
определяющее значение. Движение от дельных объемов воздуха происходит в разных направлениях. Направление вектора скорости в потоке может изменяться в широком диапазоне. В помещениях направление воздушных потоков задается при выборе схем проветривания.
В воздухопроводах, как правило, воздушные потоки движутся параллельно продольной оси каналов.
Нормируемые значения скорости движения воздуха и в рабочей
зоне помещений изменяются в пределах 0,1...0,5 м/с.
Для измерения скорости движения воздуха применяются анемометры, термоанемометры, кататермометры, воздухомерные трубки
в комплекте с микроманометрами.
117
Атмосферное давление
о
оо
T
P
PT
ρ
=
ρ
Это давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы давление
равно весу вышележащего столба воздуха. Следовательно, с высотой
давление убывает. Атмосферное, или барометрическое давление, измеряется барометрами.
Давление, создаваемое в воздухопроводах с помощью вентиляторов, измеряется микроманометрами, соединенными с воздухомерными трубками и другими приборами.
В системе СИ давление измеряется в Паскалях (Па) (Ньютон на
2
квадратный метр – Н/м
). На практике применяются и другие единицы: миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), атмосфера (атм), атмосфера техническая (ат), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.) и др.
Ниже приведены соотношения между указанными величинами:
2
1 Па ≈ 0,1 мм вод. ст. = 0,1 кгс/м
1 мм вод. ст. ≈ 10 Па = 1 кгс/м
;
2
;
1 мм рт. ст. = 133,3 Па = 13,6 кгс/м;
760 мм рт. ст.≈101325 Па ≈ 0,1 МПа = 1 ат =10333 мм вод. ст. ≈
1,0333 ат;
2
1 ат = 98066 Па = 1 кгс/см
За стандартное значение давления принято давление Р
= 10400 мм вод. ст.
=
о
760 мм рт. ст.
Плотность воздуха
Плотность воздуха ρ (масса единицы объема воздуха) зависит от
давления, температуры и влажности и является важнейшей его характеристикой. Плотность ρ определяется в кг/м
3
. При стандартных значениях атмосферного давления Ро = 760 мм рт. ст., температуре воздуха То = 293 К и относительной влажности 0,5 стандартная плотность
воздуха ρ0 ~ 1,2 кг/м3.
Соотношение между стандартными ρ0, Po, To и фактическими (из-
меренными) параметрами (р, Р, Т) имеет вид:
,
где Р –давление, мм рт. ст.; Т – температура, К.
118
Приближенные выражения для определения плотности воздуха,
P
T
0
353
T
ρ=
P
LL
T
кг/м, пригодные для практического использования при упрощенных
расчетах:
0,465 ;
ρ=
.
Для приведения измеренных расходов воздуха L
, м3/с, к стан-
изм
дартному значению Lct можно пользоваться следующей приближенной формулой:
0,38
≈ .
ст изм
Воздух характеризуется также влаго- и теплосодержанием (эн-
тальпией).
Влагосодержание – это количество водяного пара, приходящегося
на 1 кг сухой части воздуха.
Теплосодержание (энтальпия) – это количество тепловой энергии,
заключенной в 1 кг массы.
Энтальпия влажного воздуха при произвольной температуре со-
стоит из энтальпии сухой части воздуха и энтальпии водяного пара.
I–d диаграмма влажного воздуха и процессы
изменения его состояния
В 1918 г. известный русский ученый профессор Л.К. Рамзин
(1887–1948 ) составил I- dдиаграмму, широко используемую в расчетах вентиляции, кондиционирования воздуха, его осушки и других процессах, связанных с изменением состояния влажного воздуха.
В I-d диаграмме графически связаны все параметры, определяющие
тепловлажностное состояние воздуха: температура t, °С; влагосодержание d, г/кг, относительная влажность φ (%; энтальпия I, кДж/кг.
В современных зарубежных изданиях приводятся аналогичные диаграммы с другими названиями.
По различным причинам в чистом (свежем) атмосферном воздухе
могут появляться вещества, условно делящиеся на вредные и опас-
6.2 . Вредные и опасные примеси
в воздушной среде
119
ные. Вредные вещества вызывают общие и профессиональные заболевания и отравления, а опасные могут приводить к взрывам, пожарам и травмам различной тяжести и другим последствиям.
К вредным и опасным веществам (явлениям, процессам) в воздушной среде относятся: избыточная теплота; избыточные пары воды (избыточная влажность); пыль (токсическая, нетоксическая, радиоактивная); различные газы и пары.
Избыточная теплота
Такой теплотой называют разность суммарных теплопоступлений
и суммарных теплопотерь. Избытки теплоты измеряют в Вт, кДж/ч
(ккал/ч).
В производственных помещениях источники, выделяющие теплоту, чрезвычайно разнообразны. За расчетное количество теплоты, которое должно учитываться при определении воздухообмена, принимается общее количество теплоты, выделяемое одновременно всеми
источниками. Из этого количества следует вычесть потери теплоты
внешними ограждениями и изделиями, удаляемыми из помещения
в нагретом состоянии.
Наиболее надежным путем установления расчетного количества
теплоты является экспериментальное определение теплового баланса
помещения при установившемся тепловом состоянии помещения.
Теплота от источников поступает в помещение конвекцией и лучеиспусканием. Теплота, повышающая температуру воздуха в помещении, называется явной. Теплота, поступающая в воздух в виде паров,
называется скрытой, так как, увеличивая энтальпию воздуха, она не
изменяет его температуру.
В некоторых случаях оказывается достаточным составление баланса только по явной теплоте. В помещениях с активными влагообменными процессами необходимо составление баланса по полной
теплоте, т.е. с учетом скрытой теплоты, которая содержит водяные
пары, поступающие в воздух помещения.
Приведем некоторые примеры, связанные с тепловыделением.
Общие тепловыделения человека во внешнюю среду колеблются
от 100 до 300 Вт, в зависимости от тяжести выполненной работы и
температуры воздуха.
Количество теплоты (тепловая мощность), Вт, поступающей от
оборудования, находят по формуле
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]