Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы обеспечения комфортных условий труда. Учебное пособие
.pdf
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Российский университет транспорта (МИИТ)»
Кафедра
«Управление безопасностью в техносфере»
Т.Н. Рогова, А.В. Волков, Д.В. Ершова
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА
Учебное пособие
для студентов по направлению подготовки
«Техносферная безопасность»
Москва - 2018
УДК 658
Р 59
Рогова Т.Н., Волков А.В., Ершова Д.В. Методы
обеспечения комфортных условий труда: Учебное пособие. –
М.: РУТ (МИИТ), 2018. – 108 с.
В учебном пособии приведен обзор существующих
методов расчета местной вытяжной вентиляции.
Рассматриваются расчеты вентиляционных систем,
основанные на закономерностях распространения
конвективных струй, приведены возможные способы забора
воздуха от источников выделений. Даны примеры расчета
аспирационных систем.
Учебное пособие предназначено для студентов по
направлениям подготовки «Техносферная безопасность»,
«Системы обеспечения движения поездов», «Подвижной
состав железных дорог, «Наземные транспортнотехнологические средства».
Учебное пособие может быть использовано при
подготовке раздела «Безопасность жизнедеятельности» в
дипломном проектировании.
Рецензенты:
1. Старший научный сотрудник лаборатории
моделирования атмосферного переноса ФГБУН Института
физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, к.т.н. А.В.
Матешева.
2. Доцент кафедры «Электропоезда и локомотивы»
ИТТСУ РУТ (МИИТ), к.т.н., доцент С.В. Володин.
© РУТ (МИИТ), 2018
Оглавление
Введение ......................................................................................... 4
1. Вредные выделения в воздушную среду ................................. 5
производственных помещений ..................................................... 5
2. Классификация систем вентиляции ......................................... 9
3. Методы расчета местной вытяжной системы вентиляции в
производственных помещениях ................................................. 15
4. Расчеты вентиляционных систем, основанные на
закономерностях распространения конвективных струй ........ 19
5. Теория турбулентности и турбулентной диффузии ............. 29
6. Примеры расчетов вентиляционных систем с учетом
турбулентности воздушных потоков ......................................... 35
7. Методики расчета вытяжных зонтов ..................................... 58
8. Примеры расчета и конструктивного устройства вытяжных
зонтов. ........................................................................................... 78
9. Эффективность устройств местной вытяжной вентиляции. 93
Заключение. ................................................................................ 106
Литература .................................................................................. 108
3
Введение
С развитием производственных процессов в различных
отраслях промышленности, в том числе и на
железнодорожном транспорте возросла опасность
возникновения острых и профессиональных заболеваний,
которая отрицательно влияет на производительность труда
работников. Это связано с значительными вредными
выделениями, загрязняющими воздушную среду в
производственных помещениях.
Для борьбы с вредными выделениями необходима
высокоэффективная вентиляция.
На современных промышленных предприятиях
используется общеобменная, местная вытяжная и приточная
вентиляция, кондиционирование воздуха и ряд других
мероприятий, направленных на оздоровление воздушной
среды и улучшение условий труда работников. Устройства
местной вытяжной вентиляции удаляют от сосредоточенных
источников вредные вещества и в большинстве случаев
являются основными средствами защиты воздушной среды на
промышленных предприятиях.
В основу эффективного режима работы местной
вытяжной вентиляции заложен принцип оптимального расчета
количества удаляемого воздуха.
В большинстве случаев при теплогазовыделениях
производительность местных отсосов и укрытий
рассчитывается по теплоизбыткам, без учета наличия газовой
составляющей. Борьба с газовыделениями является в этом
случае более ответственной, чем с теплом, поскольку
интенсивное удаление теплоизбытков в зимнее время,
например, на металлургических комбинатах в районах
Крайнего Севера может приводить к отрицательным
температурам на рабочих местах, а газовую составляющую
удалить полностью не удается.
4
Необходимость решения такого рода проблем,
встречающихся в инженерной практике, заставляет обращать
внимание на физическую сущность явлений, происходящих
при работе вентиляции.
Успешное осуществление эффективно действующей
вентиляции невозможно без знания закономерностей
распространения воздушных потоков в помещении.
Потоки воздуха, образующиеся при вентиляции
помещений, характеризуются высокой степенью
турбулентности, влияние которой на распределение
концентрации газовых примесей нельзя не учитывать.
В настоящее время все больше внимания уделяется
теоретическому изучению распространения газовой
составляющей путем турбулентной диффузии.
1. Вредные выделения в воздушную среду
производственных помещений
В большинстве случаев производственные процессы
сопровождаются выделением вредных веществ и теплоты в
производственные помещения, в связи, с чем изменяется
состав и состояние воздуха в них. Эти изменения могут
негативно влиять на самочувствие и здоровье работников, а
также снижать производительность труда.
Состояние воздушной среды в помещениях
характеризуется температурой, давлением, скоростью
движения воздуха, а состав его газовым содержанием,
влажностью и степенью запыленности.
Воздушная среда является важнейшим элементом условий
труда на производстве. Запыленность воздуха, загазованность,
излишняя влажность, высокая или низкая температура,
сквозняки оказывают вредное воздействие на организм
человека, вызывают снижение его работоспособности,
увеличение травматизма, общих и профессиональных
5
заболеваний. Поэтому необходимы меры, предупреждающие и
снижающие поступление в воздух производственных
помещений теплоты, вредных паров, газов и пыли.
Совокупность технологических мероприятий,
архитектурно-планировочных решений и санитарно-
технических устройств (рациональные системы вентиляции и
отопления, эффективная очистка вытяжного и приточного
воздуха) обеспечивает чистоту внутреннего и наружного
воздуха, благоприятную температуру, влажность и скорость
движения воздуха в производственных помещениях.
“Вредными” называют теплоту и примеси, содержание
которых в воздухе не удовлетворяет гигиеническим
требованиям. К вредным выделениям относятся избыточная
теплота, избыточные водяные пары - влага, вредные газы и
пары, пыль. В производственных помещениях перечисленные
вредные выделения чаще всего встречаются в различных
комбинациях между собой. Основными загрязняющими
воздушную среду веществами являются твердые частицы
(пыль, сажа, металлы) и газообразные вещества (окись
углерода, двуокись серы, окислы азота), которые образуются в
результате технологических процессов большинства
производств. Например, наличие конвективных
тепловыделений очень часто сопровождается выделением
газов, паров и мелкодисперсной пыли.
Наиболее важными компонентами с количественной точки
зрения загрязнения воздуха являются газообразные и
пылевидные продукты сгорания. Твердые частицы и жидкие
капельки имеют различные названия в зависимости от их
физической природы и дисперсности (табл.1.1). Частица
подразделяются в зависимости от их приблизительного
размера. Практически, опасными являются частицы менее 5
мкм, которые постоянно находятся во взвешенном состоянии и
проникают глубоко в легкие при дыхании.
6
Таблица 1.1 Распределение компонентов загрязнения
Компоненты загрязнения воздуха
Размер, мкм
Зола
Крупные частицы размером
более 76 мкм
Пыль
частицы размером менее 76 мкм
и более 1 мкм
Дым
твердые частицы размером
менее 1 мкм
Туман
жидкие частицы менее 10 мкм
воздуха, в зависимости от размера
Что касается сути этих образований, то все они являются
различными видами аэрозолей - аэродисперсных систем,
состоящих из твердых или жидких аэрозольных частиц
(дисперсной фазы), взвешенных в воздушной (дисперсной)
среде: пыль - аэрозоль с твердыми частицами
диспергационного происхождения, образующимися при
измельчении твердых пород; дым- аэрозоль с твердыми
частицами, образовавшимися в результате конденсации
пересыщенных паров (при плавке металлов, сварке, горении,
возгонке), а также в результате химических реакций, иногда
может содержать некоторое количество жидких аэрозольных
частиц; туман - аэрозоль с жидкими частицами,
образовавшимися в результате конденсации пересыщенных
паров жидкостей или при диспергировании жидкостей.
Иногда встречается несколько иное деление, принятое в
дисперсионном анализе. Так, пылью называется дисперсная
система с газообразной дисперсионной средой и твердой
дисперсной фазой, состоящая из частиц от
квазимолекулярного до макроскопического (несколько сот
микрон) размеров, обладающих свойством находиться во
взвешенном состоянии более или менее продолжительное
время; а аэрозолем - дисперсная система с газообразной
дисперсионной средой и твердой иди жидкой дисперсными
7
фазами, частицы которых могут неопределенно долгое время
находиться во взвешенном состоянии. Скорость оседания
частиц аэрозоля весьма незначительна. Наиболее тонкие
аэрозольные частицы по своим размерам приближаются к
наиболее крупным молекулам, а размеры наиболее крупных
достигают 0,1-1,0 мкм. Таким образом, данная классификация
основывается на том, что для крупных частиц взвешенное
состояние, по крайней мере, в покоящейся воздушной среде,
не является характерным.
В системах с наивысшей степенью дисперсности частицы
настолько малы, что испытывают влияние ударов молекул
газа, участвуют в броуновском движении. При этом они либо
оседают весьма медленно зигзагообразно, либо вовсе не
оседают, принимая участие в молекулярном движении воздуха
и диффундируя по всем направлениям.
Различные вредные выделения в зависимости от их
физических свойств по-разному распространяются в
относительно спокойной воздушной среде: крупная пыль
оседает под действием гравитационных сил; возгоны могут
двигаться за счет гравитации и конвективных потоков; газы
разносятся конвекцией и диффузией; теплота передается
конвекцией и лучеиспусканием; влага - конвекцией,
диффузией и под воздействием гравитации. Как видно,
конвективному переносу тепловыделений, паров, газов и
мелкодисперсной пыли принадлежит существенная, если не
решающая, роль в распространении вредных выделений по
производственному помещению.
Размеры наиболее мелких частиц аэрозольных
образований соизмеримы с размерами молекул, следовательно,
их движение и распространение в воздушной среде
сопоставимо с газовым. Соответственно, при расчете и
конструировании локализующих устройств с целью удаления
этих вредных выделений можно и нужно принимать во
внимание общие для их распространения закономерности.
8
Многие производственные процессы сопровождаются
выделением в воздух рабочих помещений вместе с теплотой
вредных газов и аэрозолей. В дальнейшем, все вредные
вещества, выделяющиеся в результате технологических
процессов, чьи размеры частиц, а, следовательно, движение и
распространение соизмеримы с молекулярными, будем
называть газами, а их совместное выделение с теплотой теплогазовыделениями.
2. Классификация систем вентиляции
Системы вентиляции обеспечивают поддержание
нормируемых метеорологических параметров в помещениях.
Большое разнообразие систем вентиляции обусловлено
различными назначениями помещений, характером
технологического процесса, видами вредных выделений,
выделяемых в окружающую среду. Системы вентиляции
можно классифицировать по некоторым признакам (рис.2.1):
1.По способу создания давления для перемещения
воздуха: с естественным и искусственным (механическим)
побуждением.
2.По назначению: приточные и вытяжные.
3.По зоне обслуживания: местные и общеобменные.
4.По конструктивному исполнению: канальные и
бесканальные.
9
Рисунок 2.1 – Классификация производственной
вентиляции
Естественная вентиляция
Перемещение воздуха в системах естественной
вентиляции происходит вследствие:
1) разности температур наружного воздуха и воздуха в
помещении (аэрация) ;
2) разности давлений «воздушного столба» между нижним
уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем –
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]