Лабораторная работа № 1

«Исследование эффективности производственного освещения»

Цель работы – ознакомление с принципами нормирования, методами определения эффективности и расчета производственного освещения, а также приобретение навыков измерения и исследования освещенности на рабочем месте с учетом оценки влияния отраженного света и положения рабочей поверхности.

1. Общие сведения

Нормальные условия работы в производственных помещениях могут быть обеспечены лишь при правильно спроектированном и достаточном освещении рабочих мест, проходов, проездов. Во всех производственных помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работы в дневное время следует предусматривать естественное освещение как наиболее экономичное и совершенное с точки зрения санитарно-гигиенических требований. В производственных условиях естественное освещение на рабочих поверхностях создается диффузным светом части небосвода, видимого через светопроем, и светом, отраженным от внутренних поверхностей и от противостоящих зданий. При этом различают три системы естественного освещения: боковое, верхнее и комбинированное. К количественным показателям относятся:

- световой поток (Ф, лм);

- сила света (I, кд);

- освещенность (Е, лк);

- коэффициент отражения (р);

- яркость (В, кд/).

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности с учетом характера зрительных работ, системы освещения, районы расположения зданий на территории России, ориентации здания относительно сторон света определяется по формуле

где – табличное значение ;= 1,5

–коэффициент светового климата мы взяли в соответствии с нормами для Пензенской области; = 0,9

Расчет естественного освещения в основном сводится к определению коэффициента естественной освещенности, при боковом освещении, по формуле

где - геометрический коэффициент естественной освещенности при боковом освещении;

- геометрический КЕО в расчетной точке от противостоящего здания, т.к. у нас его нет, он равен 0;

R – коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания;

- общий коэффициент светопропускания;

–коэффициент влияния отраженного света от стен и потолка при боковом освещении;

–коэффициент запаса; берется от 1,2÷1,5.

При расчете учитывается общий коэффициент светопропускания

где - соответственно, коэффициенты, учитывающие потери света в материале остекления, переплетах светопроемов, в несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах, в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями.

Геометрические коэффициенты естественной освещенности определяются методом А.М. Данилюка. Метод заключается в следующем: полусферу небосвода условно разбивают на 10 тыс. участков равной световой активности и определяют, какое количество участков небосвода видно из расчетной точки помещения через световой проем, т.е. графически определяют, какая часть светового потока от всей полусферы небосвода непосредственно попадает в данную точку.

Геометрическое значение КЕО в данной точке по методу Данилюка определяется по формуле

где – число лучей графика I, проходящего через светопроем на поперечном разрезе помещения;

–число лучей графика II, проходящих через светопроем на плане помещения.

Площадь световых проемов (окон) при боковом освещении можно определить по формуле

где – площадь окон и фонарей,;

–площадь пола, ;

–нормированное значение КЕО;

–световая характеристика окна и фонаря;

–коэффициент запаса;

- общий коэффициент светопропускания;

–коэффициент влияния отраженного от стен и потолка света при боковом освещении;

–коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями.

2. Расчетная часть

В данной лабораторной работе мы используем боковое освещение. Оно осуществляется через окна в наружных стенах здания или светопрозрачные ограждающие конструкции.

Средневзвешенный коэффициент отражения потолка, стен и пола = 0,5.

Требуемый уровень освещения рабочих мест определяется степенью точности зрительных работ (средней точности).

Определяем геометрическое значение КЕО в данной точке по методу Данилюка. В нашем случае = 11;= 54

q = 0,58 (из таблицы)

= 1,4

r = 3,8 (из таблицы)

= 0,8; =0,6;=0,8;=1;=1 (из таблицы)

Рассчитаем естественное освещение

Вывод: мы ознакомились с принципами нормирования и расчета производственного освещения и приобрели навыки измерения и исследования освещенности на месте с учетом оценки влияния отраженного света и положения рабочей поверхности. Нормированное значение коэффициента естественной освещенности равно 1,35%, расчетное значение 1,57%, что соответствует требованиям СНиП 23-05-95.

Лабораторная работа № 2

«Исследование эффективности искусственного освещения»

2.1 Общие сведения

Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен, и в помещениях, где он отсутствует.

Различают две системы искусственного освещения: общее и комбинированное, когда к общему добавляют местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение только местного освещения запрещается.

Для искусственного освещения применяют электрические лампы накаливания, люминесцентные лампы, ртутные лампы высокого давления, натриевые, металлогалогенные, ксеноновые и др.

Расчет производится по формуле

где – световой поток одной лампы, лм;

–наименьшая, нормируемая освещенность, лк;

k – коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников;

–площадь помещения;

N – число светильников;

Z –коэффициент неравномерности освещения, отношение освещенности к максимальной (1,1÷1,2);

η – коэффициент использования светового потока, который характеризует отношение потока, подающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, находится в зависимости от величины индекса помещений (i) и коэффициента отражения потолка и стен (р);

n – количество ламп в светильнике.

Индекс помещения находится по формуле

i = АВ/[(А+В)];

где – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

А, В – длина и ширина помещения, м;

Высота расположения светильника над освещаемой поверхностью

= Н – –;

где Н – общая высота помещения, м;

–высота от потолка до нижней части светильника, м;

- высота от пола до освещаемой поверхности, м.

2.2 Расчет искусственного освещения

Определяем количество светильников из условия наивыгоднейшего расположения их, затем по полученному потоку подбираем из таблицы ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток. Выбираем способ размещения светильников, который может быть симметричным или локализованным.

=300лк (из таблицы);

k=1,4;

=252;

N =25;

Z =1,1;

n =2.

η =0,7 (берется из таблицы с учетом того, что =70,=50, ρ=30);

Н = 6 м;

= 0,5 м;

= 0,8 м

= 6 - 0,5 – 0,8 = 4,7 м

А=18 м; В= 14 м; =4,7 м

Затем находим отклонение светового потока (расхождение допускается в пределах от -10 до +20%), если расхождение больше указанных пределов, то нужно изменить количество светильников в помещении и снова рассчитать световой поток и освещенность.

= 2900 лм; тип лампы ЛДЦ-65-4

Вывод: из расчетов видно, что отклонение светового потока в данном случае равно 12 %, что входит в допустимый диапазон расхождений от -10 до +20%, следовательно, система искусственного освещения спроектирована правильно и отвечает требованиям стандартов.

Лабораторная работа № 3

«Проектирование и расчет системы механической вентиляции».

Цель работы – ознакомиться со способами организации воздухообмена в производственных помещениях, спроектировать и рассчитать систему местной вытяжной вентиляции, изучить основные принципы нормирования метеорологических условий в производственных помещениях.

3.1 Общие сведения

Для обеспечения чистоты воздуха в производственных помещениях предусматривается общеобменная механическая и местная вытяжная вентиляция.

Вентиляция – это организованный воздухообмен в помещениях. В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция может быть естественной или механической.

Требуемый часовой объем отсасываемого воздуха в устройствах местной вытяжной вентиляции принимается в зависимости от характера и направления движения.

= 3600 ·F·V,

где F – площадь открытого сечения вытяжного устройства, ;

V – скорость всасываемого воздуха в проеме, зависящая от токсичности вещества, м/с.

Для расчетов иногда применяют метод кратности воздухообмена. В этом случае теплообмен L определяется по формуле

L = k·,

где – объем помещения, м;

k– кратность воздухообмена;

3.2 Проектирование и расчет системы механической вентиляции Расчетный участок – это воздуховод, по которому проходит одинаковый объем воздуха при одинаковой скорости.

= 14·18·6=1512;k=5

= 5· =5·1512= 7560/ч;

= / 2 = 7560 / 2 = 3780/ч;

Рассчитывается зонт.

Далее найдем объем воздуховодов на участках.

На 3 участке он будет равен объему всего отсасываемого воздуха, а на 1 и 2 участках он делится пополам, поэтому сечения воздуховодов на участках 1 и 2 будут одинаковыми, а на участке 3 – большим.

= (L / 2) / 3600 ·V; = L / 3600 · V;

= 10 м/с.

= (7560/2)/3600·10=0,105;

= 7560/3600·10=0,21.

Определим диаметр труб воздуховодов на участках, имеются в виду трубы круглого сечения:

где ,

=0,356=400мм ,

По таблице находим значение сопротивления для = 400;= 2,52 Па/м; для00,= 1,91 Па/м.

Далее проводим аэродинамический расчет сети.

На каждом участке воздуховода определяем потери напора воздуха Н по формуле

где – потери давления на трение, Па;

–потери давления в местных сопротивлениях i-го участка, Па;

R – сопротивление погонного метра воздуховода, Па/м;

l – длина участка воздуховода, м;

ε – коэффициент местного сопротивления фасонной части воздуховода (из таблицы);

ρ – плотность воздуха, кг/;

V – скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

п – число участков воздуховода.

= 8·2,52 +3,55·((·1,2)/2)=233,16 Па;

=2·2,52+1,7·((·1,2)/2)= 107,04 Па;

= 8·1,91+4,6·((·1,2)/2)= 291,28 Па;

Полная мощность будет равна сумме ++.

=233,16+107,04 +291,28=631,48 Па

Коэффициент местного сопротивления фасонной части воздуховода берем из таблицы для каждого участка и подставляем в таблицу. =1,2+1,2+1,15=3,55;

=1,2+0,5=1,7;

=1,2+1,2+2,2=4,6.

Номер участка	Объем отсасыв. воздуха, L, м 3 /ч	Длина участка, l, м	Диаметр воздухов. d, мм	Скорость воздуха в воздухов., V, м/с	Сопротивл. погонного метра воздуховода , R, Па/м	Потери давления на трещине, Нmр, Па	Сумма коэффиц. Местных сопротив л., ∑ε	Скорост ное давлени е, , Па	Потери давления местных сопротивл., Нмс, Па	Полные потери давления, Н, Па
1	3780	8	400	10	2,52	20,16	3,55	60	213	233,16
2	3780	2	400	10	2,52	7	1,7	60	100,04		107,04
3	7560	8	500	10	1,91	15,28	4,6	60	276		291,28
								Полная мощность 631,48×1,2=757,776

Определим установочную мощность электродвигателя по формуле

где L - количество очищаемого воздуха, м/ч;

Н – суммарное сопротивление воздуховодной сети, Па;

–КПД передачи;

–КПД вентилятора;

–коэффициент запаса для двигателя, берем из таблицы

Выбираем вентилятор Ц4-70 с номером 5. По характеристикам вентилятора подбираем соответствующий электродвигатель – АОЛ2-22-4 мощностью 1,5 кВт и частотой вращения 1420 об/мин.

Вывод: Мы спроектировали и рассчитали систему механической вентиляции; подобрали схему воздуховодов системы местной вытяжной вентиляции для производственного помещения; подобрали вентилятор и электродвигатель с высоким КПД и относительно высокой скоростью вращения.

Лабораторная работа № 4

«Исследование эффективности методов и средств защиты от шума на производстве»

Цель работы: изучить гигиенические нормы, ограничивающие шум; ознакомиться с методами расчета параметров шума и методами его снижения; ознакомиться с методами и средствами защиты от шума; получить практические навыки работы с шумоизмерительной аппаратурой, уяснить методику измерения и расчета параметров шума.

4.1 Общие сведения

Источниками шума являются колеблющиеся твердые, жидкие и газообразные тела. От них в окружающее пространство распространяются звуковые волны. Общий уровень звуковой мощности вентилятора определяется по формуле τ+25lgH+10lgQ, дБ; (1)

где τ – критерий шумности, дБ;

Н – полное давление, создаваемое вентилятором, Па;

Q – производительность вентилятора, .

Октавные уровни звуковой мощности вентиляторов определяются по формуле

=-∆+∆, дБ; (2)

где – общий уровень звуковой мощности вентилятора, дБ;

∆–поправка, учитывающая распределение звуковой мощности вентилятора по октавным полосам, дБ;

∆, – поправка, учитывающая влияние присоединения вентилятора к воздуховоду, дБ.

Снижение уровня звуковой мощности на пути распределения шума от источника до расчетной точки определяется по формуле

Т.к. источники шума (вентиляторы) расположены в здании, а расчетные точки на территории и шум распространяется по каналам и излучается в атмосферу через выходные отверстия, то ожидаемые уровни звукового давления определяются с учетом по формуле

=+, дБ; (4)

Где – снижение звуковой мощности при отражении звука от конца канала, дБ;

–снижение звуковой мощности в воздуховоде, дБ.

В том случае, когда источник шума и расчетной точки расположены на территории, ожидаемые уровни звукового давления рассчитываются по формуле

=-+10·lgФ-15lg-10·lgΩ-∆, дБ; (5)

где – октавные уровни звуковой мощности i-го источника, дБ;

–снижение октавного уровня звуковой мощности по пути распространения шума от источника до выходного отверстия, дБ;

Ф – фактор направленности источника шума, равен = 2;

r – расстояние от центра плоскости выходного отверстия до расчетной точки, м;

Ω - пространственный угол излучения, равен = 4 π;

∆–снижение уровня звуковой мощности на пути распространения шума от расчетной точки, дБ.

Требуемое снижение уровней звукового давления в расчетной точке от источника шума определяется по формуле

∆=L-, дБ; (6)

где , – допустимый уровень звукового давления для вентиляционных установок, равен = 35 дБ.

4.2 Расчетная часть

По формуле (1) найдем общий уровень мощности вентилятора ()

τ=15дБ;

Н=795,19 Па;

Q=7560/3600=2,1

15+25lg795,19+10lg2,1=90,73, дБ

Октавные уровни звуковой мощности вентиляторов ()

=9;

=1

= 90,73 – 9 + 1=82,73 дБ

Снижение уровня звуковой мощности ()

=6; =140

= 6·140/1000=0,84 дБ

Ожидаемые уровни звукового давления ()

=2; =0

= 2+0=2 дБ;

Ожидаемые уровни звукового давления ()

=82,73 дБ; =2 дБ; Ф=2;=140; Ω=4π;=0,84 дБ

=82,73 – 2 +10lg2 – 15lg140 – 10lg4π – 0,84=80,73+3-32,2-10,9-0,84=39,79 дБ

Снижение уровней звукового давления ()

=35 дБ;

= 39,79 – 35 = 4,79 дБ

Для снижения уровня звукового давления нам нужен глушитель ∆LG1.

Вывод: мы определили ожидаемые уровни звукового давления в расчетной точке на территории жилой застройки при работе вентиляционных установок предприятия, определили требуемое заглушение и подобрали глушитель шума.

Лабораторная работа № 5

«Расчет контурного защитного заземления»

Цель работы – рассчитать защитное заземление электроустановок.

5.1 Общие сведения

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического и технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления и заземления молниезащиты.

Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к нетоковедущим металлическим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением.

Располагаем защитное заземление на своем плане и определяем, какое расстояние от заземлителя до следующего заземлителя и какое количество стержневых заземлителей мы используем.

Заземлитель контурный, расстояние между заземлителями – 3 метра. Зная периметр своего контура, определяем ориентировочное количество заземлителей =24.

5.2 Расчетная часть

Определяем сопротивление одиночного заземлителя по формуле

где – сопротивление стержневого одиночного вертикального заземления, Ом;

–удельное сопротивление грунта; в нашем районе преобладает суглинок, поэтому =100 Ом·м;

–коэффициент сезонности для вертикальных заземлителей (из таблицы 6.2)=1,6;

–длина стержневого заземлителя=4 м;

–диаметр заземлителя=0,06 м;

–расстояние от поверхности земли до середины заземлителя;

Определяем сопротивление растеканию тока соединительной полосы по формуле

где – длина полосы, равна 68 м;

b – ширина полосы,=0,012 м;

–коэффициент сезонности горизонтального заземлителя=2,5;

h – глубина заложения полосы=0,8 м.

По формуле находим значение n, т.е. необходимое количество заземлителей

По формуле находим значение n, т.е. необходимое количество заземлителей:

где – коэффициент использования вертикальных электродов, по таблице он равен =0,71

Определим сопротивление контура заземления из стержневых заземлителей:

где – коэффициент использования горизонтального заземлителя, он равен 0,56.

Вывод: мы рассчитали контурное защитное заземление электроустановок, этим самым обезопасили человека от фактора поражением электрическим током на производстве. Такое расположение заземления подходит, т.к. сопротивление заземляющего устройства не превышает нормированного 4 Ом.

Лабораторная работа №6