37

ВВЕДЕНИЕ

При подготовке специалистов высшей квалификации и изуче­нии ими дисциплины «Безопасность жизнедеятельности», действую­щими рабочи­ми программами предусматривается проведение лабора­торных работ, которые помогают студентам не только закрепить теоретические зна­ния, но и приобре­сти практический опыт работы с современными при­борами, методами иссле­дования, обработки и оценки эксперименталь­ных данных.

Студенты дневного и заочного факультетов всех специ­ально­стей вы­полняют лабораторные работы по дисциплине «БЖД» в объ­еме утвержденных программ и получают зачет.

В лабораториях кафедры студенты выполняют работы брига­дами (до 5 чел.). Очередность выполнения лабораторных работ указывается в маршрут­ном листе для каждой специальности, кото­рый вывешивают на доске объяв­лений кафедры. На первом занятии студенты под руководст­вом преподава­теля изучают инструкции по охране труда и расписыва­ются в журнале инструк­тажа студентов.

Затем преподаватель знакомит студентов с методикой машин­ного и без­машинного программированного контроля по лаборатор­ному практи­куму, с ла­бораториями, где будут выполняться лабо­раторные работы.

К последующим лабораторным занятиям студенты должны яв­ляться подготовленными к выполнению очередной работы (согласно маршрутно­му листу по специальности).

В процессе подготовки к лабораторным занятиям студенты должны изу­чить теоретические основы лабораторной работы, на­значение и принцип дей­ствия используемого оборудования и при­боров, методику проведения экспе­римента, методы обработки и анализа эксперимента­льных результатов.

Затем каждый студент подготавливает на листах формата А4 (210х297) протокол отчета по выполняемой лабораторной работе (форма протоколов приведена в данном практикуме лабораторных работ). Про­токол отчета оформляется с двух сторон листа.

В начале каждого лабораторного занятия преподаватель проверяет теоретические знания студентов по выполняемой лабо­раторной работе путем машинного программированного контроля. Для этого студенты садятся на со­ответствующие рабочие места в ауд. XT–203 и ХТ–205 и в течение 5 мин отвечают (по устрой­ству "Огонек - I") на пять воп­росов, поставленных в программи­рованном билете серии Д, (программа "Допуск"). Преподаватель со своего пульта проверяет ответы студен­тов и фиксирует в жур­нале соответствующую оценку (оценка дублирует­ся на устройстве, расположенном в левом верхнем углу аудиторной до­ски). При по­ложительной оценке студент допускается к вы­полнению ла­боратор­ной работы, а при неудовлетворительной - не допуска­ется, но он обязан приступить к защите лабораторных работ, которые им вы­пол­нены раньше. При повторной явке неподготовленным к лабора­торным за­нятиям студент также не допускается к выполнению ла­бораторной рабо­ты и направляется к заведующему кафедрой или лектору по данной специальнос­ти.

Работы, пропущенные студентом по уважительным причинам, отраба­тываются с другой группой или в дни, установленные ка­федрой, в эти дни до­пускаются к выполнению лабораторных работ студенты, ранее по­лучившие неудовлетворительные оценки по про­грамме "Допуск", при ус­ловии, если они получат при повторном допуске положительную оценку.

После проверки готовности к лабораторным занятиям сту­денты побри­гадно приступают к самостоятельному выполнению ла­бораторных работ.

Экспериментальные результаты исследований заносят в соот­ветству­ю­щие протоколы. Протоколы четко и аккуратно оформляются каждым сту­дентом с указанием всех выводов и рекомендаций. Пол­ностью оформлен­ный прото­кол предъявляется преподавателю, который при выполнении всех требований к протоколу ставит свою рос­пись. После этого студенту вы­дается программиро­ванный билет серии 3 (программа "Зачет"), на кото­рый он должен дать пись­менный ответ. При положительной оценке отве­та по данному би­лету лабора­торная работа считается защищенной с со­ответствую­щей оценкой (оценки по программированным билетам серии Д и 3 учитывают при контроле текущей успеваемости студента).

Настоящий практикум написан: доц. Б.С. Аксеновым (введение, работы № 1,2,5,6,10); проф. С.А. Бережным (работы № 6,7,10); доц. Е.А. Васильевой (работа № 8); доц. В.А. Мартемьяновым (работы № 5,9); доц. Н.С. Любимовой (работа № 10); проф. В.В. Романовым (работа № 1); доц. Ю.И. Седовым (работы № 4,9); ст.пр. А.Б. Волковым (ра­боты № 2,8), доц. Ю.И. Сорокиным (работа № 4); доц. Н.В.Стрельниковым (работы №3,7); И.Д.Резник (работа №1).

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В РАБОЧЕЙ

ЗОНЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Цель работы: ознакомиться с теоретическими основами нор­мирования микроклиматических факторов, освоить приборы, мето­дики измерения и оценку микроклиматических условий в рабочей зоне помещений.

1.Теоретическая часть

Микроклиматические условия производственной среды (темпе­ратура, влажность и скорость движения воздуха, тепловое излу­чение) определяют те­пловой обмен между организмом и средой и оказывают существенное влияние на самочувствие, работоспособ­ность и здоровье человека. Нарушения тепло­обмена, приводящие к охлаждению или перегреванию организма, усугубляют действие промышленных ядов, вибраций и других производственных вредно­стей. Все это предопределяет необходимость нормирования микро­климата и профилактики перегревания и переохлаждения.

Температурное постоянство внутренней среды организма (37 С) дос­тигается за счет терморегуляции – совокупности фи­зиологических процессов, определяющих уровни теплопродукции и теплоотдачи. Теплопродукция орга­низма (Q_МЕТ), или метаболизм создается за счет биологических процессов, ве­дущих к образова­нию тепла. Различают основной метаболизм или обмен, соз­давае­мый непрерывным функционированием внутренних органов, без уча­стия сознания, и мышечный, создаваемый в процессе физической работы. Интен­сивность первого из них составляет 70…90 Вт/ч в покое и практически не меня­ется при работе. Мышечный метабо­лизм в лежачем положении в покое отсут­ствует, появляется при переходе в вертикальное положение (20…25 Вт/ч) и резко увели­чивается при тяжелой работе – до 350 Вт/ч. Теплоотдача орга­низма обеспечивается за счет излучения (Q_РАД), конвекции (пере­дачи тепла по­токами воздуха, газа или жидкости Q_КОНВ), кондук­ции (проведения тепла через соприкасающиеся с телом человека предметы - Q_КОНД) и за счет испарения влаги с поверхности кожи человека (Q_ИСП). Определенная часть тепла идет на нагревание воздуха, поступающего в легкие, воды и пищи, поступающих в же­лудочно-кишечный тракт.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

.

При нулевом тепловом балансе обеспечивается постоянство темпера­туры организма, при отрицательном идет охлаждение, по­ложительном – пере­гревание. В неподвижном воздухе с темпера­турой +18 С и отсутствии контакта с нагретыми или холодными предметами за счет излучения отдается 45% те­пла, за счет кон­векции – 30% и за счет неощутимого испарения 25%.

Нормирование микроклимата проводят по комплексным показа­телям, учитывающим одновременное воздействие нескольких факто­ров (по Р2.2.013-94) или раздельно по каждому фактору ГОСТ 12.1.005-88. Разли­чают опти­мальные микроклиматические условия, т.е. не вызываю­щие напряжения сис­темы терморегуляции; допустимые, вызывающие ее напряжение, но не ухуд­шающие здоровья работающих, и перено­симые, которые обеспечивают выжи­вание человека и учитываются при аварийных ситуациях. Первым признаком теплового диском­форта в нагревающей среде будет увеличение испарения выше обычных 25…30 г/час (при очень высоких температурах потеря влаги мо­жет достигать 3…4 л/час), а в охлаждающей среде – по­явление «гусиной кожи» и озноба, усиливающих мышеч­ный метаболизм в 9…10 раз.

В ГОСТе 12.1.005-88 ССБТ приведены оптимальные и допусти­мые нормы температуры, влажности и скорости движения воздуха. Различные нормы для каждой категории тяжести работы учитывают изменения энергети­ческого обмена организма в зависимости от интенсивности выполняемого труда, которая составляет менее 139 и 140…170 Вт при легкой работе (соответ­ственно категории Iа, Iб), 175…232 и 233…290 Вт при работе средней тяжести (соот­ветственно категории IIа, IIб) и свыше 290 Вт при тяжелой ра­боте (катего­рия III). Нормы для холодного периода года (сред­несуточная температура на­ружного воздуха ниже +10 С) и теплого периода года (среднесуточная темпе­ратура наружного воздуха +10 С и выше) учитывают сезонные измене­ния энергетиче­ского обмена и вид одежды человека. В ГОСТе приведены так же допустимые нормы для непостоянных рабочих мест, на которых ра­ботаю­щий находится менее 50% смены или менее 2 часов непрерыв­ной работы.

Радиационная температура в ГОСТ 12.1.005-88 не нормиру­ется. Однако она учитывается специальными нормами для помеще­ний с избытками явной теплоты (23 Дж/м­­­³ с и более), прежде всего той, которая поступает от нагретых поверхностей оборудо­вания, материалов и т.д.

Более точная оценка микроклиматических условий с учетом радиацион­ной температуры приведена в Р2.2.013-94; именно такая оценка предусмот­рена для определения класса условий труда по эмпирическому интегральному показателю WBGT-индексу, отражаю­щему сочетанное влияние температуры, влажности и скорости движе­ния воздуха и теплового излучения на теплообмен с окружающей средой. При этом учитываются те же 5 категорий тяжести ра­боты (Iа, Iб, IIа, IIб и III), и те же холодный и теплый пе­риоды года. Для оптимальных и допустимых условий летом может быть использован ГОСТ 12.1.005-88. Для холодного периода года в Р.2.2.013-94 даны нормы для тем­ператур, ниже указанных в ГОСТе. Для открытых территорий и холодных по­мещений в такой же период года даны критерии оценки с учетом одежды с со­ответствующей теплоизоляцией. Кроме того в Р.2.2.013-94 предусмотрен еще один критерий оценки условий труда – величина теплового излу­чения превы­шающая 1200 Вт/м², при которой условия расценива­ются как вредные и опас­ные вне зависимости от величины WBGT-индекса.

Исследование микроклимата производственных помещений включает измерение микроклиматических факторов, оценку их со­ответствия требова­ниям ГОСТ 12.1.005-88 и Р.2.2.013-94, а так же в случаи необходимости – вы­бор обоснованных технических ре­шений по нормализации микроклиматичес­ких условий. Измерению подлежат температура, влажность и скорость движе­ния воздуха в рабочей зоне, а так же температура шарового термометра. При­боры и методы измерения тем­пературы воздуха не должны иметь погреш­ность более  0,5 °С и при измерении влажности воздуха – более  5% при продолжительности измерений не более 5 мин. Если в местах измерения имеются источ­ники инфракрасного излучения, то погрешность приборов не должна превышать  17%. Погрешность приборов и методов измерения подвижности воздуха не должна превышать  0,1 м/с.

Температуру воздуха измеряют в зонах пребывания человека на 2 уров­нях ­– на высоте 20 и 150 см от пола и на расстоянии 1,5…2 м от наружных стен и отопительных приборов. Измери­тельный прибор должен быть защищен от лучистого тепла. Темпе­ратуру возду­ха измеряют жидкостными (ртутными и спиртовыми) и электрическими термометрами. Последние менее инерционны, по­зволяют проводить дистанционный контроль микроклиматических условий, но требуют систе­матической калибровки. Для определе­ния температурных пе­репадов в течение смены на практике ис­пользуют максимальные и минималь­ные ртутные термометры. Дина­мику температуры воздуха исследуют с по­мо­щью суточных и не­дельных термографов. Число замеров температу­ры воз­духа на кон­кретных рабочих местах выбирают таким образом, чтобы получить полное представление об ее изменениях в течение суток при трехсменной ра­боте, в течение 16 и 8 часов при двух- и одно­сменной работе. При стабильных температурных условиях за­меры делают через каждые 4 часа.

Различаются следующие виды влажности воздуха:

• абсолютная, которая выражается величиной парциального дав­ления, создаваемого водяными парами (единица измере­ния - Па) или мас­сой водяных паров в единице объема (единица измерения - г/м³);

• максимальная, т.е. наибольшее количество водяных паров, ко­торое может содержаться в воздухе при данных темпера­туре и давле­нии;

• относительная, представляющая собой отношение абсолют­ной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Измерения влажности воздуха проводят с помощью психромет­ров Авгу­ста и Ассмана, электрических гигрометров и влагомеров, суточных и недель­ных гигрографов. В психрометрах имеются по два тер­мометра с ртутным или спиртовым резервуаром, один из которых обернут кусочком гигроскопичной влажной ткани. Из-за испарения воды температура мокрого термометра по сравнению с температурой сухого термометра будет тем ниже, чем меньше во­дяных паров содер­жится в воздухе помещения. Психрометр Ассмана более точен, так как в нем обеспечивается равномерный и одина­ковый поток воздуха у ртутных резервуаров, а сами резервуары надежно защищены от лучистого тепла. По показаниям сухого и влажного термометров с помощью расчетов на­ходят абсолютную влажность воздуха, которую затем ис­пользуют для опреде­ления относительной влажности. Для оперативно­го определения относи­тель­ной влажности воздуха разработаны также психрометрические таблицы. Не­достатками психрометров являются их инерционность и необходимость про­ведения ряда расчетов. Меньшая инерционность и большая точность - у элек­трических гигрометров и влагомеров. Суточные и недельные гигрографы, принцип работы которых заклю­чается в изменениях степени натяжения кон­ского волоса в зави­симости от влагосодержания окружающего воздуха, позво­ляют изу­чать динамику влажности воздуха, обеспечивая достаточную точ­ность измерений для инженерных расчетов.

Скорость движения воздуха измеряют крыльчатыми (диапазон 0,5...5 м/с) и чашечными (диапазон 1...20 м/с) анемометрами, принцип действия кото­рых состоит в определении числа оборотов крыльчатки в единицу времени с последующим нахождением по гра­фи­ку скорости движения воздуха с м/с. Для измерения скорости дви­жения воздуха применяют также кататермометры, действие ко­торых основано на измерении скорости охлаждения нагретого тела в зави­симости от температуры и подвижности окружающего воз­духа, при этом диапазон измеряемых скоростей составляет 0,1...10,0 м/с.

Одним из современных средств измерения температуры, ско­рости и на­правления воздушных потоков является применение тер­моанемомет­ров. Принцип работы термоанемометра основан на изме­нении сопро­тивления и температуры подогреваемого терморези­стора в зависимос­ти от подвижности воздуха. Диапазон измеряе­мой скорости, темпера­туры и направления воздуш­ного потока со­ответственно составляют от 0...5 м/с, 10...60 °C и 0...360 гра­д.

Подвижность разнонаправленных потоков воздуха и малых его скоро­стей определяется с помощью кататермометра (спиртового термометра со значительным размером резервуара, расширенным капилляром в верхней части). Кататермометр нагревается в водяной бане, до заполнения половины верхнего расширения, затем его тщательно вытирают и помещают в точку из­мерения. С помощью секундомера находят время Т охлаждения шкалы ката­термометра от верхнего до нижнего значений его шкалы (соответственно t_В и t_Н). Затем рассчитывают охлаждающую силу среды – f по формуле:

, (1)

где – константа кататермометра, мДж/см²  с ;

F – фактор при­бора (F=612); Т- время падения столбика спирта (от 44 до 33 С)

Скорость движения воздуха рассчитывают по формуле:

, (2)

где U – скорость движения воздуха, м/с ;

t – разность между средней температурой кататермометра 36,5 С и темпе­ратурой воздуха в момент исследования, С;

А и В – коэффициенты, соответственно 0,14 и 0,49.

При наличии в помещениях источников интенсивных тепловых излуче­ний среднюю радиационную температуру измеряют с помощью цилиндриче­ских и шаровых термометров, представляющих собой за­черненные металли­ческие цилиндры или шары диаметром 15 см, в центре которых размещены резервуары ртутных термометров. Для измерения средней радиационной тем­пературы шаровым термометром его помещают в точку измерения и через 15 мин считывают по­казания.