8.3 Опис лабораторної установки

Функціональна схема лабораторної установки зображена на рис. 8.1. Установка імітує виділення вуглекислого газу, вологи і тепла у повітря виробничого приміщення, а також роботу вентиляційної системи. Камера 1, що виконана з прозорого скла, імітує виробниче приміщення. Шкідливі виділення з'являються з джерела 2 вогню (стеаринової свічки). Систему вентиляції імітує нагнітач 3 повітря. Стан повітряного середовища контролюється за допомогою вимірювальних приладів 4 і 5. Вимірник 4 – оптичний інтерферометр типу ШИ-10, вимірник 5 - електронний гігрометр-термометр типу НТ-3005.

1 - камера;

2 - джерело вогню;

3 - нагнітач повітря;

4 - вимірник концентрації СОтипу ШИ-10;

5 - вимірник відносної вологості і температури повітря типу НТ-3005.

Рис. 8.1 Функціональна схема лабораторної установки

8.4 Порядок виконання роботи і методичні вказівки до неї

В даній роботі виконуються фізичне і математичне моделювання.

8.4.1 Фізичне моделювання

1) Отримати у викладача номер варіанту вихідних даних (табл. 8.3);

Таблиця 8.3 Вихідні дані для фізичного моделювання

№ варіанту№ експериментуКількість свічок, що горять

Категорія роботи

Пора рокуПродуктивність нагнітача повітря, л/хв111Легка 1аХолодна-2-Те жТе ж131-//--//-1,5212Важка 3Тепла-2-Те жТе ж1,232-//--//-1,6311Середня 2бТепла-2-Те жТе ж1,131-//--//-1,5412Середня 2аХолодна-2-Те жТе ж132-//--//-1,6

2) Виконати експеримент №1 (джерело 2 вогню горить, нагнітач 3 не працює), для чого:

- зняти камеру 1 і провітрити її внутрішній об'єм;

- підпалити джерело 2 вогню;

- зміряти початкові значення концентрації СО, температуриТ і відносної вологості повітря ;

- отримані дані занести в табл. 8.4;

- закрити джерело 2 вогню камерою 1 і засікти час;

- виконати решту вимірювань через задані інтервали часу і заповнити табл. 8.4 (рядок С(О) не заповнювати);

- почекати, поки джерело 2 вогню погасне.

Таблиця 8.4 Результати експерименту № 1

Параметр повітряного середовищаЧас спостереження, с.0306090120150С (СО₂ ),%Т, ° Сφ, %С (О₂ ), %3) Виконати експеримент №2 (камера 1 загазована; джерело 2 вогню не горить; нагнітач 3 працює):

- зміряти початкові значення параметрів і занести в табл. 8.5;

- включити нагнітач 3 повітря і засікти час;

- виконати решту вимірювань і заповнити табл.8.5.

Таблиця 8.5 Результати експерименту № 2

Параметр повітряного середовищаЧас спостереження, хв.012369С (СО₂), %Т, ° Сφ, %4) Виконати експеримент № 3 (джерело 2 горить; нагнітач 3 працює):

- зняти камеру 1 і провітрити її внутрішній об'єм;

- підпалити джерело 2 вогню;

- зміряти початкові значення параметрів і занести їх в табл.8.6;

- включити нагнітач повітря 3 і засікти час;

- виконати решту вимірювань і заповнити табл. 8.6;

Таблиця 8.6 Результати експерименту № 3

Параметр повітряного середовищаЧас спостереження, хв.02468С (СО₂), %Т, ° Сφ, %

5) Вимкнути живлення нагнітача 3 і згасити джерело 2 вогню.

6) Розрахувати значення концентрації кисню С(О) за результатми експерименту №1 за допомогою формули (8.8) і занести в табл.8.4.

7) Побудувати графічну залежність всіх зміряних і розрахованих величин від часу спостереження.

8) На графіках температури і відносної вологості повітря вказати припустимі значення згідно з табл. 8.1.

8.4.2 Математичне моделювання

1) Отримати у викладача номер варіанту вихідних даних (табл. 8.7);

Таблиця 8.7 Вихідні дані для математичного моделювання

№ варіантуПочаткова концентрація шкідливої речовини С, мг/мІнтенсивність виділення J, мг/год.Продуктивність вентиляційної системи L, м/год.Об`єм приміщення V, м10,011540010020,021080020030,032060030040,0530600400

2) Отримати графічну залежність концентрації шкідливої речовини в повітрі виробничого приміщення від часу в течії 1 год. Моделювання виконати за допомогою рівняння (8.2) для наступних випадків:

- С₀, J, V - згідно з табл. 8.7; L = 0;

- С₀, L, V - згідно з табл. 8.7; J = 0;

- С₀, J, L, V - згідно з табл. 8.7.

Моделювання можна виконати в будь-якому стандартному середовищі (Mathcad, MatLab, Maple і ін.). На рис. 8.2 наведені приклади результатів моделювання в середовищі Mathcad за допомогою вбудованої функції odesolve [13] для другого (рис. 8.2 а) і третього (рис. 8.2 б) випадків.

а б

Рис. 8.2 Приклади результатів математичного моделювання в середовищі Mathcad

8.4.3 Аналіз результатів і висновки

1) проаналізувати отримані результати шляхом порівняння графічних

залежностей між собою і з нормативними значеннями. Переконатися у відповідності результатів фізичного моделювання і математичної моделі;

2) зробити висновки про шкідливість і небезпеку дослідженого повітряного середовища, ефективність загальнообмінної вентиляції і необхідні заходи безпеки.

8.5 Зміст звіту

Звіт повинен містити:

- мету робои;

- перелік устаткування та приладів;

- рис. 8.1;

- вихідні дані;

- таблиці 8.4, 8.5 і 8.6 з результатами вимірювань і розрахунків;

- графіки, отримані в результаті фізичного і математичного моделювання;

- висновки про шкідливість (небезпеку) дослідженого повітряного середовища і про необхідні заходи безпеки з якісним і кількісним аналізом отриманих результатів.