2.4 Примеры решения задач

Пример 1. Отдел состоит из 5 рабочих мест с ПЭВМ. Анализ нормативных требований к данному виду оборудования позволил обнаружить следующие возможные нарушения требований безопасности: отсутствие защитного экрана от излучения; отсутствие необходимого места на рабочем столе; неудобное расположение места в помещении; несоответствующий уровень освещенности. Анализ фактического состояния рабочих мест показал существующие нарушения требований безопасности: рабочее место №1 - отсутствие защитного экрана от излучения; рабочее место №2- несоответствующий уровень освещенности рабочей поверхности; рабочее место №3 - отсутствие необходимого места на рабочем столе; рабочее место №4 - неудобное расположение рабочего места в помещении и отсутствие защитного экрана от излучения; рабочее место № 5 - неудобное расположение рабочего места в помещении.

Рассчитать коэффициент безопасности оборудования отдела. Определить и обосновать последовательность модернизации.

Решение. Список возможных нарушений требований безопасности приведен в условиях примера. Составляем последовательность нарушений в соответствии с нашей экспертной оценкой (табл. 12) и определяем коэффициент весомости каждого нарушения.

Определяем коэффициент безопасности для каждого рабочего места с ПЭВМ по формуле (1):

№ 1 - Кб = 100 ( 1-0,333 ) = 66,7 %;

№ 2 - Кб = 100 ( 1-0,233 ) = 76,7 %;

№ 3 - Кб = 100 ( 1-0,30) = 70,0 %;

№ 4 - Кб = 100 ( 1 – ( 0,333 + 0,133 ) ) = 53,4 %;

№ 5 - Кб = 100 ( 1-0,133 ) = 86,7 %.

Таблица 12 –Последовательность нарушений

Нарушения требований безопасности	Оценка, балл	Коэффициент весомости
Отсутствие защитного экрана от излучения	10	10 / 30 = 0,333
Отсутствие необходимого места на рабочем столе	9	9 / 30 = 0,30
Неудобное расположение рабочего места в помещении	4	4 / 30 = 0,133
Несоответствующий уровень освещенности рабочей поверхности	7	7 / 30 = 0,233
Вместе	30	1

Соответственно полученным коэффициентам безопасности определяем последовательность модернизации отдела: сначала рабочее место № 4 , потом – № 1, 3, 2, 5.

Пример 2. Рассчитать необходимый воздухообмен механического цеха. В цехе установлено оборудование, общая мощность которого составляет 170 кВт, средняя мощность одного электродвигателя не превышает 10 кВт. Коэффициент загрузки электродвигателей составляет не менее 0,8. В цехе работают 60 человек, категория работ по тяжести IIб (вес детали не превышает 10 кг). Помещение освещается 20 лампами мощностью 700 Вт, высота помещения составляет 7 м. Расчет произвести для периода года со средней температурой -10^оС.

Решение. Расчет вентиляции механического цеха необходимо производить по выделению тепловых избытков, так как в местах выделения вредных веществ должна быть организована система местной вентиляции. Количество воздуха, которое необходимо подавать вентиляцией, м³/с, определяют по следующей формуле [6, 39, 42]:

(3)

где Q – количество тепла, выделяемого всеми источниками, кВт;

С – теплоемкость воздуха, кДж/(кг∙К);

–плотность воздуха при температуре t_пр, кг/м³;

t_ух, t_пр – температура уходящего и приточного воздуха, ^оС.

Свойства воздуха в зависимости от его температуры t_пр определяют по данным табл. 13. За температуру приточного воздуха принимают среднее значение температур воздуха для рассматриваемого периода года.

Таблица 13 – Физические свойства воздуха

Температура, оС	Теплоемкость, кДж/(кг∙К)	Плотность, кг/м3
- 20	1,009	1,395
- 10	1,009	1,342
0	1,005	1,293
10	1,005	1,247
20	1,005	1,205
30	1,005	1,165
40	1,005	1,128

Температуру уходящего воздуха определяют исходя из требуемого значения температуры рабочей зоны:

(4)

где t_р.з – температура воздуха рабочей зоны (выбирают в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 в зависимости от категории работ по тяжести и периода года по табл. В.1 приложения В), ^оС;

Н – высота помещения, м;

- градиент увеличения температуры по высоте (принимает значение в интервале 0,5 - 1,5) , ^оС/м.

Температура воздуха рабочей зоны, в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 для категории работ по тяжести IIб для холодного периода года (средняя температура составляет -10^оС) составляет 18^оС. Тогда температура уходящего воздуха составляет:

Свойства приточного воздуха при температуре -10^оС определяем по данным табл. 13:

.

Основными источниками выделения тепла в механических цехах являются [6]:

• тепловыделения станков;

• тепловыделения от ламп искусственного освещения;

• тепловыделения от работающих людей;

• тепловыделения от солнечной радиации.

Тепловыделения от станков, кВт, зависят от мощности установленных электродвигателей, степени ее использования, условий работы станков и определяются по формуле

(5)

где N - номинальная мощность электродвигателей станков, кВт;

k_заг - коэффициент загрузки электродвигателей (0,5 - 0,8);

k_од - коэффициент одновременной работы (0,5 - 1,0);

- коэффициент полезного действия при данной загрузке.

Коэффициент полезного действия при данной загрузке определяется по формуле

(6)

K_п – поправочный коэффициент, учитывающий полноту загрузки (при коэффициенте загрузки, большем или равном 0,8, поправочный коэффициент равен 1, при меньших значениях определяется по каталогам);

- коэффициент полезного действия электродвигателя при полной нагрузке, определяется по каталогам или по данным табл. 14.

Таблица 14 – Зависимость коэффициента полезного действия электродвигателя от его номинальной мощности, кВт

N	Менее 0,5	0,5…5	5…10	10…28	28…50	Более 50
	0,75	0,84	0,85	0,88	0,9	0,92

Количество тепла, выделяемого станками, определяем по формулам (5), (6) и данным табл. 14:

Q = 170 ∙ 0,8 ∙ 0,7 / 0,85 = 112 кВт.

Количество тепла, выделяемого работающими людьми, Вт, определяют по формуле

Q = n q, (7)

где q – тепловыделения одного человека, Вт/чел.;

n – количество работающих людей, чел.

Тепловыделения одного человека принимаем равным 80 Вт. Тогда количество тепла, выделяемого работающими людьми, составляет 4,8 кВт.

Количество тепла, выделяемого источниками искусственного освещения, Вт, определяют по формуле

Q = P E, (8)

где Р – мощность ламп с учетом их количества, Вт;

Е – коэффициент, учитывающий потери тепла (0,55).

Количество тепла, выделяемого источниками искусственного освещения, соответственно равно:

Q = 700∙20∙0,55 = 7700 Вт = 7,7 кВт.

Тепловыделения от солнечной радиации, Вт, определяют по формуле

Q = m S k Q_c, (9)

где m – количество окон;

S – площадь одного окна, м²;

k – коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов (для двойного остекления равен 0,6);

Q_c – тепло, поступающее от одного окна, Вт/м².

В данном случае выделениями тепла от солнечной радиации (холодный период года) мы можем пренебречь.

Количество воздуха, которое необходимо подавать вентиляцией, определяем по формуле (3)

Рассчитанная система вентиляции обеспечит выполнение нормативных требований по качеству воздуха рабочей зоны.

Пример 3. Рассчитать систему вентиляции вычислительного зала. Исходные данные для расчета: длина зала 10 м, ширина 6 м, высока 3,2 м, количество рабочих мест – 10. Оборудование занимает 15% объема помещения. Вычислительный зал расположен в административном корпусе.

Решение. Расчет вентиляции производственного помещения, в котором отсутствуют источники выделения вредностей, производят по количеству работающих людей [18, 42].

Необходимое количество воздуха, м³/ч, которое обеспечивает соответствие параметров воздуха рабочей зоны нормативным требованиям, определяется по формуле

L = L′ N, (10)

где L′ - нормативное количество воздуха на одного работающего, зависит от удельного объема помещения, определяется по приложению В, м³/(ч∙чел.);

N – количество рабочих мест.

Удельный объем помещения V_n, м³/чел., определяется по формуле

V_n = V / N, (11)

где V – объем помещения, м³.

Свободный объем помещения составляет:

V = A∙B∙H∙0,85 = 10∙6∙3,2∙0,85 = 163,2 м³.

Удельный свободный объем составляет:

V′ = V / N = 163,2 / 10 = 16,3 м³ /чел. < 20 м³/чел.

Нормированное количество воздуха на одного работника при V′ < 20 м³/чел. составляет 30 м³/(ч∙чел.) согласно табл. В.5 приложения В.

Минимальное необходимое количество воздуха для вентиляции данного помещения составляет:

L = L′ N = 30∙10 = 300 м³/ч.

Рассчитанная система вентиляции обеспечит выполнение нормативных требований по качеству воздуха рабочей зоны.