Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность технологических процессов. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Е. В. Гаевая, Е. В. Захарова, С. С. Тарасова, В. З. Бурлаенко
БЕЗОПАСНОСТЬ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Учебное пособие
Тюмень
ТИУ
2020
УДК 502
ББК 20.18
Б 40
Рецензенты:
доктор технических наук,
профессор кафедры техносферной безопасности
ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»
О. В. Ударцева;
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности
ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет
им. И. И. Ползунова» А. А. Мельберт
Б 40
Безопасность техно
бие
/ Н. В. Гаевая, Е. В. Захарова, С. С. Тарасова, В. З. Бурлаен-
ко. – Тюмень : ТИУ, 2020. – 104 с. – Текст : непосредственный.
ISBN 978-5-9961-2260-8
Учебное пособие содержит необходимую теоретическую, методическую и практическую основу для проведения практических
занятий и организации самостоятельной работы. Учебное пособие
предназначено для бакалавриата направлений подготовки 08.03.01
«Строительство», 20.03.01 «Техносферная безопасность», 21.03.01
«Нефтегазовое дело» и магистратуры по направлению подготовки
21.04.01 «Нефтегазовое дело» всех форм обучения.
В пособии представлены основные методики расчетов системы
аспирации, устройств, обеспечивающих защиту от шума и вибрации:
звукоизолирующего экрана, звукоизолирующей стены с дверью, виброизолирующих оснований, электробезопасность: защитного заземления и зануления, систем обеспечения комфортных условий труда:
воздушно-тепловой завесы и производственного освещения.
логических процессов : учебное посо-
ISBN 978-5-9961-2260-8
© Федеральное государственное
бюджетное образовательное
учреждение высшего
«Тюменский индустриальный
университет», 2020
2
образования
УДК 504.
ББК 20.18
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 4
1.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ .............................................................................. 5
ЗАДАНИЕ 1. Аэродинамический расчет аспирационной системы ............... 5
ЗАДАНИЕ 2. Расчет акустического экрана .................................................... 15
ЗАДАНИЕ 3. Расчет звукопоглощающей облицовки ................................... 17
ЗАДАНИЕ 4. Расчёт и подбор звукоизолирующей стены с дверью ........... 22
ЗАДАНИЕ 5. Расчет виброизолирующих оснований ................................... 27
ЗАДАНИЕ 6. Расчет защитного заземления оборудования ......................... 33
ЗАДАНИЕ 7. Защитное зануление .................................................................. 39
ЗАДАНИЕ 8. Расчет воздушно-тепловой завесы .......................................... 45
ЗАДАНИЕ 9. Расчет искусственного освещения производственных
помещений ......................................................................................................... 50
ЗАДАНИЕ 10.Определение размеров зон заражения при авариях на ХОО и
транспорте ..........................................................................................................
55
ЗАДАНИЕ 11. Безопасность труда на строительной площадке ................. 62
ЗАДАНИЕ 12. Безопасность технологических процессов ........................... 73
ЗАДАНИЕ 13. Расчет величины риска и времени ожидаемого появления
признаков заболевания вибрационной болезнью у работников .................. 81
Задание 14.Определение величины риска сокращения продолжительности
жизни от воздействия радиоактивного загрязнения ...................................... 83
Задание 15. Оценка риска загрязнения атмосферы и рассеивание
выбросов ............................................................................................................. 85
2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ............................... 89
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................... 100
3
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день условием устойчивого функционирования
предприятий и опасных объектов является обеспечение безопасности
объектов и технологических процессов. Проблемы обеспечения безопасности работников на предприятии или опасном производственном объекте связанны со спецификой технологических процессов и организации
производства.
Характерной особенностью современного производства является
применение на одном предприятии, объекте, в цехе, а часто и на производственной площадк
е разных технологических процессов, сложных по своей
физико-химической основе, реализуемых на современном высокопроизводительном оборудовании с использованием широкой номенклатуры технологических материалов. При этом современному производству свойственна смена технологий, обновление оборудования, внедрение новых процессов и материалов, которые часто недостаточно изучены с точки зрения
негативных послед
ствий их применения.
Большинство предприятий широко применяют высокотоксичные,
легковоспламеняющиеся вещества, технологические процессы зачастую
сопровождаются значительными уровнями шума, вибрации, ультра- и инфразвука, жёсткими и стабильными параметрами микроклимата, большинство операций производится в условиях высокого зрительного напряжения, запылённости и загазованности.
В то же время на предприятиях используются высокомеханизированное и автоматическое оборудование, оснащенное электронновычислит
ельной техникой, поточно-механизированные линии, роботы и
манипуляторы с программным управлением и другие современные станки
и оборудование. В связи с этим увеличивается потенциальная опасность
возникновения травмоопасных ситуаций, степень риска возникновения
профессионального заболевания, существенного воздействия условий труда на состояние здоровья работающих [1].
В данном учебном пособии представлены краткие теоретические
сведения, методики расчета системы аспира
ции, устройств, обеспечивающих защиту от шума и вибрации: звукоизолирующего экрана, звукоизолирующей стены с дверью, виброизолирующих оснований, электробезопасность: защитного заземления и зануления, систем обеспечения комфортных условий труда: воздушно-тепловой завесы и производственного
освещения.
4
1. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ЗАДАНИЕ 1. Аэродинамический расчет аспирационной системы
В ходе технологических процессов нередко образуется и выделяется
большое количество пыли с превышением предельно допустимой концентрации ее в воздухе. Пыль относится к числу химических негативных факторов [14,15].
Основными профессиональными заболеваниями, связанными с воздействием пыли, являются пневмокониоз (заболевание легких, характеризующееся развитием фиброзных изменений), бронхит, аллергия, астма, дерматит, экзема, раздраж
ение и зуд кожи, конъюнктивит, другие заболевания, обусловленные общетоксическим действием пыли. В зависимости от
вещества, из которого состоит пыль, она может оказывать также канцерогенное, мутагенное воздействие, влиять на репродуктивную функцию
[5].
В производстве строительных материалов наиболее распространенными видами пневмокониоза являются силикоз и силикатоз. Силикоз обусловлен воздействием пыли, содержащей свободный диоксид кремния.
Силикатоз вызывают соли кремниевой кислоты. Наличие в составе пыли
соединений шестивалентного хрома или асбеста может вызывать аллергические реакции и приводить к возникновению онкологических заболеваний. Пыль стекловолокна оказывает раздражающее действие на верхние
дыхательные пути, слизи
стую оболочку глаз и кожу.
В связи с этим проблема снижения содержания пыли в воздухе производственных помещений является чрезвычайно актуальной. Одним из
способов предотвращения попадания пыли в воздушную среду является
устройство систем аспирации. Аспирация – это локализация и удаление
запыленного воздуха или промышленных газов из очагов интенсивного
пылевыделения.
Задание на проектирование: выполнить аэродинамический расчет
емы аспирации от двух мест перегрузки сыпучих материалов.
сист
Расчетная часть должна содержать следующие разделы [46]:
1. Аэродинамический расчет воздуховодов аспирационной системы
(АС):
1.1. Разбивка аспирационной системы на участки. Выбор главной ма-
гистрали.
1.2. Расчет параметров аспирируемого воздуха.
1.3. Расчет участков воздуховодов.
2. Выбор и расчет пылеулав
ливающего аппарата. Определение кон-
центрации пыли в воздухе на выходе в атмосферу.
3. Расчет и выбор побудителя тяги.
Исходные данные для выполнения расчета задаются согласно табл. 1.1.
5
Таблица 1.1
Форма представления исходных данных
Расход
воздуха,
м3/ч
Q1 Q2 l1 l2 l3 l4
1700 800 15 4 15 5 ЦН-11 20 2 0,45 30 2600
Примечание. Условные обозначения: Q1, Q2 – объем воздуха, аспирируемого от местных отсосов; l1 ... l4 – длина участков АС; Сн – концентрация пыли на входе в циклонный пылеуловитель; dпм – медианный (средний) диаметр частиц пыли; lgσч – дисперсия
распределения частиц пыли по размеру; ρп – плотность пыли.
Длина воздухо-
водов, м
Тип
циклона
Температура
воздуха,
0
С
Характеристика пыли
Сн,
г/м3
lgσч
dпм,
мкм
ρ
,
п
кг/м3
1. Аэродинамический расчет воздуховодов
Цель аэродинамического расчета – определение полных потерь давления в воздуховодах аспирационной системы.
Исходными данными для расчета являются расходы аспирируемого
воздуха, которые подбирают с учетом свойств и количества транспортируемого материала и конструктивных особенностей аспирационного
укрытия, и расчетная схема АС (рис. 1.1). Длину воздуховодов и схему аспирационной системы определяют, исходя из плана цеха или участка.
1.1. Выбор главной магистрали
В начале расч
ета всю систему воздуховодов разбивают на участки.
Расчетным участком называется та часть расчетной схемы АС, которая
имеет постоянными как пропускаемый воздух, так и диаметр воздуховода.
Далее на схеме АС выделяют магистрали, по которым воздух уда-
ляется на выброс от местных отсосов. Количест
во магистралей будет равно количеству местных отсосов, а главной из них считается самая протяженная или самая нагруженная (несущая максимальный расход воздуха),
если магистрали одинаковы по длине.
Каждому расчетному участку присваивают порядковый номер. Порядковые номера участков проставляют последовательно от начала главной магистрали до ее конца, а зат
ем – номера параллельно подключенных
к ней участков (рис. 1.1).
6
и
с
Д
о
р
ю
П
к
м
Д
0
и
а
о
м
е
о
и
о
з
т
а
е
м
а
е
а
к
в
и
о
у
,
э
й
а
и
о
ф
в
в
ж
о
н
ц
–
Т
и
в
г
с
ы
т
н
+
т
н
е
и
с
о
у
о
у
ф
о
о
р
ы
о
о
м
я
м
а
–
Р
1.2.Ра
плотн
темпе
деля
тичес
где ρ0
t – те
с. 1.1 Акс
отсоса
четпарам
ля вып
сть и д
атура к
щим их
лотнос
их расче
– плотно
ператур
инамич
нометрич
и: I и II 1-
троваспи
лнения
намичес
торого я
начения.
ь аспир
тов точн
сть возд
воздуха
ский ко
ская схем
4 – участк
рируемог
эродина
ий коэф
ляется
руемого
стью мо
в
ха при н
0С .
ффицие
а аспирац
газоходо
воздуха
мическо
ициент
нашем
воздуха,
ет быть
рмальн
т вязкос
онной сис
; 5 – цикл
о расчет
вязкости
лучае ос
, кг/м3,
в
определ
х услов
и µ, Па·
емы с дв
н; 6 – вен
АС не
аспирир
овным
с достат
на по ф
ях, ρ0 = 1
:
мя местн
тилятор
бходим
емого в
акторо
чной дл
рмуле:
,293 кг/
ми
знать
здуха,
, опре-
прак-
(1.1)
3
;
где µ
услов
лютн
– дина
ях, µ0 =
я темпер
ически
17,3∙10
тура воз
коэффи
-6
Па·с; С
духа, К,
С
ТС
иент вя
конста
= (273
Т
3/2,
зкости в
та Сатер
t).
здуха п
енда, С
и норм
=124; Т
(1.2)
льных
абсо-
7
1.3.Расчет участков воздуховодов
Полные потери давления в воздуховодах АС будут складываться из
потерь давления в участках, составляющих главную магистраль, так как
они соединены последовательно.
Расчет участков, составляющих главную магистраль, ведется поочередно и осуществляется следующим образом:
Задаются скоростью движения воздуха . При этом необходимо
помнить, что для предотвращения залегания пыли, выделяющейся в производстве строительных материалов, скорость не может быть менее 15 м/с
на участках до пылеуловителя и должна со
ставлять 12…15м/с после него.
При расчете воздуховодов необходимо стремиться к тому, чтобы
скорость воздуха по мере движения к пылеуловителю и от него несколько
увеличивалась. Однако надо помнить, что высокие скорости требуют
больших потерь давления, т.е. эн
ергозатрат, поэтому не рекомендуется ис-
пользовать скорости более 25 м/с.
Определяют расчетный диаметр воздуховода d, мм:
∙
где Q – объем воздуха, м
3
/ч, определяемый по расчетной схеме АС.
∙∙
(1.3)
Например, на рис. 1.1 расходы воздуха составляют: для участка 1 – Q
3
= 1700 м
/ч, 2, 3 – Q =1700 + 800 = 2500 м3/ч; 4 – Q = 800 м3/ч.
Исходя из полученного значения d, принимают стандартный диаметр
трубопровода из приведенного ниже ряда.
Нормируемые диаметры воздуховодов из листовой стали, мм: 100,
125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 325, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710,
800, 900, 1000.
При этом необходимо помнить, что увеличение диаметра влечет за
собой снижение скорости.
Уточняют скорость движения воздуха , м/с:
∙
∙∙
, (1.4)
Определяют динамическое давление Р
в∙
Р
д
, Па:
Д
, (1.5)
Вычисляют потери давления на трение по длине участка Р
∙
, (1.6)
Д
где l – длина расчетного участка, м; d – диаметр воздуховода, м.
Для этого сначала рассчитывают число Рейнольдса Rе:
8
, Па:
l
∙∙
В
, (1.7)
а затем коэффициент трения λ:
0,11
0,25
, (1.8)
где ∆ – шероховатость стенок воздуховода, ∆=0,1 мм; d – диаметр воздуховода, мм.
Определяют потери давления на местных сопротивлениях Р
Р
= Σ·Р
м
, (1.9)
Д
, Па:
м
где Σ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном
участке. Виды местных сопротивлений определяются по схеме, а их ориентировочные значения даны в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Ориентировочные значения коэффициентов местных сопротивлений
Вид местного сопротивления Коэффициент
Вход в пылеприемную воронку 0,2
Пылеприемная воронка (местный отсос) 0,15
Отводы (повороты под углом):
90 град 0,4
45 град 0,2
Тройники:
на проход 0,3
на ответвление под углом 45 град 0,2
Вход:
в циклон 0,5
в вентилятор 0,15
Выход:
из циклона 0,2
из вентилятора 0,1
Выброс в атмосферу 1
Рассчитывают потери давления Р, Па, на участке:
= Рl + Рм, (1.10)
Р
1..3
После завершения расчета всех участков, составляющих главную магистраль, определяют полные потери давления в воздуховодах АС как
сумму потерь давления в данных участках. Например, для схемы на рис.
1.1 это будут участки 1-2-3. Тогда для данных условий:
= P1 + P2 + Р3 , (1.11)
Р
с
Анализ расчета воздуховодов главной магистрали показывает, что
задаваемая скорость движения воздуха в значительной степени обусловливает величину возникающих в них потерь давления.
9
При расчете участков, подключенных параллельно к главной магистрали (рис.1.1, участок 4), потери давления в них должны быть равны
потерям давления в той части главной магистрали, которая идет от местного отсоса до точки подключения к ней параллельного участка. Данные потери давления называют располагаемым давлением Р
для параллельно
р
подключенного участка. Например, применительно к схеме на рис. 1.1
располагаемое давление Р
для участка 4 равно потерям давления на
р
участке 1 .
Расчет участков, подключенных параллельно к главной магистрали,
осуществляется следующим образом:
Задаются стандартным диаметром воздуховода d, и вычисляют скорость движения воздуха на участке и, используя зависимость (1.4).
Используя выражения (1.5)...(1.10), определяют потери давления на
участке Р.
Потери давления на участке должны соответствовать располагаемому давлению, несоответствие не должно превышат
ь 10 %.
В случае, если данное условие не соблюдается, необходимо повторить все предыдущие расчеты, изменяя скорости движения воздуха на
участках главной магистрали, что влечет за собой изменение располагаемых давлений для параллельных ветвей. Если и это не позволяет сбалансировать давление участков, то допускается как исключение применение нестандартного диаметра.
Результаты аэродинамического расчета воздуховодов сводятся в та
б-
лицу, образец которой приведен ниже табл. 1.3.
Таблица 1.3
Результаты аэродинамического расчета воздуховодов
№
уч.
Q,
3
м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
/ч
l,
м
,
м/с
Р
д
Па
,
Р
,
l
Па
Σ
Р
м
Па
,
Р,
Па
Давление
в маги-
страли, Па
Откло-
нение от
Р
,%
Р
Графы 1...3 заполняются по исходным данным и схеме АС, графы
4…9 – по данным расчета. В графу 10 вносится давление в конце участков,
составляющих главную магистраль, которое складывается из полных потерь давления на данном участке плюс потери в предшествующих ветвях.
Например, в строку участка 1 вносятся потери давления на данном участке; в строку 2 – сумма потерь на участках 1 и 2; в строку 3 – сумма потерь
на участк
ах 1,2 и 3. Так как участок 3 является последним в главной магистрали, то значение, проставленное в графе 10, представляет собой полные
потери давления воздуховодов АС Р
. Графа 11 заполняется только для
с
участков, которые подключены параллельно к главной магистрали.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]