Задача №4

Определить время аварийного слива самотёком бензина БР-1, количество которого составляет 8 м³ из бака, наполненного на высоту 2,5 м, с помощью аварийной трубы диаметром 87 мм² в подземную ёмкость, если бак расположен на высоте 2,4 м от пола. Давление жидкости в баке и давление в аварийной ёмкости одинаковы.

Составьте эскиз аварийного слива жидкости (бензина) в случае пожара

Решение:

1. Объёмный расход жидкости, вытекающей через отверстие площадью S₀, м², при максимальном уровне жидкости, в зависимости от напора определяется по формуле:

g_max = a * S₀ * (2gh)^1/2 (м³/с),

где:

а - коэффициент расхода жидкости (a = 0,3);

S₀ - площадь сечения сливной трубы (по внутреннему диаметру), м²

h - начальная высота наполнения бака жидкостью, м;

g - ускорение свободного падения (g = 9,80665 м/с²)

g_max = 0,3 * 0,000087 * (2 * 9,80665 * 2,5)^1/2 = 0,0000261 * 7,002 = 0,000183 м³/с.

Объёмный расход жидкости, вытекающей через данное отверстие, при минимальном уровне жидкости, в зависимости от напора:

g_min = 0,3 * 0,000087 * (2 * 9,80665 * 0)^1/2 = 0 м³/с.

2. Время слива жидкости из сосуда, в зависимости от среднего расхода (g_ср), (без учёта длины сливной трубы) определяется по формуле:

t = V / g_ср (с),

t = 8 / 0,0000915 = 87432 с = 24,3 ч,

где:

V - объём сливаемой жидкости, м³;

g_ср - среднее значение расхода жидкости, которое можно определить по формуле:

g_ср = 0,5(g_max + g_min),

g_ср = 0,5 * (0,000183 + 0) = 0,0000915 м³/с.

где:

g_min, g_max – расход жидкости при крайних уровнях жидкости в баке.

3. Эскиз аварийного слива бензина в случае пожара:

Задача №5

Для безопасной эксплуатации оборудования с электромагнитными полями следует:

- рассчитать границу зон индукции и излучения;

- определить безопасное расстояние до источника излучения;

- вычислить напряжённость электрического и электромагнитного полей или плотность потока энергии на заданном расстоянии от источника и сравнить результат с нормативными данными;

- рассчитать толщину защитного экрана;

- выбрать средства индивидуальной защиты.

Мощность источника ЭПМ: 360 Вт;

Частота: 10⁹ Гц;

Направленность ЭПМ: 400;

Расстояние от рабочего места до источника: 4 м.

Решение сопроводить схемой с обозначением границ зон и указанием рабочего места.

В качестве материала использовать алюминий ( = 3,5410⁵ Ом^-1 см;  = 410^-9 Гн/см). 3. При выборе средств индивидуальной защиты учитывать мощность установки и длину волны источника.

Решение:

Рассчитаем границу зон индукции и излучения.

Радиус зоны индукции (ближней зоны) определяется по формуле:

,

где:

 - длина волны электромагнитного излучения.

Длина волны электромагнитного излучения  определяется по формуле:

,

где:

с - скорость света в вакууме (воздухе), (с = 3^.10⁸ м/с);

f - частота электромагнитного излучения, с^-1,

ε_r - относительная диэлектрическая постоянная (ε_r = 1);

µ_r - относительная магнитная постоянная (µ_r = 1);

Радиус зоны индукции (ближней зоны) равен:

Граница зоны индукции и излучения будет расположена на расстоянии 0,48 м от источника излучения. Ближняя зона будет расположена на расстоянии 0м < R < 0,48м от источника излучения. Дальняя зона излучения будет на расстоянии R > 0,48м от источника излучения. Поэтому, рабочее место, расположенное от источника ЭМП в 4-х метрах будет расположено в дальней зоне.

Рассчитаем безопасное расстояние до источника излучения.

В зоне индукции электромагнитная волна не сформирована, поэтому на человека действует независимо друг от друга напряжённость электрического и магнитного полей.

ПДУ электрического и магнитного полей при воздействии в течение всей смены составляет 500 В/м и 50 А/м соответственно. ПДУ напряжённости электрического и магнитного полей при продолжительности воздействия не более 2 часов за смену составляет 1000 В/м и 100 А/м.

Рассчитаем расстояния от установки, соответствующие Е_ПДУ и Н_ПДУ.

Так как электрическое поле оказывает на организм человека большее влияние, чем магнитное поле, то безопасное расстояние рассчитывается исходя из полученного значения Е_ПДУ.

Так как в условии задачи не указан тип источника ЭМП а также длина проводника, то дальнейшие расчёты проводим, приняв рабочее напряжение излучателя ЭМП равным промышленному напряжению 220 В. Напряжённость магнитного поля (Н) данной установки определим по закону полного тока:

,

где:

I – ток в проводнике (I = P / U), А;

P – мощность источника ЭМП, Вт;

U – напряжение, В;

G – направленность ЭМП;

R – расстояние от точки наблюдения, м.

По данной формуле определим R_min для Н_ПДУ:

Напряжённость электрического поля в соответствии с уравнением Поинтинга равна:

Е = 377 * Н (В/м)

Поэтому, данная формула R_min для Е_ПДУ будет иметь вид:

Так как R_min(Е_ПДУ) > R_min(Н_ПДУ), то расстояние, на котором напряжённость электрического и магнитного поля не превышает ПДУ и составляет R_min(Е_ПДУ) = 78,59 м. Поэтому, рабочее место располагается в пределах действия электрического поля, напряжённость которого превышает ПДУ.

Вычислим напряжённость электрического и электромагнитного полей на заданном расстоянии от источника:

По уравнению Поинтинга получим:

Е = 377 * 26,06 = 9824,62 (В/м)

Сравним полученный результат с нормативными данными.

Н = 26,06 А/м - не превышает Н_ПДУ = 50 А/м;

E = 9824,62 В/м - превышает максимально допустимое значение Е_ПДУ = 500 А/м.

Рассчитаем толщину защитного экрана.

Так как значения ПДУ превышаются только напряжённостью электрического поля, а значение напряжённости магнитного поля находится в пределах допустимых значений, то рабочее место необходимо экранировать от воздействия электрической составляющей ЭМП.

Эффективность экранирования электромагнитного излучения для рассчитываемого экрана:

L = 20 lg (E / Е_ПДУ) = 20 lg (9824,62 / 500) = 25,87 (дБ)

Результирующее поле очень быстро убывает в экране, проникая в него на незначительную величину δ, которая определяется по формуле.

где:

Ѡ - угловая частота поля (), Гц;

µ – магнитная проницаемость (для алюминия: µ = 4^.10^-9 Гн/см = 4^.10^-7 Гн/м);

γ – электрическая проводимость (для алюминия: 3,54^.10⁵ Ом^-1/см = 3,54^.10⁷ См/м).

Следовательно, для снижения напряжённости электрического поля на рабочем месте до уровня ПДУ, рабочее место необходимо экранировать листами алюминия толщиной 0,488 м. Для исключения отражения электромагнитных волн, пол рабочего места следует застелить резиновым ковром, поглощающими излучение.

Выберем средства защиты для работы с промышленными установками.

Для защиты работников от электрического поля низкой частоты, создаваемого работающими установками, применяется экранирующий костюм. В комплект костюма должны входить: металлическая или пластиковая металлизированная каска, перчатки из проводящей ткани, специальная обувь. Для защиты глаз сотрудников используются защитные очки типа З5-80 (ГОСТ 12.4.013-75). Обращённая к глазу поверхность стёкол должна быть покрыта бесцветной прозрачной плёнкой диоксида олова, ослабляющей электромагнитную энергию до 30 дБ при светопропускании не ниже 75%.

Все составляющие костюма должны быть соединены между собой проводниками для обеспечения надёжной электрической связи с целью предотвращения проникновения излучения сквозь ткань костюма, сам костюм должен быть обязательно подключён к заземляющему устройству.