Лабораторна робота 6 дослідження метеорологічних умов в робочій зоні виробничих приміщень

Мета роботи – навчитися визначати та аналізувати параметри метеорологічних умов у робочій зоні виробничих приміщень.

6.1 Теоретична частина

Метеорологічні умови мають великий вплив на організм людини і є важливою характеристикою гігієнічних умов праці. Метеорологічні умови характеризуються такими параметрами, як температура, вологість і швидкість руху повітря, тобто факторами, які впливають на теплообмін людини з навколишнім середовищем.

Встановлено, що при температурі повітря у межах 16–20ºС висока вологість повітря не виявляє особливого впливу на організм людини, але вона дуже важко переноситься при температурі 30ºС і вище: тіло перегрівається, спостерігається наростаюча слабкість, головна біль, запаморочення. Рух повітря в залежності від його швидкості може поліпшити або погіршити самопочуття людини.

Особливо шкідливо для організму поєднання декількох несприятливих метеорологічних факторів, наприклад, низької температури з високою вологістю і великою швидкістю руху повітря або високої температури з підвищеною вологістю і мінімальною швидкістю руху повітря.

Оптимальні і допустимі температура, відносна вологість і швидкість руху повітря встановлюються для робочої зони виробничих приміщень з врахуванням надлишків явної теплоти, важкості виконання роботи і сезону року. Температура, вологість і швидкість руху повітря в робочій зоні повинні відповідати нормам, вказаним у додатках 6.1–6.4.

6.2 Використані прилади

1) Для визначення температури повітря робочої зони використовують звичайний термометр.

При наявності у повітрі робочої зони явно виражених теплових випромінювань температуру вимірюють парним термометром – приладом, який складається з двох термометрів. У одного з них резервуар зі ртуттю посріблено, у іншого – почорнено. Тому один з термометрів відбиває теплові промені, а інший – поглинає їх. Дійсна температура повітря:

(6.1)

де k – константа приладу, яка визначається емпірично;

t_ч, t_с – показання відповідно почорненого і посрібленого термометра, ºС.

2) Для визначення вологості повітря використовують психрометри різних модифікацій. Психрометр Августа (без вентилятора), наведений на рисунку 6.1, складається з двох звичайних термометрів. Кулька одного з термометрів обернена марлею, кінець якої опускається в стакан з водою (дистильованою чи кип’яченою). Один термометр називається вологим, інший – сухим.

Рис. 6.1. Психрометр Августа: 1 – «сухий» термометр; 2 – дистильована вода; 3 – «вологий» термометр

Рис. 6.2. Аспіраційний психрометр Ассмана: 1 – трубки з подвійними стінками; 2 – аспіратор; 3 – «сухий» термометр; 4 – «вологий» термометр; 5 – вітровий запобіжник; 6 – піпетка з водою

Вода з поверхні марлі випаровується. Випаровування проходить тим інтенсивніше, чим сухіше навколишнє повітря і більше швидкість його руху. Відповідно змінюється і кількість теплоти, яка забирається від вологого термометра. Тому вологий термометр завжди показує нижчу температуру, ніж сухий.

Для швидких і короткочасних вимірювань застосовують аспіраційний психрометр Ассмана, особливість якого в тому, що обидва термометра омиваються потоком повітря з певною швидкістю (2,5–4 м/с).

Аспіраційний психрометр складається з двох однакових термометрів (рис. 6.2), закріплених в спеціальній оправі, яка має вентилятор з електричним чи механічним приводом. Резервуар одного термометра обгорнений батистом чи марлею і перед роботою змочується водою за допомогою піпетки.

3) Швидкість руху повітря вимірюється анемометрами. Залежно від передбачуваної швидкості застосовуються наступні види анемометрів для швидкостей:

0,3–5 м/с – крильчастий;

1–20 м/с – чашечний;

2,0–30 м/с – індукційний.

Крильчастий анемометр (рис. 6.3) складається з крильчатки, що обертається, з алюмінієвими або слюдяними крилами. За допомогою черв’ячної передачі обертання крильчатки передається стрілкам, які рухаються по циферблату і відраховують кількість поділок в одиницях, сотнях і тисячах. Тому для визначення швидкості руху повітря необхідно одночасно відраховувати час за допомогою секундоміру.

Рис. 6.3 – Анемометр крильчастий

Рис. 6.4 – Анемометр чашечний

Чашечний анемометр (рис. 6.4) складається з чотиричашечної метеорологічної вертушки, насадженої на вісь. На нижньому конусі нарізано черв’як із зубчатим редуктором, який передає рух трьом стрілкам рахункового механізму. Циферблат рахункового механізму має три шкали: одиниць, сотень і тисяч поділок. Механізм вмикається і вимикається аретиром.

Дія індукційного анемометру (рис. 6.5) основана на вимірюванні кутової швидкості обертання тричашечної метеорологічної вертушки методом електричного індукційного тахометра. Під дією повітряного потоку вертушка разом з віссю завжди обертається тільки в одну сторону.

Обертаючись разом з віссю, магнітна система створює обертове магнітне поле, яке викликає в металічному ковпаку вихрові струми. Взаємодія вихрових струмів з магнітним полем магніту викликає момент, прикладений до металічного ковпака. Під дією цього моменту ковпачок обертається, закручуючи спіральну пружину. Величина кута повороту вісі з ковпачком пропорційна частоті обертання вертушки; отже, відхилення стрілки анемометра пов’язане певною залежністю зі швидкістю вітру.

Рис. 6.5 – Анемометр індукційний

Для вимірювання швидкості руху повітря у межах 0,03–5 м/с і його температури 10–60ºС використовують термоанемометр, в основу якого покладений принцип охолодження прийомного тіла – датчика, який знаходиться у повітряному потоці і нагрівається струмом. В якості датчика застосовують напівпровідниковий мікротермоопір. Для живлення приладу використовують стабілізоване джерело живлення на 220 В або елементи типу «Марс» (або «Сатурн»).

4) Для визначення загальної охолоджуючої сили повітряного середовища використовують кататермометри (рис. 6.6), які дозволяють визначати комплексну дію температури, вологості і швидкості руху повітря на самопочуття людини. Кататермометр, який застосовують для визначення малих швидкостей руху повітря (менше 0,5 м/с), являє собою спиртовий термометр з резервуаром циліндричним або у вигляді кулі. Резервуар переходить в капілярну трубку довжиною 20 см. Шкала кататермометра градуйована на 3ºС (від 35 до 38ºС). Кількість теплоти, яка втрачається кататермометром при його охолодженні від 38 до 35ºС, постійна при всіх умовах середовища, а тривалість охолодження на 3ºС різна і залежить від взаємодії всіх метеорологічних факторів.

а б Рис. 6.6 – Кататермометри: а – циліндричний, б – кулястий

5) Для визначення інтенсивності теплового випромінювання використовують актинометр конструкції Ленінградського інституту гігієни праці (рис. 6.7), який має широкий діапазон показань, є портативним і малоінертним.

Його будова основана на принципі термоелектричного ефекту. Якщо у замкненому електричному ланцюгу, який складається з двох різних металів, місця контактів мають різну температуру, то в ланцюгу виникає термоелектричний струм, сила якого пропорційна різниці температур на термоспаях. В якості термоприймача в актинометрі використовується термобатарея – пластинка, яка складається з ряду термоелементів, що спаяні між собою.

Рис. 6.7 – Актинометр

Ці спаї мають почергово білий і чорний кольори. При дії на таку пластинку теплового випромінювання сусідні спаї набувають різної температури в результаті поглинання променевої теплоти чорним квадратиком і відбиття її білим. Різниця температур обумовлює появу в батареї термоелектричного струму, який вимірюють вмонтованим у прилад гальванометром, шкала якого проградуйована в калоріях на 1 см²/хв у межах інтенсивності випромінювання 0–20 кал/см^2.хв. Кожна поділка шкали відповідає 0,5 кал/см^2.хв. Для переводу ккал/м^2.год показання приладу помножують на 600, а для переводу в систему СИ (Вт/м²) отриманий результат ще помножують на 1,163.