Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ивановский государственный химико-технологический университет
примеров и задач к лабораторному практикуму по дисциплине
«Безопасность жизнедеятельности»
Т.А.Чеснокова
А.П.Куприяновская
Н.В.Тукумова
И.А.Кузьмина
УДК 658.345
Сборник примеров и задач к лабораторному практикуму по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» / Сост.: Л.В.Шведова, Т.А.Чеснокова, А.П.Куприяновская, Н.В.Тукумова, И.А.Кузьмина; под редакцией А.В.Невского; ГОУВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново, 2006.108 с.
ISBN 5-9616-0148-x.
В сборнике приведены примеры и задачи, позволяющие оценить способность студента самостоятельно применять полученные теоретические знания к решению практических ситуаций в области безопасности.
В кратком теоретическом введении перед каждым разделом рассмотрены основные положения, методика оценки степени опасности для человека рассматриваемого фактора, необходимые расчетные формулы, значения ряда показателей, а при их отсутствии, ссылки на литературу, в которой они приводятся.
Требования к оформлению задачи (примера):
Табл. 52. Библиогр.32 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУВПО Ивановского государственного химико-технологического университета
Рецензенты:
доктор технических наук Ильин А.П. (ГОУВПО Ивановский государственный химико-технологический университет);
кандидат технических наук Махов Н.М. (ГОУВПО Ивановская государственная текстильная академия)
ISBN 5-9616-0148-x. ГОУВПО Ивановский
ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ
1.1. Токсикологическая характеристика вредных веществ
Многие химические вещества, используемые как на производстве, так и в быту, обладают токсичностью – способностью при поступлении в организм в небольших количествах вызывать патологические изменения жизнедеятельности организма и (или) уничтожать саму жизнь. Токсичность зависит от природы и агрегатного состояния веществ, пути их поступления в организм, индивидуальных особенностей организма и других факторов. Количественными показателями, характеризующими степень токсичности, являются предельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз мг/м3), летальная концентрация (ЛК50, мг/м3), летальная доза (ЛД50, мг/кг) и т.д. (см. прил. табл.1.1).
Значения ПДКрз устанавливаются экспериментальным путем в результате проведения опытов с животными. Величины нормативных показателей для стандартных условий приведены в справочной литературе [1-6]. Для веществ, предельно допустимые концентрации которых в справочной литературе не приводятся, следует прогнозировать их токсичность и опасность, на основе определения временно допустимых концентраций (ВДКрз) или ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ). Эти показатели устанавливаются расчетными способами по показателям токсичности и по физико-химическим свойствам химических веществ. Через каждые два-три года значения временных показателей пересматриваются с учетом накопленной информации. Разработанные уравнения для расчета ВДКрз различных классов и групп соединений приведены в литературе [6]. Так для газов и паров некоторых органических соединений предложены зависимости для определения величины ВДКрз, мг/м3:
lgВДКрз = 0,91 lg ЛК50 + 0,1 + lgМ, (1.1)
lgВДКрз = lgЛД50 – 2,0 + lgМ, (1.2)
или ВДКрз = 0,01ЛД50, (1.3)
где М – молярная масса вещества;
ЛК50 – летальная концентрация в ф-ле (1.1) выражена в мг-молекулах на литр (мМ/л); ЛД50 – летальная доза вещества в ф-лах (1.2 и1.3) выражена в мг-молекулах на килограмм (мМ/кг)
Например, при рассчете ВДКрз для паров винилацетата из справочной литературы находят его ЛК50 = 4700 мг/м3, М = 86. Пересчитывают ЛК50 в мМ/л:
ЛК50 = 4700:86:1000 = 0,055 мМ/л,
lg ВДКрз = 0,91 lg0,055 + 0,1 + lg86 = 0,88 ВДКрз = 7,6 мг/м3 (по справочной литературе для винилацетата ПДКрз = 10 мг/м3).
При расчете ВДКрз некоторых неорганических веществ можно пользоваться уравнением:
lgВДКрз = lgЛК50 + 0,4 + lgМ, (1.4)
В ф-ле (1.4) ЛК50 подставляется в мг/м3.
Для расчета ВДКрз веществ, в гомологическом ряду которых уже имеются регламентируемые соединения, можно использовать зависимость:
j
ВДКрз = M1000/( Jini) (1.5)
i=1
где Ji (л/мкМ) – значение биологической активности химической связи атомов в молекуле;
ni – число связей вида i;
j - число видов связей.
Под биологической активностью химической связи понимают объем воздуха в литрах, в котором допустимо содержание одного микромоля вещества данного класса. Значения Ji, вычисленные как средние величины для нормированных соединений в гомологическом ряду, приведены для некоторых видов связей в приложении (табл.1.2). Для расчета ВДКрз по ф-ле (1.5) необходимо написать структурную формулу химического соединения. На основе данных, приведенных в литературе [6] или в табл. 1.2., определить наличие в молекуле химической связи определенного типа (i), подсчитать количество этих связей (ni) и найти значение ее биологической активности (Ji). То же сделать и для других типов связей.
Например, при расчете ВДКрз валериановой кислоты (С5Н9ООН), для которой М=102, структурная формула имеет вид:
Н Н Н Н
Н-С-С-С-С-С-О-Н
Н Н Н Н О
Значения вышеперечисленнных показателей сведены в табл.1.1.1.
Таблица 1.1.1
|
Вид химической связи |
Количество связей, ni |
Биологическая активность, Ji |
|
C-C |
4 |
51,4 |
|
С-Н |
9 |
0,8 |
|
С-О- |
1 |
21987,7 |
|
С=О |
1 |
-12517,8 |
|
-О-Н |
1 |
8507,9 |
ВДКрз = (1021000)/(51,4 4 + 0,89 + 21987,7 – 12517,8 + 8507,9) = 5,6 мг/м3
Значение ПДКрз для валериановой кислоты по ГОСТ 12.1.005-88 – 5 мг/м3, класс опасности – 3 (умеренно опасное вещество).
Погрешность (П) определения ВДКрз для валериановой кислоты составит:
П= [(ПДКрз - ВДКрз)/ПДКрз]100 = (5 – 5,6/5)100 = 12%.
1.2. Определение концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны
Наиболее опасным путем поступления токсичного вещества в организм человека является ингаляционный путь. Уровень загрязнения воздуха токсичными веществами (газами, парами и пылью) можно оценить как экспериментально, отбирая пробу воздуха и определяя в ней содержание токсичного вещества, так и расчетным способом.
Экспериментально концентрацию токсичного вещества в воздухе определяют экспресс и лабораторными методами.
Для газо- и парообразных веществ их содержание (Сзв) в воздухе рабочей зоны рассчитывают по формуле:
Cзв = vm/v1V0 мг/м3, (1.6)
где v – общий объем поглотительного раствора, мл,
m – масса вещества, найденная в части поглотительного раствора, взятого на анализ, мг;
v1 – объем раствора, взятый для анализа, мл;
V0 - объем воздуха взятый для анализа и приведенный к стандартным условиям (Т = 293 К, Р = 760 мм рт.ст.), м3
V0 = VtPt293/[760(273+t)], (1.7)
Vt – объем отобранного воздуха при существующих в помещении на момент проведения эксперимента давлении-Рt (мм рт.ст.) и температуре-t0C, м3.
Определение содержания в воздухе рабочей зоны пыли фиброгенного действия (Сп) проводится в основном весовым методом, при котором концентрацию пыли определяют по привесу фильтра, используя формулу:
Cп =(a-в)/V0 = q/V0, мг/м3 (1.8)
где а, в – масса фильтра после и до протягивания воздуха соответственно, мг;
q – привес массы фильтра, мг.
Для оценки пригодности данного метода анализа при контроле уровня загрязнения воздуха проводят несколько параллельных определений (n) содержания этого вещества в воздухе. Таких определений должно быть не менее трех. Рассчитывают относительное среднее отклонение результатов измерений (Sср, %):
Sср = S/(nCcр), (1.9)
где S – среднее квадратичное отклонение, рассчитываемое по формуле:
n
S = [(Ci)/(n-1)]1/2. (1.10) i=1
Ccр – средняя концентрация, определяемая по формуле:
n
Ccр = [(Ci)/n]. (1.11) i=1
Ci – разность между единичными концентрациями Сi и средней концентрацией из n-количеств параллельных определений – Сср:
Ci = Сi - Сср. (1.12)
Для физико-химических методов определения концентраций химических веществ в воздухе Sср 25%.
1.3. Расчетные методы определения концентрации токсичных веществ в воздухе
При проведении технологического процесса с использованием токсичных веществ, последние в виде газов, паров или пыли могут попадать в воздух помещения за счет диффузии через неплотности оборудования, за счет испарения с открытых поверхностей, в процессе переработки пылящих материалов и другими способами. Причем их поступление в воздух помещения может происходить как при нормальных, так и при аварийных режимах проведения технологического процесса. Максимальную концентрацию загрязняющего вещества (Сзв, мг/м3) в воздухе помещения ориентировочно можно рассчитать по формулам:
а) при отсутствии вентиляции :
Сзв = (G103)/(Vсв), (1.13)
б) при наличии рабочей вентиляции:
Сзв = (G103)/(VсвКр), (1.14)
в) при наличии рабочей и аварийной вентиляции:
Сзв = (G103)/[Vсв (Кр+Кав)], (1.15) где G – количество загрязняющего вещества, поступающего в воздух помещения из технологического оборудования, г/ч. Это количество можно рассчитать по формулам приведенным в литературе [9].
- коэффициент неравномерности распределения концентрации, = 0,70,9.
Vсв – объем воздуха в помещении, м3. Его можно принять как 80% от геометрического объема помещения (Vг), Vсв = 0,8Vг.
Кр и Кав – кратности воздухообмена соответственно рабочей и аварийной вентиляций, ч-1.
Концентрацию насыщенных паров летучих органических жидкостей (Снп, мг/м3) можно рассчитать по формуле:
Снп = (16РнМ)/(273+tрз), (1.16)
где М – молекулярная масса вещества,
tрз – температура воздуха в рабочей зоне,
Рн – давление насыщенного пара над поверхностью жидкости, мм рт.ст. Значение Рн можно найти в литературе [9] или рассчитать по формуле:
lgPн = 2,763 – 0,019tкип+ 0,024tж, (1.17)
где tкип и tж – соответственно температура кипения и температура жидкости при ее использовании. Если работа с жидкостью проводится без нагрева, то tж = tрз.
1.4. Оценка уровня загрязнения воздуха вредными веществами
В производственных условиях часто наблюдается одновременное присутствие в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ. При этом действие этих веществ может быть однонаправленным, т.е. на один орган или систему органов человека и разнонаправленным, т.е. на разные органы и системы.
При оценке степени загрязнения воздуха рабочей зоны, в котором содержатся вещества разнонаправленного действия, их фактические концентрации сравнивают с соответствующими значениями ПДКрз, определяя кратность превышения или концентрацию в долях ПДКрз:
К = Сссм/ПДКрз , (1.18)
где Сссм – среднесменная концентрация загрязняющего вещества, мг/м3. Обычно для оценки уровня загрязнения воздуха проводят несколько (m) измерений концентрации токсичного вещества или пыли за рабочую смену. Среднесменную концентрацию находят путем усреднения этих концентраций по формуле:
m
Cccм = ( Cj)/m , (1.19)
j=1
где Cj – концентрации загрязняющего вещества, измеренные в разные периоды рабочей смены, мг/м3;
m – количество измерений, m3.
По величине К оценивают уровень загрязнения воздуха, определяют класс вредности условий труда и величину риска ухудшения состояния здоровья работающих (см. прил. табл. 1.3 или в литературе [7]).
При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких токсичных веществ однонаправленного действия К находится по формуле /1/:
n
K = (Ciссм/ПДКiрз), (1.20)
i=1
где Сiссм; ПДКiрз – соответственно среднесменная концентрация i-го загрязняющего вещества и его ПДКрз;
n – это количество загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны.
Механизм совместного действия для ряда химических веществ исследован и данные приведены в литературе [7]. Перечень некоторых веществ однонаправленного действия с эффектом суммации приведен в приложении (табл.1.4).
Оценка степени опасности работы человека в помещениях, воздух которых может содержать пыль фиброгенного действия, проводится не только по величине К (ур-е 1.18), но и по относительному показателю К, значение которого определяется по формуле:
К = ПН/КПН, (1.21)
где ПН – пылевая нагрузка, мг/ед.врем.;
КПН – контрольная пылевая нагрузка, мг/ед.врем.
Эти показатели рассчитывают по формулам:
ПН = Ссс. Nф . ф . Vф, (1.22)
КПН = ПДКрз . Nн . н . Vн, (1.23)
где Ссс – фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м3;
Nн и Nф – соответственно нормативное и фактическое число рабочих смен в календарном году; Nн (4152)/8 = 266 смен/год;
н и ф – соответственно нормативное и фактическое количество лет контакта с пылью; н = 25 лет;
Vн и Vф – соответственно нормативный и фактический объем легочной вентиляции за смену, м3/смену.
Значение Vн при 8-часовой рабочей смене зависит от категории тяжести работ. Для работ I категории тяжести – Vн = 4 м3/смену, для работ II категории тяжести - 7 м3/смену, для работ III категории тяжести – 10 м3/смену.
При К1 рассчитывают допустимое количество лет контакта с пылью (доп) при минимальном риске ухудшения здоровья человека:
доп = КПН/ПН= (ПДКрз . Nн . н . Vн)/( Ссс. Nф .Vф) (1.24)
1.5. Мероприятия по снижению уровня загрязнения воздуха в помещении
Для предупрждения острых и хронических отравлений при работе с токсичными и пылящими веществами на производстве предусматривают комплекс мероприятий, направленных как на уменьшение поступления газов, паров и пыли в воздух рабочей зоны, так и на предупреждение их проникновения в организм работающих. Среди этих мероприятий наиболее часто используются следующие:
Если летучесть жидкостей при 20оС, рассчитатнная по ф-ле 1.16 в 10 и более раз меньше величины ПДКрз, то испарение такой жидкости практические не происходит, и, следовательно, воздух остается чистым. Если влажность перерабатываемого материала более 5%, то пыление его ничтожно мало.
Кратность воздухообмена рабочей общеобменной вентиляции (Кр) в помещении, где в воздух рабочей зоны могут поступать пары, газы или пыль, обычно составляет 3-15 ч-1, кратность аварийной вытяжной вентиляции (Кав) – 8-60 ч-1.
При уровнях загрязнения воздуха токсичными веществами не более 50ПДКрз используются фильтрующие противогазы, принцип действия которых основан на очистке загрязненного воздуха в специальной фильтрующей коробке перед его поступлением в организм рабочего. В зависимости от предполагаемого состава загрязняющих веществ в воздухе выбирают соответствующую марку поглотительной коробки (см. прил., табл.1.6). При совместном присутствии в воздухе нескольких токсичных веществ однонаправленного действия возможность использования фильтрующего противогаза оценивается по формуле:
C1/ПДКрз1 + С2/ПДКрз2+…+ Сn/ПДКрзn 50 (1.25)
где С1, С2, Сn и ПДКрз1, ПДКрз2 ПДКрзn - реальные концентрации и предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны соответственно.
1. В течение 4-х часов в боксе, где поддерживалась концентрация фенола 260 мг/м3, погибли четыре из восьми испытуемых крыс. Рассчитать ВДК фенола в рабочей зоне, оценить относительную погрешность метода по величине ПДКрз, сделать заключение о применимости метода в данном случае. Установить класс опасности фенола.
2. В ходе эксперимента десяти подопытным белым мышам (средний вес 18 г) ввели в желудок по 5,4 мг триэтаноламина (С6Н15O3N) каждой. Пять мышей в ходе эксперимента через 2 часа погибли. Установить величину ВДКрз триэтаноламина и класс опасности этого вещества.
Сравнить полученные значения с величинами ПДКрз, оценить погрешность расчета и применимость метода расчета для данного вещества.
4. На участке хромирования деталей аспирационной установкой было отобрано 50 дм3 загрязненного воздуха при температуре 28оС и атмосферном давлении 742мм рт.ст. Адсорбированные на фильтре пары хромового ангидрида (CrO3) были количественно переведены в раствор, объем которого составил 25 мл. В 3 пробирки было взято на анализ по 5 мл этого раствора. После добавления реактива и фотометрирования по калибровочному графику в пробах было найдено следующее содержание CrO3, мкг: 1,2; 1,4; 1,1. Найти концентрацию CrO3 в воздухе и относительное среднее отклонение результатов анализа. Оценить степень загрязнения воздуха и условия труда на рабочем месте.
5. При окраске изделий использовали растворитель Р-4, в состав которого входили ацетон, толуол и циклогексанон. Затем он был заменен на растворитель Р-7, содержащий циклогексанон и этиловый спирт. Анализ воздуха рабочей зоны показал, что при использовании Р-4 концентрация паров ацетона была 100, толуола-20, циклогексанона-5 мг/м3, а при использовании растворителя Р-7 концентрация циклогексанона не изменилась, а этилового спирта составила 120 мг/м3. Оценить уровни загрязнения воздуха в обоих случаях и выбрать более безопасный растворитель.
6. Отвечает ли качество воздуха рабочей зоны санитарно-гигиеническим требованиям, если при анализе содержания аммиака после 2,5 часов отбора пробы воздуха с расходом 2 л/мин его концентрация в 10 мл раствора-поглотителя составила 0,3 г/л. Отбор проб воздуха проводился при следующих атмосферных условиях: Твозд= 18оС, Р = 750 мм рт. ст. ПДКрзNH3 =20 мг/м3.
7. При нарушении тяги печи обжига в цехе изготовления огнеупорного кирпича произошел выброс в воздух рабочей зоны дымовых газов. При этом концентрация токсичных веществ в воздухе рабочей зоны составила, мг/м3: NO-10, NO2-15, CO-150. Оценить возможность отравления людей, находящихся в момент аварии в цехе. Можно ли в данной ситуации использовать фильтрующий противогаз и с какой поглотительной коробкой
8. При разгерметизации 10 литрового баллона с арсином (AsH3), где ядовитый газ находился под давлением 2 атм, 10% его объема попало в воздух помещения размерами (72126) м. Оценить возможность отравления людей арсином, если средняя смертельная концентрация AsH3 для человека составляет 2-3 мг/м3, плотность паров – 3,5 кг/м3. Поможет ли использование фильтрующего противогаза предотвратить отравление
9. Оценить качество воздуха рабочей зоны лаборатории, если в результате работы установки происходит выделение следующих веществ: паров аммиака – 10 мг/м3, диоксида серы – 7 мг/м3, формальдегида – 5 мг/м3.
Определить класс опасности выделяющихся веществ, класс вредности условий труда. Предложить мероприятия по улучшению качества воздуха лаборатории.
10. При определении аэрозоля щелочи в воздухе тремя студентами в результате параллельных опытов были получены следующие результаты:
|
Номер опыта |
Концентрации NaOH, мг/м3 |
||
|
Студ. А |
Студ. В |
Студ. С |
|
|
1 |
0,65 |
0,7 |
0,7 |
|
2 |
0,45 |
0,4 |
0,4 |
|
3 |
0,5 |
0,45 |
0,55 |
|
4 |
0,48 |
- |
0,43 |
|
5 |
0,62 |
- |
0,65 |
Установить, у кого из трех студентов получились лучшие результаты, если относительное среднее отклонение результатов по данной методике не должно превышать 10%.
11. Установить, отвечает ли санитарным требованиям аудитория размерами (3663) м, в которой практически отсутствует вентиляция. В аудитории на лекциях максимально может находиться до 75 студентов, каждый из которых выделяет с выдыхаемым воздухом до 30 г/ч СО2. ПДК СО2 для помещений с постоянным пребыванием людей – 1,5 г/м3, периодическим – 2 г/м3. Как изменяться условия, если наладить вентиляцию помещения, кратность воздухообмена которой составит 3 ч- 1
12. При травлении деталей соляной кислотой в воздух помещения размерами (36126) м в течение смены (8 час) поступает до 160 г HCl. Оценить уровень загрязнения воздуха при работающей общеобменной вытяжной вентиляции (Кр=5 ч-1) и при ее неисправности и возможные последствия пребывания рабочих в данном помещении.
13. В помещении размерами (54186) м в результате разлива 10 литровой бутыли с 70%-ной уксусной кислотой (плотность – 1,07 кг/л; коэффициент заполнения бутыли – 0,8) в течение часа испарилось 10% разлившейся жидкости. Оценить степень загрязнения воздуха рабочей зоны и возможность отравления людей парами уксусной кислоты, если кратность воздухообмена рабочей общеобменной вытяжной вентиляции составляет 8 ч-1. Какую кратность должна иметь аварийная вентиляция, чтобы в течение часа снизить концентрацию паров уксусной кислоты до ПДКрз=5 мг/м3
14. При намазке и фанеровании шпона для изготовления мебели при использовании фенолформальдегидной смолы марки СФЖ-3013 в воздух рабочей зоны попадают пары формальдегида и фенола в количестве по 0,8 г/ч каждый. Оценить, отвечает ли уровень загрязнения воздуха на участке санитарно-гигиеническим требованиям, если размер участка (36126) м, а рабочая общеобменная вытяжная вентиляция обеспечивает 3-х кратный обмен воздуха за час Как изменится обстановка на участке, если установить местную вытяжную вентиляцию, с помощью которой удаляется 80% паров фенола и формальдегида
15. В результате аварии в воздух помещения размером (54126)м произошел выброс 4 кг паров бензола и 1 кг паров ксилола. Оценить возможность отравления людей, находящихся в данном помещении во время аварии, если Кр=8 ч-1, Кав=40 ч-1. Пределы острого отравления для бензола – 1000 мг/м3, а для ксилола в четыре раза выше.
16. При подаче в воздух специальной камеры аэрозоля оксида никеля (NiO), концентрация которого в пересчете на никель составила 3000 мг/м3, погибло в течение 3-4 часов 50% подопытных животных (мышей). Рассчитать величину ВДКрз и найти погрешность между ВДКрз и установленной величиной ПДКрз. Какой может быть среднесмертельная (ЛК50) концентрация для соединений кадмия, если ПДКрз для кадмия 0,01 мг/м3
17. Из предложенных для выполнения работы органических жидкостей выбрать наиболее безопасные для работающих. Температура воздуха в рабочем помещении составляет 200С (номер варианта выдает преподаватель).
|
Номер варианта |
Наименование раствора |
Химическая формула |
tкип, 0С |
ПДКрз, мг/м3 |
|
1 |
Изопропиловый спирт Этилацетат Керосин |
С3Н8О С4Н8О2 С13Н27 |
82,3 77,0 184,0 |
10 200 300 |
|
2 |
Изобутиловый спирт Циклогексан Этилцеллозольв |
С4Н10О С6Н12 С4Н10О2 |
107,8 80,7 135,0 |
10 80 10 |
|
3 |
Этиловый спирт Тетрахлорметан Ацетон |
С2Н6О ССl4 С3Н6О |
78,5 76,7 56,5 |
1000 5 200 |
18. По концентраии насыщенных паров выбрать наиболее безопасные фреоны, предложенные для работы:
|
N п/п |
Название фреона (хладона) |
Химическая формула |
Молекулярная масса |
Температура кипения |
ПДКрз, мг/м3 |
|
1 |
Фреон 11 |
CFCl3 |
134,5 |
23,8 |
1000 |
|
2 |
Фреон 21 |
CHFCl2 |
103,3 |
8,9 |
200 |
|
3 |
Фреон 114 |
C2HF4Cl |
136,5 |
47,3 |
1000 |
|
4 |
Фреон 112 |
C2F2Cl4 |
204 |
91,8 |
1000 |
19. При переработке сырьевых материалов в воздух поступает пыль, содержащая свыше 70% SiO2. Из воздуха рабочей зоны двух аппаратчиков, обслуживающих: 1 раб. место - мельницу тонкого помола; 2 раб.место – питатель и дозатор, было отобрано аспиратором по 150 дм3 загрязненного воздуха с последующим определением привеса фильтра (q) весовым методом. Были получены следующие результаты:
1 - q=1,36 мг; t = 220C; Р1 = 762 мм рт. ст.;
2 - q=0,18 мг; t = 180С; Р2 = 770 мм рт.ст;
ПДКрз дается для параметров воздуха: t =200С Р = 760 мм рт.ст.
Определить, отвечает ли уровень запыленности воздуха и условия труда санитарно-гигиеническим требованиям на каждом рабочем месте. Кто из аппаратчиков имеет право на компенсацию профвредности
20. В цехе получения комовой извести среднесменная концентрация аэрозоля СаО составляет 20 мг/м3. Оценить уровень запыленности воздуха по кратности превышения ПДКрз и по пылевой нагрузке (ПН) и состояние условий труда. Определить допустимое время работы людей при данном уровне запыленности воздуха, если работы на участке относятся к категории II(средняя тяжесть), продолжительность рабочей смены 7 часов, а количество рабочих смен в году 250.
21. При помоле в воздух поступает до 0,1% мучной пыли от количества перерабатываемого зерна (100 кг/час). Существующая в цехе размерами (3663) м общеобменная вентиляция обеспечивает 3-х кратный обмен воздуха в течение часа. Найти уровень запыленности воздуха и условия труда в цехе. Как изменятся условия труда при установке над мельницей зонта, который может удалять до 60% мучной пыли
22. На участке размерами (72126) м через неплотности реактора в воздух поступает 0,01% сернистого ангидрида (SO2) от количества серной кислоты (100 кг/ч). Кратность общеобменной вентиляции в цехе Кр=8 ч-1. Какое максимальное количество паров серной кислоты может попадать в воздух, чтобы уровень его загрязнения соответствовал санитарно-гигиеническим нормам
23. При переработке известняка (СаСО3) сухим способом в воздух рабочей зоны попадает до 0,25% пыли от количества перерабатываемого материала (200 кг/ч). Оценить уровень запыленности воздуха на участке размерами (54126) м, если существующая система вентиляции имеет кратность 3 ч-1, ПДКрз=10 мг/м3. Как изменится уровень запыленности воздуха при использовании мокрого помола СаСО3, в результате которого количество пыли снизится в 5 раз по сравнению с сухим способом
24. В курительной комнате размерами (1863) м в перекур собирается до 30 курильщиков. Один курильщик при выкуривании папиросы (сигареты) вместе с дымом выдыхает до 0,1 л СО и до 5 мг метанола (СН3ОН) в час. Оценить степень загрязнения воздуха на момент максимального скопления курильщиков. Сколько человек может одновременно находиться в курительной, чтобы уровень загрязнения воздуха соответствовал санитарным требованиям
25. Чистый фильтр АФА весит 40 мг. Сколько времени надо будет проводить отбор пробы с расходом 20 л/мин, если для точного взвешивания необходимо получить навеску не менее 1 % массы фильтра, а ожидаемая концентрация пыли гранита 1 мг/м3. Оценить опасность нахождения человека в помещении при таком уровне загрязнения, определить класс вредности условий труда.
Приложение к разделу «Безопасность труда при работе с вредными химическими веществами»
Таблица 1.1
Классификация опасности веществ по степени воздействия на организм
человека
|
Показатель, ед. изм. |
Нормы для класса опасности |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
ПДКрз, мг/м3 ЛД50ж, мг/кг ЛД50к, мг/кг ЛК50, мг/м3 КВИО Зона острого действия Зона хронического действия |
Менее 0,1 Менее 15 Менее 100 Менее 500 Более 300 Менее 6,0 Более 10,0 |
0,1 – 1,0 15 – 150 100 – 500 500 – 5000 300 – 30 6,0 – 10,0 10,0 – 5,0 |
1,1 – 10,0 151 – 5000 501 – 2500 5001 – 50000 29 – 3 18,1 – 54,0 4,9 – 2,5 |
Более 10,0 Более 5000 Более 2500 Более 50000 Менее 3 Более 54,0 Менее 2,5 |
Значения биологической активности некоторых химических связей [6]
|
Химические связи |
Величина биологической активности химической связи, J л/мкМ |
|
Для всех углеводородов |
|
|
C Н |
0,8 |
|
N О |
4460,6 |
|
Нециклические соединения |
|
|
C C |
51,4 |
|
= С = С = |
242,4 |
|
С N = |
6113,5 |
|
С О |
21987,7 |
|
= C О |
231,8 |
|
Циклические соединения |
|
|
C C |
173,3 |
|
С N = |
97551,4 |
|
= С = О |
8753,8 |
|
C О |
2465,7 |
|
Ароматические соединения |
|
|
C C |
173,7 |
|
= C = C = |
507,9 |
|
С N = |
33302 |
|
Cвязь О Н |
|
|
Органические кислоты |
8507,9 |
|
Одноатомные предельные спирты |
- 21648,2 |
|
Непредельные спирты |
10023,6 |
|
Ароматические спирты |
-5214,5 |
Таблица 1.3
Оценка уровня загрязнения воздуха рабочей зоны вредными веществами
|
Уровень загрязнения воздуха |
Класс вредности условий труда |
Величина риска ухудшения состояния здоровья работающих |
|
|
К1 |
Чистый |
Допустимый-2 |
Неизмеримо мала |
|
1< K 3 |
Умеренно загрязнен |
Вредный -3.1. |
Возможно возникновение хронических отравлений у наиболее чувствительных людей |
|
3 < К 6 |
Загрязнен |
Вредный -3.2. |
Возможность хронического отравления определяется временем работы, при увеличении К эта возможность увеличивается |
|
6< К 10 |
Сильно загрязнен |
Вредный -3.3. |
|
|
10 <К 20 |
Очень сильно загрязнен |
Вредный -3.4. |
|
|
К>20 |
Чрезвычайно загрязнен |
Опасный -4 |
Возможность острого отравления в течение смены |
Таблица1.4.
Перечень веществ однонаправленного действия (для примера)
|
№ |
Группа суммации |
|
1. |
Аммиак, формальдегид |
|
2. |
Азота диоксид и серы диоксид |
|
3. |
Серы диоксид и серная кислота |
|
4. |
Азота оксид, азота диоксид, углерода оксид |
|
5. |
Формальдегид, фенол |
|
6. |
Ацетон, толуол, циклогексанон |
|
7. |
Этиловый спирт, циклогексанон |
|
8. |
Бензол, ксилол |
Таблица1.5
Оценка уровня загрязнения воздуха рабочей зоны пылью фиброгенного действия
К= ПН / КПН |
Уровень загрязнения воздуха |
Класс вредности условий труда |
|
К 1 |
Чистый |
Допустимые -2. |
|
1< К<2 |
Умеренно загрязнен |
Вредные -3.1. |
|
2 < К < 5 |
Запылен |
Вредные -3.2. |
|
5 < К < 10 |
Сильно запылен |
Вредные -3.3. |
|
К > 10 |
Чрезвычайно запылен |
Вредные -3.4. |
Таблица 1.6.
Фильтрующие противогазы и вещества, от которых они защищают
(ГОСТ 12.4.122-83, извлечение)
|
Марка короб-ки |
Опознавателная окраска фильтрующей коробки |
Перечень вредных веществ, от которых защищает противогаз |
|
А |
Коричневая |
Пары органических соединений (бензин, керосин, ацетон, бензол, ксилол, сероуглерод, толуол, спирты, эфиры, анилин, нитросоединения бензола и его гомологов, галогенорганические соединения, тетраэтилсвинец), фосфор- и хлорорганические соединения |
|
В |
Желтая |
Кислые газы и пары (диоксид серы, хлор, сероводород, синильная кислота, оксиды азота, хлористый водород, фосген), фосфор- и хлорорганические соединения |
|
Г |
Желтая и черная (по вертикали) |
Пары ртути, ртутьорганические соединения на основе этилмеркурхлорида |
|
Е |
Черная |
Мышьяковистый и фосфористый водород |
|
КД |
Серая |
Аммиак и его смесь и сероводородом |
|
СО |
Белая |
Оксид углерода |
|
М* |
Красная |
Оксид углерода в присутствии органических паров (кроме практически не сорбирующихся веществ, например: метана, этана, бутана, этилена и др.), кислых газо, аммиака, мышьяковистого и фосфористого водорода |
|
БКФ |
Защитная с белой вертикальной полосой |
Кислые газы и органические пары (с меньшим временем защитного действия, чем противогазовые коробки с фильтром марки В и А соответственно), мышьяковистый и фосфористый водород, пыль, дым, туман. |
Примечание: Противогазы марок А, В, Г, Е и КД, имеющие на коробке белую вертикальную полосу, снабжены аэрозольным фильтром и защищают одновременно от пыли, дыма и тумана.
* - допускается использовать коробки марки М при наличии в воздухе оксида углерода и паров сопутствующих вредных примесей при условии, что суммарное содержание сопутствующих оксиду углерода вредных веществ (органических паров, кислых газов, аммиака, мышьяковистого и фосфористого водорода) не превышают предельно допустимой нормы более чем в 50 раз.
2. МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение благоприятных микроклиматических условий, к которым относятся: температура (Трз, оС), относительная влажность (Wрз, %), скорость движения воздуха в рабочей зоне (vрз, м/с), а также давление (Р, кПа), тепловое излучение от оборудования (Qио, Вт/м2) и температура его стенок (Тст,оС). Метеорологические условия (микроклимат) оказывают влияние на тепловое самочувствие человека и зависят от особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.
2.1. Терморегуляция и теплообмен организма с окружающей средой
Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением тепла и отдачей его части в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву организма (гипертермии), либо к переохлаждению (гипотермии). Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) человека, равная 36,5 оС. Способность организма поддерживать постоянной температуру тела за счет регулирования теплообмена с окружающей средой называется терморегуляцией.
Отдача избыточного тепла организмом в окружающую среду (Qос) осуществляется конвекцией (Qк), теплопроводностью (Qт), излучением на окружающие поверхности (Qи) и в процессе тепломассообмена (Qтм= Qп+Qд) при испарении пота (Qп) и при дыхании (Qд):
Qос =Qк+Qт+Qи+Qтм. (2.1)
Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона:
Qк = к Fэ(tпов – tос), (2.2)
где к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, равный при нормальных параметрах микроклимата 4,06 Вт/(м2 оС);
Fэ –эффективная поверхность тела человека, равная 1,8 м2, что составляет 50-80% от геометрической внешней поверхности тела человека;
tпов – температура поверхности тела человека ( для практических расчетов зимой +27,7оС, летом +31,5оС); tос- температура воздуха, омывающего тело человека.
Передачу теплоты теплопроводностью можно описать уравнением Фурье:
Qт = т Fэ(tпов-tос), (2.3)
где т – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2оС); зависит от теплопроводности тканей одежды человека и толщины ткани.
Для практических расчетов т может принимать следующие значения: для летней одежды 20, для осенней - 10, для зимней - 2 Вт/(м2оС).
Количество тепла, отдаваемого организмом в окружающую среду за счет излучения, происходит в том случае, когда окружающие предметы имеют более низкую температуру (Тст, К), чем температура поверхности тела (Тт, К), т.е. при (Тт –Тст) 0. При (Тт – Тст ) 0 теплоизлучение идет от оборудования к человеку. Тепловое излучение в диапазоне температур окружающих человека предметов 10-40оС можно определить с помощью обобщенного закона Стефана-Больцмана:
Qи= спр Fэ ( Tт/100 )4-(Tст /100)4 , (2.4)
где спр –приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2К4), равный для указанных ранее условий 4,9;
Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду при испарении пота, рассчитывают по формуле:
Qп=Gпr, (2.5)
где Gп – масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с;
r – скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, равная 2,5106 Дж/кг.
Количество влаги, выделяющейся с поверхности кожи и из легких человека в г/мин по Н.К.Витте, зависит как от категории тяжести работ, так и от температуры воздуха. Эти значения приведены в приложении (табл. 2.1).
Количество теплоты, расходуемой на нагревание вдыхаемого воздуха, рассчитывается по формуле:
Qд=V вдср( tвыд- tвд), (2.6)
где V-объем легочной вентиляции, м3 /с. Этот объем зависит от категории тяжести работ и составляет за рабочую смену (8час) в м3: 4 - для легких работ,
7 - для работ средней тяжести и 10 - для тяжелых работ;
вд – плотность вдыхаемого воздуха, кг/м3;
ср - теплоемкость воздуха, Дж / (кг*град.);
tвыд, tвд - температуры соответственно выдыхаемого и вдыхаемого воздуха, град.
Микроклиматические параметры оказывают сочетанное действие на тепловой баланс организма, влияя на работоспособность и здоровье человека. Различают следующие виды состояния микроклимата:
- оптимальный –это такое сочетание микроклиматических параметров, при котором не происходит напряжения процесса теплообмена организма с окружающей средой при выполнении работы данной категории тяжести. Экспериментально установлено, что оптимальный теплообмен и , следовательно, максимальная производительность труда при данных условиях имеют место, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах: Q к+ Qт ~ 30%, Qи ~ 45%, Qпот ~20% и Qд ~5% ;
- нагревающий – это такое сочетание микроклиматических параметров, при котором имеет место нарушение теплообмена с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (более 0,87 кДж/кг) и / или увеличивается доля потерь тепла испарением пота (более 30% ) в общей структуре теплового баланса.
- охлаждающий – это такое сочетание микроклиматических параметров, при котором имеет место изменение теплообмена организма с окружающей средой, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в организме (менее 0,84 кДж/кг) и ведущее к понижению температуры поверхности кожи.
Работа в условиях нагревающего или охлаждающего микроклимата в зависимости от сочетания микроклиматических параметров и степени напряжения процесса теплообмена организма с окружающей средой может быть: допустимой, вредной или опасной. В первом случае здоровье сохраняется, хотя производительность может понижаться по сравнению с работой при оптимальных условиях микроклимата. Систематическая работа в условиях вредного сочетания микроклиматических параметров создает повышеный уровень риска возникновения профессиональных заболеваний (судорожной болезни, хронических простудных заболеваний и т.п.). Работа при опасных (экстремальных) сочетаниях метеорологических параметров может стать причиной несчастных случаев (термических ожогов, теплового удара и т.п.).
2.2. Нормирование параметров микроклимата
Для оценки состояния микроклимата и последующего принятия решения по внедрению мероприятий, направленных на предупреждение возникновения профессиональных заболеваний и несчастных случаев, разработаны санитарно-гигиенические нормативы, гарантирующие при их соблюдении, безопасные условия работы. Эти нормы приведены в CCБТ ГОСТ-12.1.005-88 [1] и СанПиН 2.2.4.548-96 [8], в которых указаны диапазоны как оптимальных, так и допустимых параметров микроклимата с учетом тяжести выполняемых работ и времени года (см. прил., табл.2.2).
В зависимости от общих энерготрат работы бывают легкие, средней тяжести и тяжелые. Качественная и количественная характеристика тяжести работ по категориям приведена в приложении, табл.2.3.
Для определения категории тяжести работы данного вида необходимо найти интенсивность общих энерготрат организма (Qоэ) по формуле:
Qоэ = Qу Fэ, (2.7)
где Qу – удельные энерготраты, Вт/м2;
Fэ –эффективная поверхность тела человека, участвующая в тепловом обмене с окружающей средой, (см. ф-лу 2.2).
Удельные энерготраты рассчитывают по формуле:
Qу=4ЧСС-255, (2.8)
где ЧСС- среднесменная частота сердечных сокращений человека.
При нормировании микроклиматических параметров из-за сезонных изменений процессов, связанных с теплообменом организма с окружающей средой, учитывают периоды года. Различают холодный (среднесуточная температура наружного воздуха tсс 10 оС) и теплый (tсс>10 оС) периоды года.
При работе в условиях нагревающего микроклимата в диапазоне теплового излучения от оборудования и изделий 141-1000 Вт/м2 оценка допустимых микроклиматических условий проводится по эмпирическому интегральному показателю - тепловой нагрузке среды (ТНС –индекс). ТНС –индекс – это показатель, отражающий сочетанное влияние на теплообмен организма человека с окружающей средой температуры, влажности, подвижности воздуха в рабочей зоне и теплового излучения. ТНС-индекс выражается в оС и его допустимые величины приведены в приложении табл.2.4. Здесь же даны значения этого показателя, характеризующие сочетание микроклиматических параметров, при которых условия труда относятся к вредным или опасным.
При тепловом излучении от оборудования и изделий более 1000 Вт/м2 класс условий труда даже при допустимом значении ТНС – индекса устанавливают по величине теплового излучения (прил., табл.2.5).
Допустимые уровни теплового облучения зависят от площади облучаемой поверхности тела человека. Существуют следующие пропорции поверхности отдельных участков тела человека: голова и шея – 9, грудь и живот –16, спина –18, руки-18, ноги-39 %. Допустимые уровни интенсивности теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников составляют: при площади облучаемой поверхности более 50% – интенсивность теплового облучения должна быть не более 35 Вт/м2, 50-25% - не более 70 Вт/м2, при площади облучения менее 25% - не более 100 Вт/м2 .
Все помещения, где имеются источники теплового излучения, делятся на «горячие» - помещения, в которых явные теплоизбытки от оборудования и нагретых материалов и изделий равны или превышают 84 кДж/(м3час) и «холодные» - в которых эти избытки меньше данной величины. Отдельно рассматривают работы в неотапливаемых помещениях и на открытых площадках по обслуживанию оборудования.
При проведении работ в условиях охлаждающего микроклимата класс условий труда устанавливают по нижней границе среднесменной температуры воздуха в холодный период года (см. прил., табл.2.6).
При работе в неотапливаемых помещениях и на открытых рабочих площадках класс условий труда назначается по температуре наиболее холодного месяца года для района расположения предприятия и в зависимости от теплоизоляционных свойств спец. одежды работников [7].
Среднесменную температуру воздуха в рабочей зоне (tсс) находят по формуле:
t сс= (tii ) / 480, (2.9)
где ti- температура воздуха, при которой человек выполняет работу i–го вида
(включая отдых),о С;
i- время выполнения работы i–го вида, мин.
Аналогично определяют среднесуточную температуру наружного воздуха.
2.3. Оценка эффективности общеобменной вентиляции
Приоритетным мероприятием по обеспечению благоприятных метеорологических условий в помещении является эффективная система вентиляции. Оценка эффективности действующей вентиляционной системы сводится к сравнению воздухообмена, который она создает, с нормативным воздухообменом. Воздухообмен в помещении находят по кратности (К, ч-1) - величине, показывающей, сколько раз в течение часа воздух полностью сменяется чистым. Вентиляция считается эффективной, если кратность действующей вентиляции (Кд) больше или равна нормативной (Кн ).
Значение нормативной кратности находится расчетным способом с учетом специфики технологического процесса и вида вредных факторов, ухудшающих качество воздуха в помещении (газы, пары, аэрозоли токсичных веществ, тепло- или влаго - избытки и т.п.). Нормативная кратность воздухообмена находится по формуле:
Кн = Lуд /Vсв, (2.10)
где Lуд- объем воздуха, подлежащий удалению из помещения в течение часа по санитарно-гигиеническим требованиям, м3/ час;
Vсв – свободный объем помещения, равный 80% от геометрического объема -
Vсв = 0,8Vгг, м3.
При поступлении в воздух помещения из оборудования газов, паров или пыли объем удаляемого воздуха находят по формуле:
Lуд= Gв/(С1- С2), (2.11)
где Gв- количество вредных веществ (газов, паров или пыли), поступающих в воздух помещения в течение часа, мг/час. Это количество можно найти по формулам, приведенным в литературе [9] .
С1; С2- концентрации вредных веществ соответственно в удаляемом и приточном воздухе, мг/м3.
При определении нормативного воздухообмена С1=ПДКрз, С2=0,3 ПДКрз.
При поступлении в воздух нескольких видов вредных веществ однонаправленного действия (эффект суммации) находят объем воздуха, необходимый для удаления каждого вещества, и их складывают. Для веществ, не обладающих однонаправленным действием, за нормативный принимают максимальный из рассчитанных объемов.
При поступлении в воздух помещения водяных паров, объем воздуха, подлежащий удалению, рассчитывают по формуле:
Lуд = Gвод /(d1 - d2), (2.12)
где Gвод- количество водяных паров, поступающих в воздух помещения из технологического оборудования в течение часа, г /час;
d1, d2 - содержание водяных паров (абсолютная влажность воздуха) соответственно в удаляемом и приточном воздухе, г/м3.
Абсолютная влажность воздуха (А, г/м3 ) по численному значению мало отличается от парциального давления паров воды при тех же условиях, измеренного в миллиметрах ртутного столба (Р, мм.рт.ст.). Поэтому для определения влагосодержания в воздухе в г/м3 нужно по температуре воздуха найти парциальное давление насыщенных паров (см. прил., табл.2.7) и умножить эту величину на относительную влажность воздуха в долях единицы.
При поступлении в помещение теплоизбытков (Q кДж/час) от нагретого оборудования и изделий нормативный объем воздуха для их удаления рассчитывают по формуле:
Lуд=Q/ [сср( t1- t2)], (2.13)
где с- теплоемкость воздуха, с=1,2 кДж/(кгград);
ср- плотность воздуха при средней температуре воздуха (tср), кг/м3;
t1, t2 - температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, оС.
tср=(tрз+t1)/2, (2.14)
где tрз- температура воздуха в рабочей зоне, за величину которой принимается верхнее значение допустимой температуры для работ данной категории тяжести для теплого периода года ( см. прил., табл.2.3).
t1=tрз+tн(H-2), (2.15)
где tн- температурный градиент, учитывающий повышение температуры по высоте помещения, tн=0,5-1,5 оС/м;
H - высота помещения, м.
Плотность воздуха (t) при температуре (t) более 0оС можно рассчитать по формуле:
t=1,29[273/(273+t)]. (2.16)
Если в помещении отсутствует технологическое оборудование-источник поступления токсичных веществ, пыли, тепла или влаги, но одновременно может находиться много людей, то необходимый воздухообмен (Lуд) находят по формуле:
Lуд = Lн N, (2.17)
где Lн –удельный объем воздуха на одного человека по санитарным требованиям, м3/ челч. Он зависит от свободного объема помещения, приходящегося на одного человека (V,м3/чел). Если V 20 м3/чел, то Lн=30,м3/(челч), V20, то Lн=20, а если V30, то воздухообмен в помещении обеспечивается только за счет периодического проветривания.
N-максимальное количество людей, которое может одновременно присутствовать в данном помещении, чел.
2.4. Определение эффективности естественной вентиляции – аэрации
Удаление теплоизбытков от технологического оборудования (Q) в «горячих» помещениях [Q 84 кДж/(м3час)] осуществляется, чаще всего, за счет организованной системы естественной вентиляции- аэрации. Для осуществления аэрации на крыше здания размещают специальные конструкции- аэрационные фонари или дефлекторы, через которые нагретый воздух удаляется из помещения за счет теплового и ветрового напоров.
Оценка эффективности аэрации проводится путем сравнения реальной площади вытяжных отверстий в аэрационном фонаре (Sр) или диаметра дефлектора (Др) с их нормативными значениями (Sн, Дн ).
Нормативную площадь аэрационного фонаря в м2 находят по формуле:
Sн =Lуд/(3600rw), (2.18)
где Lуд –объем воздуха, который должен удаляться через аэрационный фонарь в течение часа по санитарным нормам, м3/час, (см. ф-лу 2.13);
r – коэффициент, учитывающий активную площадь аэрационных фонарей, и принимающий значения от 0,16 до 0,65;
w –средняя скорость движения воздуха в плоскости аэрационного фонаря, м/с.
w=(2Hуg/)1/2, (2.19)
где Hу –давление в верхней части помещения, обеспечивающее удаление воздуха через аэрационный фонарь, кгс/м2;
g – ускорение силы тяжести, м/с2;
- плотность при температуре удаляемого воздуха, кг/м3.
При нулевом балансе воздуха (приток равен вытяжке):
Hу =Hт /2; и Hт=h (п - у), (2.20)
где Нт – тепловой напор, обеспечивающий поступление и удаление воздуха с помощью системы аэрации, кгс/м2;
h – расстояние от середины приточных до середины вытяжных отверстий, м. Для ориентировочных расчетов h можно принять равным на 1-2 м менее высоты здания;
п; у - плотности соответственно приточного и удаляемого воздуха, кг/м3.
Плотности воздуха с учетом температуры приточного и удаляемого воздуха рассчитывают по формуле 2.16.
В небольших производственных зданиях используют канальную аэрацию, при которой некачественный воздух удаляется через вентиляционные каналы, предусмотренные в стенах помещения. Для усиления вытяжки из каналов на крыше здания устанавливают дефлекторы – устройства, создающие тягу как за счет теплового напора, так и за счет обдувания их ветром. Производительность дефлектора пропорциональна его диаметру (Д, м) и может быть найдена по формуле:
Д = 0,0188(Lу /wп)1/2, (2.21)
где Lу – нормативный объем воздуха, который должен быть удален с помощью данного дефлектора, м3/час;
wп – скорость воздуха в патрубке дефлектора, м/с. Эту скорость принимают равной 20 - 40% от средней скорости ветра для местности, где расположено помещение. Для Ивановской области средняя скорость ветра равна 3,5 м/с [10].
2.5. Определение эффективности местных вытяжных устройств
При фиксированном расположении источников загрязнения воздуха в помещении более эффективной и экономичной является система местной вытяжной вентиляции (зонты, бортовые отсосы, вытяжные шкафы и т.п.), позволяющая удалять 80-90% газов, паров и пыли от мест их выделения. Нормативный объем воздуха, который должен быть удален местной вытяжной системой, (Lум, м3/час) можно найти по формуле:
L ум =3600wн S, (2.22)
где wн – нормативная скорость воздуха в плоскости местного отсоса, м/с. Она зависит от степени токсичности вещества, удаляемого с помощью данного отсоса, и принимается равной: 1,5 м/с для веществ 1-го класса опасности (КО), 1 - 2-го, 0,7- 3-го и 0,5 - 4-го КО. Для удаления тяжелых частиц (капель краски, песка, окалины и т. п.) эта скорость принимается от 2 до 5 м/с.
S - площадь сечения местного отсоса, через которую удаляется загрязненный воздух, м2.
Ориентировочно нормативный объем воздуха (Lзу, м3/час ), который необходимо удалить от заточных, шлифовальных и обдирочных станков, рассчитывается в зависимости от диаметра круга (dк, мм ): при dк 250мм - Lзу =2dк, м3/час ; при dк = 250-600мм - Lзу =1,8dк ; при dк 600мм - Lзу=1,6dк, м3/час .
В помещении поддерживается определенный баланс воздуха, который может быть нулевым (приток равен вытяжке), положительным ( приток больше вытяжки) и отрицательным ( приток меньше вытяжки). Разница в объемах подаваемого и удаляемого воздуха с учетом систем местной вентиляции не должна превышать 10-15%.
2.6. Аварийная вентиляция
Аварийная вентиляция проектируется только вытяжной и вместе с рабочей общеобменной вытяжной вентиляцией удаляет из рабочего помещения загрязненный воздух, в который в результате аварии попали токсичные или взрывоопасные пары, газы или аэрозоли. Кратность аварийной вентиляции назначается высокой (Ка = 860, ч-1).
По степени опасности загрязнения воздуха токсичными или взрывоопасными веществами в аварийной ситуации производственные помещения делятся: на слабо напряженные, средне напряженные и сильно напряженные.
К слабо напряженным относятся помещения, в которых максимальная концентрация загрязняющего вещества при аварии не превышает 0,5 ПДКрз, т.е:
Сmax = [Gaзв103/(VсвКр)] 0,5 ПДКрз, (2.23)
где Gaзв – количество загрязняющего вещества, поступившего в помещение при аварии, г/ч;
Vсв – свободный объем помещения (см. ф-лу 2.10), м2;
0,7-0,9 – коэффициент эффективности работы вентиляционной системы;
Кр – кратность рабочей вентиляции, ч-1.
Для таких помещений аварийная вентиляция не предусматривается.
К средне напряженным относятся такие помещения, в которых при аварии
СmaxПДКрз. В таких помещениях предусматривают аварийную вентиляцию, кратность которой (Ка, ч-1) определяют из уравнения:
(Gaзв103)/[Vсв(Кр+Ка)] = ПДКрз. (2.24)
К сильно напряженным относятся помещения, в которых аварийная вентиляция при максимальной производительности не снижает Сmax до ПДКрз в течение часа. Для таких помещений определяют, какое количество загрязняющего вещества может быть удалено при максимальной работе аварийной вентиляции по формуле:
G’зв = ПДКрзVсв(Кр+Ка). (2.25)
Если G’зв Gaзв, то находят время (ч), которое необходимо для обеспечения безопасного уровня загрязнения воздуха при совместной работе рабочей и аварийной вентиляции по формуле:
= Gaзв/ G’зв. (2.26)
Аварийная вентиляция для удаления токсичных веществ, обладающих в тому же взрывопожароопасными свойствами, как правило, обеспечивает взрывопожаробезопасность, так как нижние концентрационные пределы (н) значительно больше величин ПДКрз.
2.7. Отопление помещений
Для обеспечения санитарных требований, предъявляемых к температуре и влажности воздуха, в помещениях с незначительными избытками явного тепла в холодный период года предусматривают отопление. Необходимое количество тепла, которое нужно подводить в помещение отопительной системой (Qос, кДж/час), находят из уравнения теплового баланса по формуле:
Q ос =Qск+Qиз+Q пв , (2.27)
где Qск –количество тепла, теряемое через строительные конструкции здания (в основном через наружные стены), кДж/час;
Qиз – количество тепла, расходуемого на нагрев изделий и сырья, кДж/час;
Q пв –количества тепла, расходуемого на нагрев приточного воздуха, кДж/час.
Qск =kF(t1-t 2), (2.28)
где k-коэффицент теплопередачи строительной конструкции, ккал/(м2чград.);
F- площадь строительной конструкции, м2 (в основном учитываются потери тепла через наружные стены здания);
t1; t2 –температуры соответственно внутри и снаружи здания, оС.
k=/m, (2.29)
где - коэффициент теплопроводности, ккал/(мчград);
m – толщина строительной конструкции, м.
При температуре 20оС коэффициент теплопроводности равен: 0,793 для бетонных конструкций, 0,25 для кирпичных, 0,2 для деревянных, 0,64 для стеклянных.
Qиз –обычно это тепло не превышает 10-15% от потерь тепла через строительные конструкции помещения;
Количество тепла, затрачиваемого на нагрев приточного воздуха (Qпв) находят по формуле:
Qпв =L пр Кр[cпр пр (t1-t2)], (2.30)
где L пр – объем приточного воздуха, м3/час;
Кр – кратность воздухообмена рабочей вентиляции, ч-1;
спр– теплоемкость приточного воздуха, кДж/(кгград.);
пр – плотность приточного воздуха, кг/м3, (находится по температуре приточного воздуха, см. ф-лу 2.16);
t1; t2 –соответственно температуры удаляемого и приточного воздуха , оС.
В «горячих» цехах обычно тепла от оборудования хватает на обогрев помещения в холодный период года, что не требует устройства отопления. При этом обязательно должно соблюдаться условие: количество тепла, поступающее от оборудования, должно быть больше или равно количеству тепла, теряемого в окружающую среду, определяемого по уравнению 2.28.
Задачи к разделу «Микроклиматические условия»
1. К какой категории тяжести относится работа оператора ЭВМ, если среднесменная частота сердечных сокращений у работника равна 80. При каких параметрах микроклимата у оператора ЭВМ не будет происходить напряжения процесса терморегуляции в теплый период года? При каких условиях у него возможны простудные заболевания в холодный период года?
2. Обосновать категорию тяжести работ сборщика приборов, который в течение смены переносит детали весом 3-5 кг, и найти его энерготраты на выполнение данной работы. При каких метеорологических условиях сборщик будет ощущать чувство комфорта в теплый период года? Систематическая работа при каких микроклиматических условиях в холодный период года может способствовать развитию хронических простудных заболеваний у сборщика приборов?
3. Найти, к каким помещениям («горячим» или «холодным») относится цех сушки и обжига керамического кирпича, если явные теплоизбытки от печи составляют 190 Кдж/с, от сушилки и продукции 45 Кдж/с. Размеры цеха 78186 м. При каких параметрах микроклимата у обжигальщика кирпича напряжение процесса терморегуляции не превышает допустимых значений, если общие энерготраты в среднем составляют 185 Вт.
4. К каким условиям труда можно отнести работу сталевара, который систематически работает в помещении с нагревающим микроклиматом (показатель тепловой нагрузки среды ТНС-индекс равен 26оС), если на выполнение своей работы он затрачивает энергии от 270 до 280 Вт. Оценить степень риска возникновения у сталевара профессионального заболевания. Найти допустимую тепловую нагрузку среды (по ТНС – индексу).
5. К какому виду помещений ( «горячему» или «холодному» ) относится массо-заготовительный цех (МЗЦ) размером 72186 м, где работает распылительная сушилка. Явные теплоизбытки в цех от стенок сушилки составляют 90 Кдж/с. Найти средние энерготраты оператора сушилки при выполнении своей работы по среднесменной частоте сердечных сокращений – 92. Какие должны быть параметры микроклимата для нормальной работы оператора в теплый период года?
6. В заводской лаборатории в холодный период года температура воздуха из-за неисправности системы отопления равна 15 оС. Найти класс условий труда по степени вредности и категорию тяжести труда, если средневзвешенная частота пульса у лаборанта 85. При каких параметрах микроклимата допустимо работать в лаборатории в холодный период года?
7. Рассчитать среднесменную температуру воздуха на рабочем месте оператора туннельной печи, если он два часа в смену (8 ч) подвергается воздействию высокой температуры - 40оС, четыре часа умеренной – 28оС, остальное время нормальной – 23оС. Оценить вероятность возникновения у оператора нарушений процесса терморегуляции. Указать, к какому профессиональному заболеванию может привести такая работа? Общие энерготраты на выполнение этой работы составляют 180 Вт. Время года –теплое.
8. Тепловое излучение от индукционной печи в литейном цехе составляет 1900 вт/м2. Установить класс условий труда литейщиков и найти интенсивность облучения работника, одетого в комбинезон, если непосредственному облучению подвергаются лицо, шея и кисти рук, что составляет 10% от всей облучаемой поверхности. Может ли такое облучение вызвать термический ожог лица и шеи?
9. Оценить, обеспечит ли существующая система общеобменной вытяжной вентиляции в отбельном цехе (размер 72186 м) удаление избытка влаги от оборудования , если действующая вентиляционная система три раза за час обменивает воздух в помещении (Кр =2 ч-1). За счет испарения с поверхности ванн в цех попадает ежеминутно 0,5-0,6 кг влаги. В цеху работы относятся к среднетяжелым, категория 2а. Температура приточного воздуха 10оС, влажность 80%.
10. Оценить эффективность работы вентиляции в аудитории университета (размер 72123 м), в которой на занятиях присутствуют 70-80 студентов. Содержание диоксида углерода (СО2) в выдыхаемом каждым студентом воздухе (10-15л/мин) составляет 4 об.%. Допустимое содержание СО2 в аудитории - 2 г/м3 , а в наружном воздухе большого города – 1,5г/м 3. В аудитории кратность воздухообмена не превышает 2 час –1.
11. В воздух рабочей зоны на кирпичном заводе в массо-заготовительном цеху (размером 72126 м) при измельчении золы в воздух поступает ежеминутно до 0,2кг пыли (ПДКрз – 4мг/м3). Обеспечивает ли существующая в МЗЦ общеобменная вытяжная вентиляция (К= 5ч-1) санитарные требования, предъявляемые к качеству воздуха? Как изменится ситуация, если 80% выделяемой пыли золы будет удаляться с помощью местного отсоса?
12. Оценить, обеспечит ли аэрационный фонарь, эффективная площадь которого равна 250 м2, удаление теплоизбытков от двух печей. Явные теплоизбытки равны 1200 Кдж/с от каждой. В цеху высотой 9 м выполняются работы средней тяжести, для которых допустимая температура воздуха рабочей зоны должна быть не выше 27оС, температуру приточного воздуха принять равной 17оС, баланс воздуха в помещении нулевой, средняя плотность воздуха при средней температуре 1,19 кг/м3, коэффициент = 0,2.
13. Определить степень напряженности помещения при поступлении в воздух хлора из-за разгерметизации аппарата, объемом 20 л, в котором хлор находится под давлением 5 атм. Геометрический объем помещения 36126 м, в котором рабочая вентиляция обеспечивает кратность 5 ч-1. В случае необходимости установить кратность аварийной вентиляции и время ее работы для достижения безопасной концентрации хлора в помещении.
14. Определить необходимость проектирования аварийной вентиляции, ее производительность и степень напряженности помещения размером 74126 м. В помещении, где рабочая вентиляция обеспечивает кратность воздухообмена 5 ч-1, работают с соляной кислотой, максимальный объем которой составляет 10 л. Скорость испарения HCl составляет 20 г/м2ч, ПДКрз = 2 мг/м3.
15. Оценить эффективность рабочей системы общеобменной вытяжной вентиляции на участке обработки колб кинескопов ( размером 41*32см) раствором плавиковой кислоты, которая обеспечивает за час трехкратный обмен воздуха. При травлении в воздух выделяются пары плавиковой кислоты в количестве 5г/м2. За час на участке обрабатывают около 30 колб. Размер участка травления 54126м. ПДКрз для фтористоводородной кислоты 1 мг/м3. В случае необходимости найти, какую часть паров HF нужно удалять с помощью местной вентиляции (зонты), чтобы рабочая вентиляция была эффективной.
16. Установить, нужно ли предусматривать отопление помещения (18*12*6м), в котором установлена барабанная сушилка и выполняются среднетяжелые работы 2а. Явные теплоизбытки от оборудования равны 40 Кдж/с. Вентиляционная система обеспечивает двухкратную смену воздуха за час. Здание имеет две 50см наружные бетонные стены, площадью 186 и 126 м. Потери тепла на нагрев сырья и изделий составляет 10% от потерь через наружные стены. Средняя температура воздуха наиболее холодного месяца года минус 17оС.
17. Найти, нужно ли предусматривать общеобменную вытяжную вентиляцию в механической мастерской (размером 54126 м), в которой установлено 5 местных отсосов–кожухов от шлифовальных станков диаметром 500 мм и два зонта над ваннами травления деталей в растворах кислот. Класс опасности паров кислот – II-й. Площадь отверстий каждого зона 8095 см. Приточная общеобменная вентиляция обеспечивает 3-х кратный воздухообмен.
18. На складе хим. реактивов для проветривания установлен на крыше дефлектор диаметром 500мм. Обеспечит ли он удаление паров кислот (азотной, серной и соляной), которые хранятся на складе, если через неплотности в пробках из бутылей в воздух помещения поступает следующее количество паров, г: азотной – 2, серной – 1, соляной – 5.
19. Оценить вклады в общее количество теплопотерь организмом в окружающую среду за счет конвекции, теплопроводности, излучения и с потом в выдыхаемом воздухе. Человек выполняет работу средней категории тяжести при среднесменной температуре 28оС в теплый период года, одетый в легкую летнюю одежду (ситцевый халат). Температура окружающего оборудования 25оС.
20. Оценить вклады в общее количество потерь тепла человеком в окружающую среду за счет конвекции, излучения, с потом и с выдыхаемым воздухом. Принять, что человек выполняет тяжелую работу при среднесменной температуре 10оС в холодный период года и одет в зимнюю одежду. Температура стенок оборудования 12оС.
21. Определить относительную влажность воздуха в помещении размером 12*6*3, в котором из оборудования ежеминутно в воздух поступает 600-800г водяных паров. Система вентиляции обеспечивает трехкратный часовой воздухообмен. Средняя температура воздуха в помещении 23оС. Температура приточного воздуха 15оС, относительная влажность 75%. Соответствует ли влажность в помещении санитарным нормам
22. Установить необходимость дополнительного отопления в холодный период года помещения цеха обжига керамической плитки (72126 м), работа в котором относится к среднетяжелой - категория 2б. Кирпичные стены здания толщиной 60см только одной большей стороной примыкают к другому помещению. Аэрация цеха за час обеспечивает кратность воздухообмена 2 ч-1. От печей в помещение ежесекундно поступает 160-180 кДж тепла, 5% от которого теряется на нагрев сырья и с готовой продукцией. Средняя температура воздуха наиболее холодного месяца года минус 15оС.
23. Найти температуру воздуха в помещении цеха обжига (72126 м) в холодный период года со средней температурой на улице минус 15о С. Избытки явного тепла от печей составляют 160-180 кДж/с, они тратятся на нагрев приточного воздуха (Кр=3 ч-1) и теряются через три наружных 50-и см бетонных стены здания. Остальные потери не превышают 10% от теплопотерь через стены здания. Соблюдаются ли санитарные требования, предъявляемые к температуре воздуха в рабочей зоне, если в среднем энерготраты рабочих составляют 250 Вт?
24. По среднесуточной температуре наружного воздуха найти период года (теплый, переходный или холодный), если с 12 до 17 часов воздух нагревается до 15оС, с 0 до 7 охлаждается до 7оС, в остальные часы температура воздуха составляет 10оС. Как будет меняться относительная влажность воздуха в указанные часы, если абсолютная влажность постоянна и равна 7г/м3 (7 мм рт.ст).
25. Оценить степень напряженности помещения при аварийной ситуации и необходимость проектирования аварийной вентиляции. Геометрические размеры помещения 72126 м. В помещении находится 1 л емкость с осветительным керосином плотностью 792 г/л, ПДКрз = 300 мг/м3. Кратность воздухообмена рабочей вентиляции 5 ч-1.
Таблица 2.1
Количество влаги, выделяющееся с поверхности кожи и из легких человека, г/мин
|
Категория тяжести работ |
Температура воздуха рабочей зоны, о С |
||||
|
16 |
18 |
28 |
35 |
45 |
|
|
Легкая |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
5,2 |
8,8 |
|
Средняя |
2,6 |
3,0 |
5,0 |
7,0 |
11,3 |
|
Тяжелая |
4,9 |
6,7 |
8,9 |
11,4 |
18,6 |
Оптимальные и допустимые нормы микроклиматических параметров в воз- духе рабочей зоны производственных помещений
|
Категория работ |
Температура, оС |
Относительная влажность, % |
Скорость воздуха движения, м/с |
|||
|
оптимальная |
допустимая |
оптимальная |
допустимая |
оптимальная |
допустимая |
|
|
1а 1б 2а 2б 3 |
холодный период года |
|||||
|
22-24 21-23 19-21 17-19 16-18 |
21-25 20-24 17-23 15-22 13-21 |
40-60 40-60 40-60 40-60 40-60 |
15-75 15-75 15-75 15-75 15-75 |
0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 |
0,1 0,2 0,3 0,4 0,4 |
|
|
теплый период года |
||||||
|
1а 1б 2а 2б 3 |
23-25 22-24 20-22 19-21 18-20 |
21-28 20-28 18-27 16-27 15-26 |
40-60 40-60 40-60 40-60 40-60 |
15-75 15-75 15-75 15-75 15-75 |
0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 |
0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 |
|
Тяжестьработы |
Категория |
Показатели для оценки тяжести работ |
Примеры профессий на предприятиях |
|
|
Энерготраты, Вт, (ккал/час) |
Качественная характеристика |
|||
|
Легкие Средней тяжести Тяжелые |
1а 1б 2а 2б 3 |
до139 (до 120) 140-174 (121-150) 175-232 (151-200) 233-290 (200-250) более 290, (более 250) |
Работы в основном производимые сидя Сидя, стоя или связанные с ходьбой с небольшим физическим напряжением Связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до1кг) тяжестей Связанные с ходьбой и переносом тяжестей весом более 1кг до 10кг Связанные с постоянным перемещением, переносом тяжестей весом более 10кг. |
Точного машиностроения, часовых и швейных заводах, в сфере управления и т.п. В полиграфической промышленности, контролеры, мастера и т.п. На прядильно – ткацких фабриках, в механо-сборочных цехах машино-строит. предприятий В механизированных литейных, прокатных, кузнечных и сварочных цехах. Не механизированные работы на машино-строит. и металлургич. предприятиях |
Таблица 2.4
Классы условий труда по величине ТНС –индекса (оС) для производственных помещений с нагревающим микроклиматом не зависимо от времени года
|
Категория тяжести работ |
Класс условий труда |
Примечание |
||||||
|
оптимальный |
допустимый |
вредный |
опасный |
|||||
|
1 |
2 |
3.1. |
3.2. |
3.3. |
3.4. |
4 |
||
|
1а |
<22,2 |
22,2-26,4 |
26,5-26,6 |
26,7-27,4 |
27,5-28,6 |
28,7-31,0 |
>31,0 |
При тепловом излучении 141-1000 Вт/м2 |
|
1б |
<21,5 |
21,5-25,8 |
25,9-26,1 |
26,2-26,9 |
27,0-27,9 |
28,0-30,3 |
>30,3 |
|
|
2а |
<20,5 |
20,5-25,1 |
25,2-25,5 |
25,6-26,2 |
26,3-27,3 |
27,4-29,9 |
>29,9 |
|
|
2б |
<19,5 |
19,5-23,9 |
24,0-24,2 |
24,3-25,0 |
25,1-26,4 |
26,5-29,1 |
>29,1 |
|
|
3 |
<18,0 |
18,0-21,8 |
21,9-22,2 |
22,3-23,4 |
23,5-25,7 |
25,8-27,9 |
>27,9 |
Классы условий труда по уровню теплового излучения, Вт/м2
|
Категория тяжести работ |
Класс условий труда |
||||||
|
оптимальный |
допустимый |
вредный |
опасный |
||||
|
1 |
2 |
3.1. |
3.2. |
3.3. |
3.4. |
4 |
|
|
Без учета тяжести работ |
по СанПиН |
по СанПиН |
1001-1500 |
1501-2000 |
2001-2500 |
25011-2800 |
более 2800 |
Классы условий труда по нижней границе температуры воздуха (о С) при работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом
|
Категория тяжести работ |
Класс условий труда |
||||||
|
оптимальный |
допустимый |
вредный |
опасный |
||||
|
1 |
2 |
3.1. |
3.2. |
3.3. |
3.4. |
4 |
|
|
1а |
22 |
20 |
18 |
16 |
14 |
12 |
<12 |
|
1б |
21 |
19 |
17 |
15 |
13 |
11 |
<11 |
|
2а |
19 |
17 |
14 |
12 |
10 |
8 |
<8 |
|
2б |
17 |
15 |
13 |
11 |
9 |
7 |
<7 |
|
3 |
16 |
13 |
12 |
10 |
8 |
6 |
<6 |
Таблица 2.7
Упругость насыщенных водяных паров (рн , мм рт. ст.) при разных температурах воздуха (t, оС)
|
t, о С |
рн , мм.рт. ст |
t, о С |
рн , мм. рт. ст |
t, о С |
рн , мм. рт. ст |
|
7 |
7,03 |
13 |
11,23 |
19 |
16,48 |
|
8 |
7,76 |
14 |
11,99 |
20 |
17,54 |
|
9 |
8,52 |
15 |
12,79 |
21 |
18,65 |
|
10 |
9,21 |
16 |
13,63 |
22 |
19,83 |
|
11 |
9,84 |
17 |
14,53 |
23 |
21,07 |
|
12 |
10,52 |
18 |
15,48 |
24 |
22,38 |
3. ОСВЕЩЕНИЕ РАБОЧИХ МЕСТ
В соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями все рабочие места с постоянным пребыванием людей должны иметь как естественное или совмещенное, так и искусственное освещение. Рационально организованная система освещения способствует повышению производительности труда, сохранению нормального зрения, предупреждает развитие профессиональных заболеваний (катаракты, глаукомы и т.д.) и возникновение несчастных случаев.
Освещение рабочих мест должно обеспечивать необходимое качество световой среды, которое характеризуется достаточностью освещения, его равномерностью, а для искусственного освещения еще и такими вспомогательными параметрами, как пульсацией светового потока, степенью ослепленности и т.д.
Кроме рабочего должно предусматриваться аварийное освещение на участках, где сразу нельзя прекратить работу и эвакуационное освещение – для безопасной эвакуации людей при отключении рабочего освещения.
Освещение характеризуется совокупностью следующих количественных и качественных показателей.
3.1. Основные термины и определения
Световой поток (F) - это мощность лучистой энергии, которое она производит на человеческий глаз. Он оценивается по зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).
Сила света (I) - отношение светового потока к величине телесного угла (), в пределах которого он равномерно распределяется.
I= . (5.1)
Сила света измеряется в канделлах (кд).
Сила света точечного источника равна:
I=F/2 . (5.2)
Освещенность (Е) - плотность светового потока на освещаемой поверхности.
Е = , (5.3) где S – площадь поверхности, на которую падает световой поток. За единицу освещенности принят люкс (лк).
Если освещаемая поверхность S отстоит от точечного источника на расстоянии r, а нормаль к поверхности образует угол с направлением лучей, телесный угол, в котором распространяется свет, равен:
d=dScos/r2, (5.4)
а освещенность, создаваемая точечным источником определяется:
Е=dF/dS= dF cos/ dS r2 = I cos/r2 . (5.5)
Коэффициент естественной освещенности (КЕО) – отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражения) – Евн, к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, - Евнеш , выражается в процентах.
КЕО=Евн/ Евнеш 100% . (5.6)
Коэффициент светового климата (m) - коэффициент, учитывающий особенности светового климата.
Яркость поверхности (L) – отношение силы света, излучаемой поверхностью в данном направлении, к проекции светящейся поверхности, перпендикулярной данному направлению.
L=, (5.7)
где - угол между направлением нормали к светящейся поверхности и рассматриваемым направлением.
Коэффициент пульсации освещенности (КП ) - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате измерения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменных током, измеряется в процентах :
КП=%, (5.8)
где ЕМАХ и Е МИН – соответственно максимальное и минимальное значение освещенности за период ее колебания, лк
ЕСР - среднее значение освещенности за период ее колебания, лк.
Показатель ослепленности (Р) – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемый выражением:
P= ( S – 1 ) 1000, (5.9)
где S – коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.
Требуемый уровень освещения определяется уровнем зрительного напряжения, который зависит от размера объекта различения, окраски фона и контраста объекта с фоном:
Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная часть или дефект, которые требуется различать в процессе работы.
Эквивалентный размер объекта различения – размер равнояркого круга на равноярком фоне, имеющего такой же пороговый контраст, что и объект различения при данной яркости фона.
Фон - это поверхность, на которой рассматривается объект различения. Он характеризуется коэффициентом отражения (ОТР).
При: ОТР < 0,2 фон - “темный”;
0,2 < ОТР < 0,4 - “средний”;
ОТР > 0,4 - “светлый”.
Контраст объекта различения с фоном (K) - отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта (Lоб) и фона (Lф) к яркости фона:
K= . (5.10)
Контраст – большой при К> 0,5 (объект и фон резко различаются по яркости);
- средний при 0,2 К 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости;
- малый при К < 0,2 ( объект и фон мало отличаются по яркости).
Все многообразие зрительных работ разбито на восемь разрядов. К I разряду относятся самые напряженные зрительные работы, а к VIII – грубые, требующие лишь общей ориентации в производственном помещении. Назначение разряда зрительной работы зависит от зрительного напряжения, которое определяется наименьшим или эквивалентным размером объекта различения, расстоянием до глаз и другими показателями. Значения показателей качества «Световой среды» на рабочих местах должны быть не ниже величин соответствующих значений показателей, приведенных в документе СН и П 23-05-95 [11] (прил., табл. 5.1).
3.2.1. Естественное освещение
Нормирование естественного и совмещенного (сочетание естественного и искусственного) освещения проводится по относительному показателю – коэффициенту естественной освещенности (КЕО). Значения КЕО для естественного и совмещенного освещения в зависимости от разряда зрительных работ и вида освещения (боковое, верхнее или комбинированное) приведены в приложении (табл. 5.1), а для отдельных видов помещений (табл. 5.2 и 5.3). При нормировании естественного освещения необходимо также учитывать группу административного района по ресурсам светового климата, ориентированность окон по сторонам горизонта и неравномерность естественного освещения [11].
Для зданий, расположенных в административных районах, относящихся по ресурсам светового климата к 2 – 5 группам (см. прил, табл. 5.4), нормативные значения КЕО (е) следует определять по формуле:
е = ен m , (5.11)
где ен – значение КЕО работ для работ установленного зрительного разряда, в зданиях, расположенных в 1 группе административных районов;
m - коэффициент светового климата (прил., табл. 5.5)
Спроектировать естественное освещение значит найти необходимую площадь световых проемов, удовлетворяющих санитарно-гигиеническим требованиям. Площадь оконных проемов (Sо, м2) находят по формуле:
Sп е Кз о Kзд
Sо = , (5.12) 100 о r1
где Sп - площадь пола, м2;
е – нормированное значение коэффициента естественной освещенности, % см. формулу 5.11;
Кз - коэффициент запаса. Его выбор зависит от уровня запыленности воздуха в помещение и он изменяется в пределах от 1,4 - для чистых до 2 – для запыленных помещений.
о - световая характеристика окон, зависящая от геометрических размеров помещения, выбирается в соответствии с данными приложения (табл. 5.6).
о - общий коэффициент светопропускания окон. Он учитывает вид светопропускающего материала, вид переплета и вид несущих конструкций и покрытий, его значения меняются в интервале от 0,24 до 0,73.
r1 - коэффициент, учитывающий повышение естественного освещения за счет света внутренних поверхностей помещения. При средневзвешенном коэффициенте отражения ср = 0,4 от потолка, стен и пола r1 изменяется в диапазоне от 1,1 до 2.
Кзд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями. Он зависит от отношения расстояния между противостоящими зданиями – Р к высоте противостоящего здания - Нзд (прил., табл. 5.7).
Более точные значения показателей, входящих в формулу 5.12, можно найти в СН и П II-4-79 [12].
В производственных помещениях со зрительной работой I-III разрядов следует предусматривать совмещенное освещение (естественное и искусственное). При этом в формулу 5.12 подставляется значение нормированного КЕО для совмещенного освещения [11].
После расчета So выбирают окна по литературе [13], причем выбранная площадь оконных проемов не должна отличаться от расчетной более, чем на 1015 %.
Для существующего здания полученную площадь оконных проемов (So) сравнивают с фактической (SФ). При условии их равенства естественное освещение считается рационально организованно.
3.2.2. Искусственное освещение
Нормирование искусственного освещения в производственных помещениях производится по величине освещенности (Е) с учетом вида освещения (общее и комбинированное). Зрительное напряжение при искусственном освещении определяется не только размерами различаемых объектов, но и окраской фона, контрастом между различаемым объектом и фоном, а также сочетанием нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации и показателем дискомфорта.
При проектировании общего искусственного освещения в производственных помещених уровень минимальной освещенности рабочих поверхностей (Е, лк) должен соответствовать значениям, приведенным в приложении (табл. 5.1 и 5.3) [11, 14, 15]. При выполнении работ, требующих высокого уровня зрительного напряжения (I-III зрительные разряды), следует предусматривать комбинированное освещение (сочетание общего и местного освещения). Причем доля общего освещения в системе комбинированного должна быть не менее 10 % от нормируемой величины освещенности для комбинированного освещения. Не допускается использовать в производственных помещениях одно местное искусственное освещение.
Выбор типа источника освещения (лампы) зависит от особенностей зрительной работы (уровня зрительного напряжения, необходимости различать цветовые оттенки, необходимости слежения за движущимися объектами и т.п.). Так, например, для освещения рабочих мест с высоким уровнем зрительного напряжения лучше предусмотреть систему комбинированного освещения светильниками с люминесцентными лампами типа ЛД, ЛБ, ЛХБ, ЛТБ.. Для рабочих мест, где необходимо различать цветовые оттенки (например, разбраковка изделий по цвету, художественное оформление изделий и т.п.), рекомендуется использовать светильники с люминесцентными лампами типа ЛД и ЛДЦ.
Лампы накаливания или газоразрядные лампы высокого давления (типа ДРЛ) нужно предусматривать в неотапливаемых помещениях и в горячих цехах, а также для освещения помещений, где уровень зрительного напряжения невысок (VII-VIII разряды).
Выбор типа светильника (источника света в сочетании с осветительной арматурой) определяется требованиями, предъявляемыми к распределению светового потока, равномерности освещения, также этот выбор зависит от условий воздушной среды и других параметров. Например, для освещения высоких помещений высотой Н 6 м (механические, сборочные цеха, цеха сушки и обжига для получения керамических изделий и т.п.) используют светильники прямого света; для обеспечения равномерного освещения помещений с подвесными потолками – светильники рассеянного света. В помещениях с нормальными условиями воздушной среды – светильники открытого типа, а при возможности поступления в помещение загрязняющих (пыль, пары воды, химические вещества) или взрывопожароопасных веществ выбирают светильники закрытого типа (пылезащищенные, влагонепроницаемые, повышенной надежности против взрыва, взрывонепроницаемые и т.п.). Тип ламп и светильников приводится в [14,15].
Кроме рабочего освещения, производственные помещения должны быть иметь и аварийное освещение. Оно подразделяется на освещение безопасности и эвакуационное. При отключении рабочего освещения освещение безопасности должно обеспечивать на рабочих поверхностях величину освещенности в размере 5 % от рабочего, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территории предприятий.
Эвакуационное освещение должно создавать величину наименьшей освещенности на уровне пола – 0,5 лк, а на открытых территориях – 0,2 лк.
Для аварийного освещения можно использовать как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы.
Существует несколько методов расчета искусственного освещения.
Этот метод предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей в присутствии затемняющих предметов. При этом учитывается не только световой поток источников света, но и отраженный световой поток от стен, потолка, элементов оборудования, размеры помещения и тип светильников.
Расчет количества светильников для системы общего освещения (N) проводят по формуле:
Е Sп Z Кз
N = , (5.13)
F n
где Е – нормированное значение освещенности для систем общего освещения, лк. (Е выбирается по СН и П 23-05-95 в зависимости от разряда зрительной работы, фона, контраста объекта с фоном и вида освещения – прил.,табл. 5.1);
Sп – площадь пола, м2;
Z – коэффициент, учитывающий равномерность освещения, изменяется от 1,1 до 1,5;
Кз – коэффициент запаса, аналогичен показателю в формуле (5.12);
F – световой поток источника света (лм), зависящий от вида лампы и ее мощности. В приложении (табл. 5.8) приведены значения светового потока для наиболее распространенных типов источников света различной мощности;
n – количество ламп в светильнике, шт;
- коэффициент использования светового потока, в долях единицы; он зависит от типа светильника, индекса помещения – i, состояния потолка, стен и пола. Для наиболее распространенных типов светильников значения коэффициента приведены в приложении (табл.5.9) в зависимости от средних условий отражения света от потолка (п) и стен (ст) и пола (Р) (см. прил.,табл. 5.10) .
Индекс помещения i расчитывается по формуле:
i = (LП В) / h1 (LП + В) , (5.14)
где LП – длина помещения, м;
В – глубина (ширина) помещения, м;
h1 – высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна: h1 Н – 1, где Н – высота помещения.
При существующей системе общего искусственного освещения по формуле (5.13) рассчитывают величину освещенности (Е), которую создает имеющаяся система освещения и сравнивают ее затем с нормативной величиной освещенности ЕН. При условии Е ЕН освещенность считается достаточной, а при соответствии качественных показателей – коэффициента пульсации, показателя ослепленности и т.д. освещение соответствует санитарным требованиям. При условии Е ЕН освещенность является недостаточной, а выполнение зрительной работы при таком освещении может привести к ухудшению зрения.
2. Точечный метод
Точечным методом рассчитывают общее локализованное и общее равномерное освещение при значительных затемнениях, а также местное освещение. Основу точечного метода составляет уравнение 5.16. Учитывая, что величину r в этом уравнении можно связать с высотой подвеса светового прибора (h)
r=h/cos, (5.15)
а также вводя коэффициент запаса КЗ, получается:
Е=Icos3/КЗh2, (5.16)
Значения силы света можно определить графически по характеристикам светораспределения светильников [14].
3. Метод удельной мощности
Данный метод целесообразно использовать только для ориентировочных расчетов. Удельная мощность (Wуд) это отношение суммарной мощности (Рсум) всех световых приборов к освещаемой поверхности (S):
Wуд=Pсум/S = P N/S, (5.17)
где P – мощность одной лампы;
N – количество ламп.
Значения удельных мощностей указаны в справочниках по светотехнике [16], в зависимости от типа светового прибора, высоты его подвеса, площади пола и требуемой освещенности.
3.3. Оценка качественных показателей световой среды
Одним из параметров, определяющих качество освещения, является показатель ослепленности (Р). По нему оценивается слепящее действие, возникающее от прямой блескости источников света. Для оценки этого показателя необходимо знать следующие параметры осветительных установок (ОУ):
Значения показателя ослепленности (РТАБЛ) для осветительных приборов с люминесцентными лампами типа ЛБ (ЛБЦТ) [16], для значений коэффициента отражения рабочей поверхности ОТ = 0,1 (для подразряда зрительных работ – «а») и коэффициентов отражения потолка, стен и пола, равных нулю, приведены в приложении (табл. 5.11). Для условий, отличных от перечисленных, Р определяется по формуле:
Р = 0,1 РТАБЛ КЛ КР / КОТР, (5.18)
где: КЛ – коэффициент, учитывающий спектральный состав и яркость источни- ков света (ИС) ;
КР – коэффициент, учитывающий влияние отражающих свойств потолка,
стен и пола (см. прил.,табл. 5.10 и 5.12);
КОТР – коэффициент отражения рабочей поверхности (см. прил.,табл.5.13).
Вторым показателем качества световой среды является коэффициент пульсации. При отсутствии экспериментально измеренных значений КП его значения для газоразрядных ламп можно определить по таблицам [15,17] или рассчитать по формуле 5.8.
Качество световой среды зависит как от вида освещения (естественное, искусственное и совмещенное), так и от того, оценивается ли качество освещения уже существующей системы освещения или эту систему предполагается создать или спроектировать.
В первом случае обычно рассчитывают, какой уровень освещения создает существующая система освещения и сравнивают его с нормативными «показателями», характеризующими данный уровень освещения, а во втором – рассчитывают площадь окон, количество светильников или их мощность для обеспечения качества световой среды, соответствующим гигиеническим требованиям.
Так как качество световой среды, длительно действующей на человека, определяется параметрами естественного и искусственного освещения, то выбор критериев оценки естественного и искусственного освещения должен быть произведен по значениям величин КЕО, уровня икусственной освещенности и контролируемых показателей качества освещения [11,17].
При этом вначале определяется класс условий труда по каждому показателю, входящему в понятие «световая среда», а затем оценивается общее состояние «световой среды».
По показателю достаточности освещения.
1) если ЕФ ЕНОР освещение допустимое (класс 2);
2) если ЕФ ЕНОР освещение не достаточное (класс вредный 3.1).
По качественным показателям.
По показателям «Коэффициент пульсации освещенности» и «Показатель ослепленности» классы условий труда присваиваются:
По показателю «Отраженная блескость» присваивается:
Суммарная оценка по фактору «Искусственное освещение» проводится по
показателю, имеющему наибольшую вредность.
Общая оценка условий труда в зависимости от параметров световой среды производится на основании оценок по «Естественному» и «Искусственному освещению» путем выбора из них наибольшей оценки степени вредности.
1. Контроль условий работы в читальном зале библиотеки университета показал, что величина естественной освещенности на столах, стоящих у окна, составляет 530 лк, на столах , расположенных в центре помещения, - 290 лк , а на столах, находящихся около стены, - 150 лк. Величина измеренной в момент контроля освещенности на улице – 30000 лк. Каковы перспективы сохранения зрения у читателей, сидящих постоянно на определенных рабочих местах? Оцените класс условий труда по фактору «Естественное освещение» для каждого случая и дайте свои рекомендации.
2. Какой из светильников испускает свет большей силы, если величина измеренной освещенности в точке А, создаваемая каждым из них, оказалась одинаковой?
5 м 4 м 3 м
2 м
А
3. Оцените, достаточно ли для общего освещения сборочно-монтажного цеха (24124) м в системе комбинированного освещения сорока светильников типа ЛДР – 2 40 с люминесцентными лампами ЛБ. В цехе потолок свежепобелен, а стены окрашены светлой краской.
4. Оцените, во сколько раз суммарная площадь окон в типовом производственном помещении в г. Иванове (Москве, Чите) должна отличаться от окон в соответствующем помещении в г. Астрахани (Ставрополе, Архангельске), с окнами, выходящими на север (юг, запад или восток)?
5. Настольный светильник прямого света с лампой накаливания мощность 60 Вт в кабинете начальника цеха расположен на расстоянии 90 см непосредственно над поверхностью стола. Коэффициент запаса для этого светильника - 1,2. Достаточно ли освещенности от этого светильника для нормальной работы? Оцените класс условий труда по фактору «Искусственное освещение» по показателю достаточной освещенности и дайте соответствующие рекомендации для данного рабочего места.
6. В сварочном цехе , с содержанием пыли в воздухе 3 мг/м3 , общее освещение обеспечивают 135 светильников типа ВПЛМ – 2 40 с люминесцентными лампами типа ЛД. Сколько ламп может выйти из строя, чтобы санитарно-гигиенические нормы все еще соблюдались, если размеры цеха (25126) м, а светильники размещены на расстоянии 2 м от потолка. Принять П = 50%, а СТ =30%.
7. Определите требуемую площадь световых проемов в помещении при боковом освещении методом светотехнического расчета для вариантов, приведенных в таблице 3.15.
Таблица 3.15
|
Номер варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
SП, м2 |
124 |
136 |
146 |
156 |
104 |
256 |
186 |
196 |
126 |
246 |
|
Разряд *. |
III |
IV |
V |
I |
II |
VI |
VII |
VIII |
VI |
III |
|
Номер группы ** |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Ориентированность *** |
C |
З |
В |
Ю |
СЗ |
З |
ЮЗ |
СВ |
ЮВ |
В |
* - Разряд зрительной работы
** - Номер группы административных районов по ресурсам светового климата
*** - Ориентированность световых проемов по сторонам света.
При расчетах принять, что напротив окон здание отсутствует и высота помещения h = 3,5 м.
Сравните, во сколько раз должна измениться площадь окон в помещении, если расчет вести для совмещенного освещения.
8. В цехе изготовления штамповочных изделий из пластмасс для освещения используется комбинированная система освещения. Верхнее освещение создает на рабочих поверхностях освещенность Е = 150 лк. Все рабочие места дополнительно освещаются от местных светильников, которые вмонтированы в производственное оборудование и расположены вертикально над рабочей поверхностью на высоте 80 см. Эти светильники излучают свет силой 290 кд. Удовлетворяет ли такое освещение санитарно-гигиеническим требованиям?
9. Рассчитать, сколько светильников типа ОДР – 2 40 с лампами типа ЛХБ необходимо предусмотреть для освещения помещения размером (1283,5) м; если в нем предполагается выполнять зрительные работы с объектами, имеющими минимальный размер 2 мм; коэффициент отражения фона составляет 0,1, а контраст объекта с фоном не превышает 0,3. В расчетах принять, что П = 50%, а СТ =30%.
10. В лаборатории неорганической химии размером (1863) м в ИГХТУ естественное освещение обеспечивают 12 окон, выходящих на запад. Размер одного окна составляет 1,2 1,5 м2 . Напротив окон лаборатории на расстоянии 15 метров находится здание “Банки” высотой 10 м. Достаточно ли такой площади окон в лаборатории для обеспечения санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к естественному освещению
11. В цехе металлорежущих станков на рабочем месте проводится контроль по точности обработки деталей (допуск - 0,35 мм). Условная рабочая поверхность станка находится на высоте 0,8 м от пола и освещается двумя светильниками, подвешенными на высоте 2,8 м от уровня пола таким образом, что свет от них падает на рабочую поверхность под углом 60 к нормали, а они находятся по разные стороны на равном расстоянии от освещаемой поверхности. Сила света, испускаемого каждым из светильников в этом направлении, составляет 3200 кд. Удовлетворяет ли данное освещение санитарно-гигиеническим требованиям, если показатель ослепленности от этих светильников равен 18. Дайте подробное описание работ в цехе по зрительной характеристике.
12. В цехе площадью 2010 м2 со свежепобеленным потолком и светлоокрашенными стенами на расчетной высоте 3,4 м предполагается установить светильники типа ОД- 240 с люминесцентными лампами типа ЛТБ. Расчитайте необходимое количество светильников для создания нормируемой освещенности при выполнении зрительных работ:
а) средней точности, кот от поверхности фона 0,15; контраст объекта с фоном (К) = 0,15;
б) малой точности, кот от поверхности фона 0,1; К = 0,3;
в) для общего постоянного наблюдения за ходом производственного процесса.
Какие еще параметры освещения должны учитываться для оценки качества световой среды и соблюдаться для обеспечения санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к освещению на допустимом уровне?
13. В помещении, переоборудованном под аналитическую лабораторию, общая площадь световых проемов составляет 30 м2. Удовлетворяет ли естественное освещение санитарно-гигиеническим требованиям, если размеры помещения 2463,6 м, а напротив окон на расстоянии 15 метров находится здание высотой 10 метров? Оцените класс условий труда по фактору “Естественное освещение” на рабочих местах, расположенных у противоположной от окон стен на расстоянии один м.
14. Выбрать и обосновать тип ламп и светильников, а также их количество для создания необходимого уровня общего искусственного освещения для безопасного обслуживания складских помещений по хранению ЛВЖ. Размер склада (30105) м, без отопления, стены и потолок – бетонные.
15. Определите, достаточно ли мощности люминесцентных ламп типа ЛДЦ40 в 20 светильниках типа ОДР-2 для общего освещения цеха размером, м 24126, если в нем выполняются зрительные работы разряда VIII а. Стены и потолок цеха – бетонные. Коэффициент запаса = 1,5, а коэффициент использования светильника – 1,2. Если нет, то подберите необходимую мощность и тип источника света.
16. Светильник (СМО-100 с лампой накаливания мощностью 100 Вт) первоначально был установлен вертикально на расстоянии 2 метров от рабочей поверхности стола секретаря. Стол оборудован ПЭВМ. Определите, обеспечивает ли этот световой прибор нормируемую величину освещенности? Если нет, то расчитайте на какой максимальной высоте он должен быть размещен? Оцените класс условий труда по фактору “Искусственное освещение” в первом и во втором случае, если показатель ослепленности на данном рабочем месте не превышает 20.
17. Оцените, удовлетворяет ли эвакуационное освещение, состоящее из 4-х светильников типа ВЗГ с лампами накаливания мощностью 15 Вт, нормам безопасности в коридоре длиной 50 м, шириной 2 м и высотой 3,5 м. Если нет, дайте свои предложения и обоснуйте их.
18. Установите характеристику зрительной работы, определите разряд (и подразряд) зрительной работы и спроектируйте общее освещение в системе комбинированного для цеха по сборке часов.
Специфика работы: очень малые размеры деталей – до 0,1 мм;
контраст объекта различения с фоном – 0,15;
коэффициент отражения деталей – 0,75.
Размеры цеха (24104) м. В цехе для общего освещения предполагается установить светильники, перекрытые светорассеивающим стеклом, типа ЛВП с люминесцентными лампами ЛДЦ мощностью 60 ВТ.
19. Для контроля уровня освещения в помещении использовался метод “регистрации мгновенных значений величины освещенности”. Данные этих измерений представлены в таблице 3.16.
Таблица 3.16
|
Вариант 1 |
Вариант 2 |
Вариант 3 |
Вариант 4 |
Вариант 5 |
|
200 220 210 215 230 240 233 225 215 220 |
350 380 300 400 420 375 390 300 320 330 |
200 240 235 250 220 260 245 255 260 246 |
450 500 480 430 480 400 425 430 440 470 |
200 240 250 280 300 300 290 230 245 295 |
Освещение данного помещения осуществляется светильниками 1 группы с люминесцентными лампами типа ЛТБ, расстояние между рядами 1,5 м, а высота подвеса светильников 3,4 м.
Рекомендуйте, какие виды работ по зрительной характеристике можно выполнять в данном помещении и приведите их подробное описание. Значение коэффициента, учитывающего спектральный состав и яркость источника света КЛ = 1,12, потолок и стены – свежеокрашены, а пол покрыт линолиумом «сосна».
20. Оцените, достаточно ли площади окон (52 м2), ориентированных на северо-запад, для помещения сортировки пиломатериалов в г. Иванове и в аналогичном помещении г. Ставрополе, если минимальные размеры дефектов в них составляют 0,3 – 0,5 мм. Высота от условной рабочей поверхности до верха окна – 2 м, а средневзвешенный коэффициент отражения от потолка, стен и пола – 0,4. Размеры помещения (2484) м. Ближайшее здание высотой 7 м находится на расстоянии 25 метров.
21. В результате аварии на подстанции произошло отключение рабочего освещения в окрасочном отделении завода по производству автомобилей. Включилось освещение безопасности, состоящее из 10 светильников типа НПС с лампами накаливания мощностью 40 Вт. Размеры помещения (20104) м. Удовлетворяет ли данная система аварийного освещения в окрасочном отделении нормам безопасности. Стены и потолок в цехе – бетонные.
22. Можно приспособить помещение под склад для хранения баллонов со сжиженным газом, если там сняли систему отопления. В этом помещении установлено 11 светильников типа ОД - 1 с люминесцентными лампами ЛДЦ мощностью 30 Вт. Если нет, то спроектируйте соответствующую систему освещения. Потолок в помещении – бетонный, стены покрыты местами облупившейся известковой побелкой.
23. Как изменится уровень освещения рабочих поверхностей в производственном помещении от 14 светильников типа Астра с лампами накаливания мощностью 100 Вт после ремонта помещения (6123) м. До ремонта потолок и стены были запущены и покрыты темной пылью, а после ремонта побелены и свежеокрашены. Определите класс условий труда в помещении (в первом и во втором случае) по фактору “Искусственное освещение”, если здесь проводятся зрительные работы VI разряда, отраженная блескость отсутствует, а показатель ослепленности равен 39.
24. В швейном цехе (2064) м для освещения рабочих мест используется система комбинированного освещения. С этой целью используются местные светильники, обеспечивающие освещенность ЕМ =2700 лк и светильники общего освещения типа ШОД- 240 с лампами ЛДЦ, подвешенными на высоте 3 метра от рабочей поверхности (КЗ = 1,2 и Z = 1,2) и обеспечивающими ЕОБЩ. Оцените, во всех ли случаях система искусственного освещения соответствует санитарно-гигиеническим требованиям, если:
Толщина нити во всех случаях одинакова и состаляет 0,2 мм. Дайте свои предложения.
25. Спроектируйте необходимую систему рабочего освещения помещений с размерами (25504) м, исходя из зрительных норм и норм безопасности труда для :
26. Спроектируйте необходимую систему рабочего освещения для помещения ОТК, если брак по окраске, который определяется визуально, считается засоренность частицами 0,4 мм (для вариантов):
а) фон (Ф) – средний и контраст (К) объекта с фоном – средний;
б) Ф – темный и К – малый;
в) Ф – средний и К – малый.
Размеры помещения ОТК – (106 4, м3 ).
Нормативные показатели, характеризующие качество освещения, для некоторых помещений /18/
|
Помещения |
Г- горизонт плоскость, над полом, м |
Искусственное освещение |
Естественное освещение при боковом освещении КЕОН, % |
Совмещенное освещение при боковом освещ. КЕОН,% |
||
|
Освещенность рабочих поверхностях (при общем освещении), лк |
Показатель ослепленности, Р |
Коэффициент пульсации, Кр, % |
||||
|
Читальные залы |
Г-0,8 |
400 |
40 |
15 |
1,2 |
0,7 |
|
Лаборатории органической и неорганической химии |
Г-0,8 |
400 |
40 |
10 |
1,2 |
0,7 |
|
Аналитические лаборатории |
Г-0,8 |
500 |
40 |
10 |
1,5 |
0,9 |
|
Аудитории |
Г-0,8 |
400 |
40 |
10 |
1,2 |
0,7 |
|
Кабинеты информатики и вычислительной техники |
Г-0,8 В-1 (экран дисплея) |
400 200 |
15 |
10 |
1,2 |
0,7 |
|
Кабинеты, раб.комнаты преподавателей |
Г-0,8 |
300 |
40 |
15 |
1,0 |
0,6 |
|
7. Рекреации |
Пол |
150 |
90 |
- |
0,5 |
0,3 |
|
Коридоры: - главные - остальные |
Пол Пол |
75 50 |
- - |
- - |
0,1 0,1 |
- - |
Таблица 5.3
Показатели, влияющие на качество освещения, для некоторых цехов и отделений промышленных предприятий
|
Наименование помещений, рабочих мест |
Характеристика помещений по условиям среды |
Разряд и подразряд зрительных работ |
Коэффициент запаса |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Термическое отделение: - печи разогрева деталей ванны нагрева и охлаждения деталей |
Пыльное |
VII VI |
1,7 |
|
Гальванический цех:
- контроль качества |
Химически активное, сырое Пыльное Нормальное |
IIа IIIб IIIб |
1,6 1,8 1,5 |
|
Сварочный цех |
П-II |
IIIв |
1,5 |
|
Цех металлорежущих станков |
П-I |
Vа |
1,5 |
|
Сборочно-монтажное отделение |
В-Iа |
VIIIв |
1,5 |
|
Столярно-сборочное отделение |
В-Iа |
IVб |
1,8 |
|
Вулканизационное отделение |
В-Iа |
VIIIб |
1,5 |
|
Склад баллонов сжиженного газа |
П-IIа |
IIIб |
1,5 |
|
Склад ЛВЖ |
В-Iа |
VI |
1,5 |
|
Текстильная фабрика:
|
П-IIа П-II П-II |
IIIв VI IIв |
1,7 1,7 1,7 |
|
Кузнечный цех |
не классифицируется |
VII |
2,0 |
|
Производство полиэфирной нити: отделение намотки |
П-II |
IIв |
1,7 |
|
Цех нанесение лакокрасочных покрытий |
В-Iа |
IVб |
1,5 |
|
Отделение штамповки изделий из пластмасс |
П-IIа |
III, |
1,5 |
|
Оператор ЭВМ |
Нормальное |
Vа |
1,5 |
Группы административных районов по ресурсам светового климата
|
Номер группы |
Административный район |
|
1 |
Московская, Смоленская, Владимирская, Калужская, Тульская, Рязанская, Нижегородская, Свердловская, Пермская, Челябинская, Курганская, Новосибирская, Кемеровская области, Мордовия, Чувашия, Удмуртия, Башкортостан, Татарстан, Красноярский край (севернее 63о с.ш.) Республика Саха (Якутия) (севернее 63о с.ш.) Чукотский нац. округ, Хабаровский край (севернее 55о с.ш.) |
|
2 |
Брянская, Курская, Орловская, Белгородская, Воронежская, Липецкая, Тамбовская, Пензенская, Самарская, Ульяновская, Оренбургская, Саратовская, Волгоградская области, Республика Коми, Кабардино-Балкарская Республика, Северо-Осетинская Республика, Ханты Мансийский нац. округ, Алтайский край, Красноярский край (южнее 63о с.ш.), Республика Саха (Якутия) (Южнее 63о с.ш.), Республика Тува, Бурятская Республика, Читинская область, Хабаровский край (южнее 55о с.ш.), Магаданская область |
|
3 |
Калининградская, Псковская, Новгородская, Тверская, Ярославская, Ивановская, Ленинградская, Вологодская, Костромская, Кировская области, Карельская Республика, Ямало-Ненецкий нац. округ, Ненецкий нац. округ |
|
4 |
Архангельская, Мурманская области |
|
5 |
Калмыцкая Республика, Ростовская, Астраханская области, Ставропольский край, Дагестанская Республика, Амурская область, Приморский край |
Коэффициенты светового климата (m) для зданий со световыми проемами в наружных стенах
|
Номер группы административных районов |
«m» при световых проемах, ориентированных по сторонам горизонта |
||
|
север; северо-запад, северо-восток |
запад, восток |
юг, юго-запад, юго-восток |
|
|
1 2 3 4 5 |
1 0,9 1,1 1,1 0,8 |
1 0,9 1,1 1,1 0,8 |
1 0,85 1 1,1 0,8 |
Таблица 5.6
Значение световой характеристики окон
|
Отношение Lп/В* |
Значение о при отношении В/h1* |
|||||||
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
7,5 |
10,0 |
|
|
4 и более |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
11,0 |
12,5 |
|
3 |
7,5 |
8,0 |
8,5 |
9,5 |
10,0 |
11,0 |
12,5 |
14,0 |
|
2 |
8,5 |
9,0 |
9,5 |
10,5 |
11,5 |
13,0 |
15.0 |
17,0 |
|
1,5 |
9,5 |
10,5 |
13,0 |
15,0 |
17,0 |
19,0 |
21,0 |
23,0 |
|
1 |
11,0 |
15,0 |
16,0 |
18,0 |
21,0 |
23,0 |
26,5 |
29,0 |
|
0,5 |
18 |
23 |
31 |
37 |
45 |
54 |
66 |
- |
Таблица 5.7
Значения коэффициента КЗД, учитывающего затемнение окон противостоящими зданиями
|
L/НЗД |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3 и более |
|
КЗД |
1,7 |
1,4 |
1,2 |
1,1 |
1,0 |
Примечание к табл.5.7: L – расстояние между зданиями, HЗД - высота здания
Таблица 5.8
Световой поток для наиболее распространенных источников освещения (F, лм) в зависимости от мощности лампы (W, Вт)
|
Тип лампы W,Вт |
Люминесцентные лампы |
Лампы накаливания |
||||
|
ЛБ |
ЛТБ |
ЛХБ |
ЛД |
ЛДЦ |
||
|
15 |
760 |
700 |
675 |
590 |
500 |
105 |
|
20 |
1180 |
975 |
935 |
920 |
820 |
- |
|
25 |
- |
- |
- |
- |
- |
210 |
|
30 |
2100 |
1720 |
1720 |
1640 |
1450 |
- |
|
40 |
3000 |
2580 |
2600 |
2340 |
2100 |
380 |
|
60 |
- |
- |
- |
- |
- |
650 |
|
65 |
4550 |
3980 |
3820 |
3570 |
3050 |
- |
|
80 |
5220 |
4440 |
4440 |
4070 |
3560 |
- |
|
100 |
- |
- |
- |
- |
- |
1320 |
|
125 |
6000 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
150 |
- |
- |
8000 |
- |
- |
2000 |
|
200 |
- |
- |
10000 |
- |
- |
2920 |
|
300 |
- |
- |
- |
- |
- |
4500 |
|
500 |
- |
- |
- |
- |
- |
8200 |
|
750 |
- |
- |
- |
- |
- |
13100 |
|
1000 |
- |
- |
- |
- |
- |
18500 |
|
1500 |
- |
- |
- |
- |
- |
28000 |
Таблица 5.9
Коэффициент использования светового потока в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения света от потолка (п) и стен (ст) и пола (Р) и индекса помещения
|
Светильники |
1 группа: «Астра», УПМ, УПС, «Универсаль» |
2 группа: УПД, СПБ, РСП10 |
3 группа: НСП-07, Уз, У-15 |
4 группа: ВПЛН ВПЛД |
5 группа: ЛСП-01, ОД, ОДР, ЛД, ЛДР |
6 группа: ЛПО, ЛСП-04(09), ПВЛ, ВЛВ, ВЛН, УВЛ |
|||||||||||
|
п,% |
30 |
50 |
70 |
30 |
50 |
70 |
30 |
50 |
70 |
30 |
50 |
70 |
30 |
50 |
30 |
50 |
70 |
|
ст,% |
10 |
30 |
50 |
10 |
30 |
50 |
10 |
30 |
50 |
10 |
30 |
50 |
10 |
30 |
10 |
30 |
50 |
|
i |
коэффициент использования, , % |
||||||||||||||||
|
0,5 |
17 |
21 |
25 |
21 |
24 |
28 |
14 |
16 |
22 |
12 |
14 |
17 |
10 |
14 |
11 |
13 |
18 |
|
0,6 |
23 |
27 |
31 |
25 |
28 |
34 |
19 |
21 |
27 |
16 |
18 |
21 |
15 |
17 |
14 |
17 |
23 |
|
0,7 |
30 |
34 |
39 |
29 |
39 |
38 |
23 |
24 |
29 |
19 |
21 |
24 |
16 |
20 |
16 |
20 |
27 |
|
0,8 |
34 |
38 |
44 |
33 |
36 |
42 |
25 |
26 |
33 |
21 |
24 |
26 |
19 |
23 |
19 |
23 |
29 |
|
0,9 |
37 |
41 |
47 |
38 |
40 |
44 |
27 |
29 |
35 |
23 |
25 |
28 |
20 |
25 |
21 |
27 |
32 |
|
1 |
39 |
43 |
49 |
40 |
42 |
47 |
29 |
31 |
37 |
25 |
27 |
29 |
22 |
26 |
23 |
28 |
34 |
|
1,5 |
41 |
50 |
55 |
46 |
51 |
57 |
34 |
37 |
44 |
29 |
30 |
39 |
28 |
32 |
30 |
36 |
42 |
|
2 |
51 |
55 |
60 |
54 |
58 |
62 |
38 |
41 |
48 |
32 |
33 |
35 |
32 |
37 |
35 |
40 |
46 |
|
3 |
58 |
62 |
66 |
61 |
64 |
67 |
44 |
47 |
54 |
35 |
37 |
39 |
38 |
43 |
41 |
45 |
51 |
|
4 |
62 |
66 |
73 |
66 |
69 |
72 |
48 |
52 |
61 |
38 |
40 |
42 |
41 |
46 |
48 |
51 |
57 |
|
5 |
64 |
69 |
73 |
66 |
69 |
72 |
48 |
52 |
61 |
38 |
40 |
42 |
43 |
48 |
48 |
51 |
57 |
Примечание к таблице 5.9. К 1 группе относятся светильники для ламп накаливания общего назначения, ко 2 группе – светильники для ламп накаливания пыле- влагонепроницаемые, к 3 группе – светильники для ламп накаливания взрывозащищенные, к 4 группе – светильники для люминесцентных ламп полностью пыленепроницаемые, к 5 группе – светильники для люминесцентных ламп общего назначения; к 6 группе – светильники для люминесцентных ламп взрывозащищенного и взрывобезопасного исполнения .
Таблица 5.10
Значения коэффициентов отражения света от потолка и стен и пола
|
Состояние потолка |
п, % |
Состояние пола |
Р, % |
|
Свежепобеленный |
70 |
Дерево: сосна светлая |
50 |
|
Чистый бетонный |
50 |
фанера |
38 |
|
Светлый деревянный окрашенный |
50 |
Дерево: дуб светлый |
33 |
|
Деревянный неокрашенный |
30 |
Дерево: орех |
18 |
|
Краска – светлая охра |
66 |
||
|
Состояние стен |
ст, % |
||
|
Обои: белые, кремовые, светло-желтые светло-серые, песочно-желтые, розовые, бледно-голубые, темные |
85 – 65 65 – 45 25 |
||
|
Свежепобеленные с окнами, закрытыми белыми шторами |
70 |
||
|
Свежепобеленные с окнами без штор |
50 |
||
|
Бетонные с окнами |
30 |
||
|
Кирпичные неоштукатуренные |
10 |
||
|
Штукатурка без побелки: новая хорошо сохранившаяся в помещениях с темной пылью |
42 30 – 20 20 – 15 |
Таблица 5.11
Значения показателя ослепленности для осветительных установок, выполненных линиями светильников с люминесцентными лампами типа ЛБ (ЛБЦТ 40)
|
Группа и краткая характеристика светильника по светотехническим параметрам |
Примеры светильников |
h, м |
Значение показателя ослепленности при относительном расстоянии между рядами светильников 1/h |
|||
|
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,6 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Группа 1 (зеркальный глубокого светораспределения, В = 7, П=30) |
ЛСП13 |
2,8 3,4 4,8 8,8 |
27 24 20 16 |
28 26 21 16 |
28 25 21 17 |
- - - - |
|
Группа 2 (с диффузным отражателем, без решетки В = 7, П=15) |
ЛД, ПВЛМ-Д, ЛСП02, ЛСП06 |
2,4 2,8 4,8 8,8 |
38 32 28 20 |
38 34 30 20 |
40 36 31 21 |
43 38 32 22 |
|
Группа 3 (с диффузным отражателем, с решеткой, В = 15, П=15) |
ЛД, ПВЛМ-Д, ЛСП02, ЛСП06 |
2,4 2.8 3,4 8,8 |
34 30 24 20 |
36 32 26 20 |
38 33 26 21 |
40 34 28 22 |
|
Группа 4 (с диффузным отражателем, с решеткой, В = 30, П=30) |
ШОД, ЛСО02 |
2,4 3,4 8,8 |
16 15 12 |
20 16 14 |
23 18 15 |
25 22 16 |
|
Группа 5 (перекрытый рассеивателем) |
ВЛВ, ПВЛ6, ПВЛП, УСП, ЛВП31, ЛВП33 |
1,7 2,4 4,8 |
28 22 15 |
28 24 16 |
30 25 17 |
34 28 20 |
Окончание табл. 5.11
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Группа 6 (без отражателя и решетки с лампами типа ЛБР) |
ПВЛМ с лампами ЛБР и ЛХБР |
3,4 4,8 8,8 |
55 49 37 |
57 50 38 |
58 51 39 |
61 54 41 |
|
Группа 7 (без отражателя с решеткой, с лампами типа ЛБР) |
ПВЛМ с лампами ЛБР, ЛХБР |
3,4 4,8 8,8 |
50 43 32 |
54 46 34 |
57 47 35 |
60 50 47 |
Примечание к таблице 5.11: h – высота подвеса светильника; l – расстояние между рядами светильников; В, П - защитные углы в продольной и поперечной плоскостях светильника.
Значения общего коэффициента отражения, стен и потолка - КР
|
Коэффициенты отражения потолка, стен, пола |
Значения КР |
||
|
0,7 0,7 0,5 0,3 0 |
0,5 0,5 0,3 0,3 0 |
0,3 0,1 0,1 0,1 0 |
0,8 0,85 0,90 0,95 1,00 |
Таблица 5.13
Коэффициенты отражения (КОТР) некоторых материалов
|
N |
Характеристика поверхности |
Котр |
|
1 2 3 4 5 6 7 |
Бумага белая Дерево: сосна светлая Фанера Белый мрамор Обои: белые, кремовые, светло-желтые, розовые, бледно-голубые, темные Ткани: шелк (белый) сукно (черное) Эмалированное белое железо Алюминий обработанный |
0,70 – 0,60 0,50 0,38 0,70 0,85 – 0,65 0,65 – 0,45 0,25 0,65 – 0,58 0,02 0,80 – 0,60 0,45 |
Таблица 5.14
Классы условий труда в зависимости от параметров световой среды производственных помещений
|
Фактор, показатель |
Классы условий труда |
||
|
Допустимый 2 |
Вредный – 3 |
||
|
1 степени 3.1 |
2 степени 3.2 |
||
|
ЕСТЕСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ: Коэффициент ест. освещен. (КЕО, %) |
0,6 |
0,6 до 0,1 |
<0,1 |
|
ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ: Освещенность рабочей поверхности (Е,лк) для I-IV, VII разрядов зрительных работ: V,VI,VIII-XIV Показатель ослепленности (Р, отн.ед.) Отраженная блескость Коэф. пульсации освещенности (КП,%) |
ЕН ЕН РН Отсутствие КПН |
ЕН до 0,5 ЕН < ЕН >РН Наличие >КПН |
<0,5 ЕН |
Примечание к табл. 5.14: нормативные значения освещенности (ЕН), показателя ослепленности (РН) и коэффициента пульсации (КП) в соответствии с [11].
4. ЗАЩИТА ОТ ШУМА И ВИБРАЦИИ
4.1. Физическая сущность шума
Под шумом понимают беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, вызывающих отрицательные субъективные ощущения.
Звуковые волны (звуки) – это колебания частиц сплошной среды. Область среды, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. В виде звука человек воспринимает упругие колебания среды в диапазоне частот от 16 до 20000 Гц. По спектральному составу различают низко (16300)-, средне (300800) и высокочастотные (свыше 800 Гц) шумы. Обычно параметры шума оценивают в октавных полосах частот (октавах), в которых верхняя граничная частота больше нижней в два раза: f1/f2 = 2. Частота, характеризующая октаву в целом, является среднегеометрической: fср.= f1 f2. Среднегеометрическая частота 1000 Гц называется стандартной, так как на этой частоте орган слуха человека обладает наибольшей чувствительностью.
Наряду с частотой шум характеризуется следующими абсолютными показателями:
1. Звуковое давление (Р) - разность между мгновенным значением полного давления и средним статистическим давлением, существующим в среде при отсутствии звукового поля, Па;
2. Интенсивность или сила звука (I) - количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу поверхности, Вт/м2. Интенсивность звука связана со звуковым давлением следующим соотношением:
I = Рv = P2 / C, (4.1)
где - плотность среды, в которой распространяется звуковая волна, кг/м3;
v - вектор скорости колебания частиц, м/с;
С - скорость распространения звука в данной среде (для воздуха С 344 м/с при нормальных условиях).
Произведение C зависит только от физических свойств среды и называется акустическим сопротивлением.
3. Звуковая мощность (W) – количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в единицу времени. Определяется потоком интенсивности звука через замкнутую поверхность площадью S, окружающую этот источник, Вт.
W = о S IdS. (4.2)
При этом средняя интенсивность звука определяется выражением:
Iср = W/4r2, (4.3)
где r - радиус рассматриваемой сферы.
Область слышимых человеком звуков ограничена двумя пороговыми величинами: нижняя – порог слышимости и верхняя – порог болевого ощущения (прил., табл.4.1).
Согласно закону Вебера-Фехнера действие шума на слух человека пропорционально не абсолютным параметрам звуковых волн, а логарифмам отношения этих величин к порогу слышимости, называемыми уровнями величин и измеряемыми в децибелах (дБ):
- уровень звукового давления Lp = 20 lg P / Po; (4.4)
- уровень интенсивности звука LI = 10 lg I / Io; (4.5)
- уровень звуковой мощности LW= 10lg W/Wo; (4.6)
Суммарный уровень звука (Lсум), создаваемый несколькими источниками шума с одинаковым уровнем (Li) рассчитывают по формуле:
Lсум = Li + 10 lg n, (4.7)
где n - число источников шума с одинаковым уровнем звукового давления Li.
Суммарный уровень звука нескольких различных источников шума определяется выражением:
n
Lо = 10 lg (100,1 Li). (4.8)
i=1
4.2. Классификация шумов по различным признакам
По характеру спектра шум подразделяется:
- на широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
- тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона.
Тональный характер шума для практических целей (при контроле параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее чем 10 дБ.
По временным характеристикам шумы делятся на постоянные, уровень которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более, чем на 5 дБА и непостоянные – более, чем на 5 дБА, а последние подразделяются на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.
Колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно меняется во времени.
Прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1с и более.
Импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с, при этом уровни звука, измеренные в дБАI и дБА соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера, отличаются не менее, чем на 7 дБ.
4.3. Действие шума на организм человека, субъективное восприятие шума
Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, повышению артериального давления, может приводить к профессиональному снижению слуха.
Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на снижение быстроты реакции, сбор информации и аналитические процессы, ухудшая качество работы.
В биологическом отношении шум является заметным стрессовым фактором. Акустический стресс может приводить к различным проявлениям: от функциональных нарушений до морфологически обозначенных дегенеративных процессов в различных органах и тканях. Степень шумовой патологии зависит от интенсивности и продолжительности воздействия, функционального состояния ЦНС, индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражителю. С гигиенических позиций придается большое значение амплитудно-временным, спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов, наиболее характерных для современного производства.
Шум с уровнем звукового давления до 30-35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40-70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия. Воздействие шума с уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости. При действии шума более 140 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.
Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999 «Акустика – определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом».
Орган слуха человека неодинаково чувствителен к звукам разных частот. Звуки равные по силе, но разные по частоте кажутся неодинаково громкими. Наибольшей чувствительностью ухо человека обладает на частотах 800-4000 Гц, а наименьшей – при 16-100 Гц. Поэтому для сравнения звуков различных частот наряду с понятием уровня интенсивности звука, введено понятие уровня громкости с условной единицей – фон. Один фон – громкость звука при частоте 1000 Гц и уровне интенсивности 1 дБ. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления.
Для приближения результатов объективных измерений к субъективному восприятию шума человеком вводят понятие корректированного уровня звука в единицах дБА. Коррекция заключается в том, что вводят зависящие от частоты поправки к уровню соответствующей величины. В приборах по измерению шума (шумомерах) есть специальная шкала «А» с коррекцией низкочастотной составляющей шума в соответствии с чувствительностью органов слуха человека.
4.4. Нормирование шума
При нормировании шумовых характеристик рабочих мест, как правило, регламентируется общий шум независимо от числа источников шума в помещении и их характеристик. В условиях производства в большинстве случаев технически трудно снизить шум до очень малых уровней, поэтому при нормировании исходят не из оптимальных (комфортных), а из допустимых условий, т.е. таких, когда вредное действие шума на человека проявляется незначительно.
Санитарно-гигиенические нормы устанавливают предельно допустимые уровни шума на рабочих местах, допустимые уровни шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки [19,20]. Технические нормы устанавливают допустимые шумовые характеристики источников шума и шумовые характеристики рабочих мест для оценки, нормирования шума и проведения мероприятий по его снижению [20].
Предельно допустимый уровень (ПДУ) шума – это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего стажа работы не должен вызывать отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц при непрерывном действии шума не менее 4 часов за рабочую смену. Совокупность девяти нормативных уровней звукового давления на среднегеометрических частотах называется предельным спектром (ПС).
Допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБА, измеренный на характеристике “медленно” шумомера, определяемый по формуле:
LА = 20 lg PА/Po, (4.9)
где РА – среднеквадратичная величина звукового давления с учетом коррекции “А” шумомера, Па;
Ро – значение звукового давления соответствующее порогу слышимости (табл.1), Па.
Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, определяемый по формуле:
Т
LАэкв = 10 lg 1/Т [РА(t)/Ро]2dt, (4.10)
0
где РА(t) – текущее значение среднего квадратичного значения звукового давления с учетом коррекции “А” шумомера, Па;
Ро – значение звукового давления соответствующее порогу слышимости (табл.1), Па;
Т - время действия шума, ч.
В реальных условиях для расчета эквивалентного уровня звука часто пользуются упрощенным методом [7]. Он применим в тех случаях, когда имеются данные об уровнях и продолжительности воздействия шума на рабочих местах, в рабочей зоне или различных помещениях. В соответствии с данным методом из каждого измеренного уровня звука вычитается поправка по таблице 4.2 (см. прил.), соответствующая времени его действия (в часах или в % от общего рабочего времени). Затем, используя данные табл.4.3 (см. прил.) производят последовательное суммирование измеренных уровней L1, L2, L3 …Ln попарно следующим образом. По разности двух уровней L1 и L2 по табл.4.3 определяют добавку L, которую прибавляют к большему уровню, в результате чего получают уровень L12 = L1+L. Уровень L12 суммируют таким же образом с L3 и получают уровень L123 и т.д. Окончательный результат Lэкв округляют до целого числа дБ (дБА).
Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука в зависимости от вида трудовой деятельности на рабочих местах принимаются по таблице 4.4, а для жилых помещений по таблице 4.5 (см. приложение).
Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах с учетом напряженности и тяжести трудового процесса представлены в приложении, табл. 4.6.
Тяжесть труда – характеристика трудового процесса, отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно-сосудистую, дыхательную и др), обеспечивающие его деятельность. Тяжесть труда характеризуется физической динамической нагрузкой, массой поднимаемого и перемещаемого груза, общим числом стереотипных рабочих движений, величиной статической нагрузки, формой рабочей позы, степенью наклона корпуса, перемещениями в пространстве.
Напряженность труда – характеристика трудового процесса, отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу работника. К факторам, характеризующим напряженность труда, относятся интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, степень монотонности нагрузок, режим работы.
Количественную оценку тяжести и напряженности трудового процесса следует проводить в соответствии с Руководством Р 2.2.755-99 «Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса» [7].
4.5. Способы защиты от шума
Для снижения шума в производственных помещениях применяют следующие меры защиты:
2.1. Применение укрытий для шумящего оборудования.
2.2. Устройство преград на пути его распространения в виде кабин, экранов, зеленых насаждений.
2.3. Использование глушителей шума.
2.4. Объемно-планировочные решения (размещение шумящего оборудования в отдельном помещении, вдали от тихих участков).
2.5. Акустическая обработка помещений.
2.6. Применение средств индивидуальной защиты (СИЗ) от шума.
Для реализации мероприятий по снижению шума используют материалы обладающие звукоотражающими, звукопоглощающими и звукоизолирующими свойствами.
Звукоотражение – способность материалов отражать падающую на них звуковую энергию. Этим свойством обладают гладкие массивные поверхности (мраморная стена называется акустическим зеркалом).
Звукопоглощение основано на снижении уровня отраженного от поверхностей помещения (стен, пола, потолка) прямого звука. Поглощение звука происходит путем перехода энергии звуковых колебаний главным образом в тепловую энергию за счет потерь на трение в пористом материале облицовки или поглотителя. Звукопоглощающие материалы подразделяют на 4 класса:
Звукопоглощающие материалы характеризуются коэффициентом звукопоглощения , равным отношению звуковой энергии поглощенной материалом, к энергии падающей на него. Свойством звукопоглощения обладают практически все строительные материалы, однако, звукопоглощающими принято считать лишь те, у которых на средних частотах 0,2.
Эффект снижения шума (дБ) за счет применения пористой звукопоглощающей облицовки можно оценить по формуле:
L (дБ) = 10 lg (В2/В1), (4.11)
где В1 и В2 – постоянные помещения до и после проведения акустической обработки;
В = А/(1- ср), (4.12)
где А = i Si – эквивалентная площадь звукопоглощения,
i и Si – коэффициент звукопоглощения облицовки и соответствующая ему поверхность;
ср – средневзвешенный коэффициент поглощения:
n
ср = iSi/Sпов, (4.13)
i=1
где Sпов – общая площадь поверхностей помещения, м2.
При расчете В1 поглощающими поверхностями являются потолок, стены и пол с соответствующими им коэффициентами звукопоглощения, а при расчете В2 – те же поверхности, но с учетом звукопоглощающих облицовок.
В замкнутом пространстве уровень шума определяется как прямой волной, идущей от источника шума, так и совокупностью волн, отраженных от всех поверхностей помещения. Подобное звуковое поле называют диффузным, и шум в этом случае может определяться по формуле:
L = Lw + 10lg [Ф/S(r) + 4/B], ( 4.14)
где Lw – уровень звуковой мощности источника шума, дБ;
S(r) – площадь поверхности, через которую на расстоянии r от источника шума проходит звуковая энергия, м2.
Если r меньше наибольшего размера источника шума, то S(r) – площадь геометрически подобной поверхности, проходящей через расчетную точку; если r больше наибольшего размера источника шума, то
S(r) = r2, (4.15)
где - телесный угол, в который излучает источник шума, стерад:
= 4 - если источник уединенный (напр.,подвешен в центре помещения);
= 2 - если источник находится на поверхности (напр., на полу);
= - если источник находится у стены;
= /2 – если источник находится в углу комнаты.
Ф – фактор направленности, для равномерно излучающего источника шума принимается равным 1.
В – постоянная помещения.
Если до акустической обработки постоянная помещения была В1, а после нее В2, то в расчетной точке шум уменьшится на:
L (дБ) = 10lg{[Ф/S(r) + 4/B1] / [Ф/S(r) + 4/B2]}. (4.16)
Если разделить числитель и знаменатель выражения, находящегося под логарифмом на Ф/S(r), то получим акустическое отношение М = [4/B]/[Ф/S(r)],
тогда L можно записать:
L (дБ) = 10lg (1+М1)/(1+М2). (4.17)
Так как звукопоглощение весьма дорогой метод защиты от шума, то использовать его для снижения шума следует только в том случае, если М 1. Если М 1, то за счет звукопоглощения удается снизить уровень звука не более, чем на 3 дБ. Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов приведены в табл.4.7.
Звукоизоляция – это способность конструкции не пропускать звуковую энергию за ее пределы. Звукоизоляция может осуществляться за счет использования как звукоотражающих, так и звукопоглощающих материалов. Для звукоотражающих материалов (кожухи, экраны, кабины и т.п., выполняемые из бетона, кирпича, стали, сплавов, пластмасс и т.д.) звукоизолирующая способность ограждений оценивается по уровню ослабления звуковой энергии, определяемой по уравнению:
L (дБ) = 10lg (1/), (4.18)
где = 0Sin2d - коэффициент звукопроницаемости или звукопередачи при падении звуковой волны под углом , с учетом волн, отраженных от конструкций помещения, когда звуковое поле близко к диффузному;
0 = (Рпр./Рпад.)2 – коэффициент звукопроницаемости или звукопередачи при падении звуковой волны под прямым углом;
Рпр.и Рпад. – звуковые давления соответственно прошедшей и падающей волн, Па.
Падающая звуковая волна приводит ограждение в колебательное движение, поэтому эффективность звукоизоляции в значительной мере зависит от массы единицы площади конструкции. На низких частотах (несколько десятков герц) звукоизолирующая способность ограждений определяется внутренними резонансными явлениями. На частотах выше первых двух-трех частот собственных колебаний ограждения (обычно выше 63 Гц) звукоизоляция подчиняется закону массы и для однослойной перегородки может быть определена по формуле:
L (дБ) = 20lg (mof) – 47,5 ; (4.19)
где mo - масса 1 м2 перегородки, кг/м2,
f – частота звука, Гц.
С дальнейшим увеличением частоты при достижении некоторого критического значения (fкр.) становится возможным явление волнового совпадения (внешнего пространственного резонанса):
fкр. = С2/1,8 С0h, (4.20)
где С – скорость звука в воздухе, м/с;
С0 – скорость звука в материале ограждения, м/с;
h – толщина ограждения, м.
Закон массы действует обычно при частоте f 0,5fкр.
При распространении шума внутри рабочего помещения и при условии, что расстояние от источника шума (ИШ) до расчетной точки больше максимального размера ИШ (т.е. ИШ рассматривается, как точечный) уровень шума на рабочем месте - L, дБ (дБА) определяется по формуле:
L = Lw + 10lgФ – 10lg - 20lgr, (4.21)
где Lw – уровень звуковой мощности источника шума, дБ (дБА);
Ф – фактор направленности (см. ф-лу 4.14);
- телесный угол, в который излучает источник шума, стерад (см.ф-лу 4.15);
r- расстояние от источника шума до расчетной точки, м.
Распространение шума на территории города – сложный процесс, характеризующийся такими явлениями как расхождение звуковой энергии, интерференция, дифракция, поглощение звука элементами внешней среды и др. [21].
Для оценки допустимости акустического воздействия в расчетных точках расположенных на территории жилой застройки, прилегающей к территории промышленных, коммунальных, энергетических предприятий, автомобильных и железных дорог, или на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) промышленных предприятий уровень звука можно рассчитать по формуле:
LА = LwA - 10lg - 20lgr - Ar - LСА, (4.22)
где LA – уровень звукового давления в расчетной точке, дБА;
LwA – уровень звука, создаваемого источником шума, дБА;
r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м;
- пространственный угол излучения звука (см.ф-лу 4.17);
Ar – поправка на поглощение звука в воздухе, дБА (прил.,табл.4.8)
LСА – дополнительное снижение уровня звука элементами окружающей среды, дБА.
LСА = LАэкр+ Азелl, (4.23)
LАэкр – снижение уровня звука экраном, расположенным между источником шума и расчетной точкой, дБА;
Азел – коэффициент ослабления звука полосами лесонасаждений, принимают равным 0,8 дБА/м; при ширине полосы более 100 м снижение уровня звука принимают равным 8 дБА;
l – ширина лесополосы, м.
Санитарно-гигиенические нормативы для помещений жилых и общественных зданий и территории жилой застройки приведены в [20] (см. прил., табл.4.5).
4.6. Защита от вибрации
Под вибрацией понимают колебательное движение механических систем, вызванное неуравновешенностью силовых воздействий. По способу передачи вибрация подразделяется на общую (воздействует на все тело человека через основные опорные поверхности) и локальную (главным образом, через руки). Общую вибрацию, по источнику ее возникновения, подразделяют на транспортную, технологическую и транспортно-технологическую. По времени воздействия как общая, так и локальная вибрация подразделяются на постоянную, величина параметров которой изменяется не более, чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения, и непостоянную, величина параметров которой изменяется не менее, чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения.
Длительное воздействие вибрации ведет к развитию профессиональной виброболезни: нарушению функций нервной системы, зрения, опорно-двигательного аппарата, спазм сосудов, деформации суставов, тканей и клеток отдельных органов и т.п.
В случае гармонических колебаний уравнение движения точки соответствует синусоидальному закону:
х = хо Sin (t + ), (4.24)
где хо - амплитуда колебаний или амплитуда вибросмещения, м;
- круговая частота; - начальная фаза; t – время вибрации.
Виброскорость и виброускорение являются соответственно первой и второй производной координаты по времени:
V = dх/dt = 2fхo, (4.25)
a = d2х/d2t = (2f)2хo, (4.26)
где V – виброскорость, м/с; а- виброускорение, м/с2; f – частота колебаний, Гц.
Для санитарного нормирования и контроля вибрационной нагрузки на человека-оператора используются как средние квадратичные значения виброскорости и виброускорения, так и их логарифмические уровни в дБ:
Lv = 20lg V/Vo, (4.27)
La = 20lg a/ao, (4.28)
Vo - пороговое значение виброскорости - 510-8 м/с; ao - пороговое значение виброускорения - 10-6 м/с2.
При нормировании учитывается вид вибрации: общая или локальная. Для общей вибрации установлены допустимые значения показателей для транспортной, технологической и транспортно-технологической вибрации. Учтены координаты распространения вибрации (х, y, z). Все это позволяет оценить уровень и степень воздействия вибрации для различных источников ее проявления.
Допустимые уровни показателей, характеризующих вибрацию, приведены в ГОСТ 12.1.012.90 [22]. Установлены предельно допустимые величины амплитуды вибросмещения, виброскорости, виброускорения, а также уровни виброскорости и виброускорения по среднегеометрическим и третьгеометрическим частотам октавных полос – 0,8; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц – общая и 8, 16, 31,5; 63, 125, 250, 500, 1000 Гц – локальная вибрации (прил., табл. 4.8).
При суммировании колебаний от нескольких некогерентных источников результирующее действие виброскорости равно:
S = ( i 2 )0,5, (4.29)
где i – среднеквадратическое значение виброскорости каждого источника.
Для защиты от вибрации применяют следующие методы:
Одним из наиболее распространенных методов защиты от вибрации является пассивная виброизоляция (без применения дополнительных источников энергии). Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи специальных устройств – виброизоляторов, помещаемых между ними. В качестве виброизоляторов используют упругие прокладки, пружины или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивается коэффициентом передачи – КП, равным отношению амплитуды вибросмещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта (Fосн) к соответствующему параметру источника вибрации (Fист):
КП = Fосн / Fист, (4.30)
а также уровнем снижения вибрации в децибелах:
L = 20lg (1/КП). (4.31)
Для виброизолированных систем, в которых можно пренебречь трением:
КП = 1/[(f/fo)2 – 1], (4.32)
где f – частота вынужденных колебаний;
fо – собственная частота виброизолированной системы.
f = nm/60, (4.33)
где n – частота вращения вала двигателя, об/мин.
m – номера гармоник (m = 1,2,3 …). Для электродвигателей превалирующее влияние в частотном спектре имеют гармонические составляющие 1-го порядка, поэтому при расчете допускается принимать m = 1.
fо = (сg/М)0,5/2, (4.34)
где с – жесткость виброизиляторов (сила, требующаяся для их деформации на единицу длины), кгс/см;
М – масса двигателя (станка), покоящегося на виброизоляторах, кг;
g – ускорение свободного падения.
КП1 и чем меньше КП (чем ниже собственная частота по сравнению с частотой вынужденных колебаний), тем эффективнее виброизоляция, однако при слишком малых КП возникает неустойчивое состояние системы. Поэтому на практике при использовании виброизоляции исходят из значения f/fo в пределах от 2,5 до 5. При равенстве частот резко возрастает амплитуда колебаний системы, вызывая явление резонанса, а при f fo виброизоляция теряет свое значение. Эффект, достигаемый применением виброизоляторов, оценивается коэффициентом поглощения - , показывающим, какая часть динамических усилий поглощается виброизоляторами, и рассчитывается по формуле:
= 100 (1 – КП). (4.35)
При отношении f/fo = 2,55 виброизоляторы поглощают от 80 до 90% колебательной энергии.
Гигиенические нормативы вибрации приведены в табл.4.9.
Определение условий труда при воздействии на работающих шума и вибрации производится в зависимости от величины превышения фактических измеренных показателей действующих нормативов (прил., табл. 4.10):
L = LФ – Lн, (4.36)
где Lф – фактический уровень шума в рабочем помещении,
Lн – санитарно-гигиенические нормативы допустимых уровней шума на рабочих местах (прил., табл.4.3),
L – превышение предельно допустимого уровня (прил., табл.4.10).
Общая оценка условий труда при воздействии виброакустических факторов устанавливается по наиболее высокому классу степени вредности.
Задачи к разделу «Защита от шума и вибрации»
2. На сколько отличаются уровни интенсивности звука в точке А в воздухе и точке В в воде, если соответствующие источники шума создают в этих точках одинаковое звуковое давление (Скорость звука в воде составляет 1480 м/с).
3. В центральной заводской лаборатории постоянно работают три машины с уровнем звука соответственно 60, 63 и 69 дБА. Можно ли добавить к ним еще одну с уровнем звука 80 дБА при условии ее работы не более 2 часов за смену
4. Уровень интенсивности звука с одной стороны звукоизолирующей перегородки составляет 90 дБ на частоте 1000 Гц. Коэффициент звукопроницаемости перегородки составляет 0,01. Оценить эффективность звукоизоляции, т.е. снижение уровня звукового давления до нормативной величины на постоянном рабочем месте, расположенном с другой стороны звукоизолирующей перегородки.
5. Уровень звукового давления на рабочем месте рабочего, обслуживающего вентиляционную установку, составляет 100 дБ на частоте 1000 Гц. Оценить эффективность звукоизоляции кожуха, закрывающего вентиляционную установку, если уровень снижения звука составляет 15 дБ на частоте 100 Гц.
6. В цехе одновременно работают 10 шумных агрегатов, 5 из которых создает на постоянном рабочем месте звуковое давление 0,1 Па, а остальные 5 – интенсивность звука 10-5 Вт/м2 на частоте 1000 Гц. Повторная инспекция, рекомендовавшая ранее начальнику цеха принять меры по снижению суммарного уровня шума, предъявила ему штраф. Придется ли платить
7. На расстоянии 100 м от точечного источника шума показания шумомера на шумовой характеристике «медленно» составляют 80 дБА. Что покажет шумомер, если его поместить на расстояние 1 м от этого источника, и не опасно ли будет оператору находится рядом с шумомером
8. Интенсивность звука от каждого из 10 агрегатов, работающих в заводской лаборатории, составляет 10-4 Вт/м2 на преимущественной частоте 250 Гц. Имеется принципиальная возможность укрытия 8-ми агрегатов металлическими кожухами с внутренней облицовкой из пенополиуретана, позволяющая снизить интенсивность звука от каждого агрегата в 5 раз. Дадут ли профилактические меры снижение суммарного уровня шума до нормативной величины
9. Интенсивность звука на постоянном рабочем месте при работе одного источника шума составляет 10-5 Вт/м2, а при работе второго – 10-3 Вт/м2 на частоте 1000 Гц. Что покажет шумомер, установленный в этой точке, если оба источника шума работают одновременно Как изменятся показания шумомера, если второй источник шума перенести на расстояние 20 м от рабочего места, и достаточно ли будет этого для снижения уровня звука на рабочем месте до нормативной величины
10. Какой коэффициент звукопроницаемости должно иметь звукоизолирующее ограждение для снижения суммарного уровня шума до предельно допустимых величин от компрессора, создающего на рабочем месте уровень звукового давления 90 дБ на частоте 1000 Гц и работающего на открытой площадке
11. Квадратный метр деревоплиты толщиной 2 см весит 10 кг. На какой частоте эффективность звукоизоляции составит 20 дБ Справедлив ли для этой частоты закон массы, если скорость звука в дереве 3000 м/с
12. Администрация завода решила построить непосредственно за границей санитарно-защитной зоны предприятия жилой дом. Основными источниками шума на предприятии являются компрессорная станция, насосная станция и цех металлообработки, создающие соответственно на территории предприятия уровни звукового давления 85, 75 и 85 дБА. Расстояние от компрессорной и насосной станций до жилого здания будет составлять 60 м а от цеха металлообработки 50 м. Допустим ли будет уровень шума, создаваемый на территории жилой застройки, и не следует ли отодвинуть жилой дом от территории промплощадки
13. На расстоянии 70 м от железной дороги планируется строительство жилого дома, отделенного от железной дороги лесополосой шириной 5 м. Можно ли будет жить в этом доме без риска ухудшения слуха, если уровень шума, создаваемого движущимся поездом, составляет 95 дБА, а звукоизоляция окон строящегося дома не более 20 дБА В случае отрицательного результата рассчитать расстояние от железной дороги, на котором можно будет строить жилой дом.
14. В помещении конструкторского бюро размером 1074 м3 расположен постоянно работающий кодиционер, спектр уровня звуковой мощности которого приведен в табл.4.11. Оценить условия труда на рабочем месте, расположенном на расстоянии 1 м. Коэффициент звукопоглощения стен и потолка составляет 0,05 на всех частотах. Определить, как изменится шум на рабочих местах после обработки потолка и стен звукопоглощающим материалом - пенополиуретаном, коэффициент звукопоглощения которого представлен в табл.4.11.
Таблица 4.11
|
f, Гц |
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|
Lp, дБ |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
60 |
62 |
|
ППУ |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
15. Определить спектр уровней звукового давления на рабочем месте в зале обработки информации на ЭВМ, находящемся на расстоянии 5 м от компрессора, если он накрыт стальным звукоизолируюшим кожухом. Спектр уровня звуковой мощности компрессора и коэффициент звукопроницаемости стального кожуха приведены в табл. 4.12. Оценить эффективность звукоизоляции.
Таблица 4.12
|
f, Гц |
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|
Lp, дБ |
80 |
85 |
90 |
92 |
94 |
96 |
91 |
88 |
75 |
|
стали |
0,11 |
0,11 |
0,10 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
0,05 |
16. В помещении для привода механизмов установлены 8 элекрических приводных машин уровень звуковой мощности каждой из которых при частоте вращения от 1500 до 2700 мин-1 составляет 95 дБ. Является ли уровень шума создаваемого этими машинами, допустимым для работающих на постоянных рабочих местах
17. Для обслуживания двух стационарных компрессоров номинальной поршневой силой 100 кН (160, 250, 400 кН) каждый требуется оборудовать рабочее место аппаратчика. На каком расстоянии от компрессоров его необходимо расположить, чтобы не были превышены санитарно-допустимые уровни шума на постоянных рабочих местах Предельно допустимые уровни звуковой мощности компрессоров приведены в таблице 4.13.
Таблица 4.13
|
Номинальная поршневая сила компрессора, кН |
Предельно допустимые уровни звуковой мощности в дБ на среднегеометрических частотах октавных полос (Гц). |
|||||||
|
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|
|
100 |
100 |
106 |
104 |
100 |
98 |
94 |
89 |
87 |
|
160 |
112 |
105 |
103 |
103 |
102 |
100 |
93 |
87 |
|
250 |
113 |
107 |
106 |
105 |
105 |
101 |
97 |
93 |
|
400 |
114 |
113 |
108 |
107 |
104 |
102 |
96 |
94 |
18. Замеры показали, что уровни звука, создаваемые на рабочем месте оператора вычислительных машин составляют 65, 70 и 80 дБА в течение 5, 2 и 1 часа соответственно за рабочую смену. Категория тяжести трудового процесса оператора относится к легкой физической нагрузке, а напряженность трудового процесса к напряженности средней степени. Оценить, допустимо ли работать при таком уровне шума без риска нарушения слуха, или необходимо применять меры защиты.
19. Аппаратчик подвергается воздействию вибрации от двух некогерентных источников со скоростями соответственно 0,3 и 0,4 см/с, действующими в одном направлении. Найти уровень виброскорости и сделать вывод о необходимости применения мер защиты рабочего от технологической вибрации, если оба источника работают на частоте 31,5 Гц. В случае необходимости применения защитных мероприятий рассчитать, во сколько раз необходимо уменьшить результирующую виброскорость и какие методы можно для этого использовать
20. Уровень виброскорости на рабочем месте фрезеровщика составляет 115 дБ. Для снижения уровня общей вибрации станок установили на 4 виброизолирующих резиновых коврика марки КВ-2-1. Оценить эффективность проведенных мероприятий, т.е. снижение уровня вибрации до нормативной величины, если: масса станка – 780 кг; число оборотов электродвигателя – 300 об/мин; жесткость одного виброизолятора (резинового коврика) – 12 кгс/см.
21. Уровень виброскорости на рабочем месте лаборанта физической лаборатории при работе форвакуумного насоса составил 80 дБ при частоте вращения вала двигателя насоса - 960 об/мин. Для снижения уровня вибрации насос поставили на стальные пружины, поглощающие до 60% динамической нагрузки. Достаточно ли проведенных мероприятий для снижения уровня вибрации на рабочем месте до нормативной величины
22. Амплитуда вибросмещения пола на рабочем месте оператора дробилки равна 0,01 мм, а величина виброускорения составляет 0,4 м/с2. Нужны ли дополнительные меры по снижению средней квадратичной виброскорости до нормативного значения
23. Уровень виброскорости на рабочем месте оператора насосной станции при работе технологического оборудования на среднегеометрической частоте октавной полосы (22,445,0) Гц составил 90 дБ, а среднеквадратичное значение виброскорости за счет работы внутризаводского транспорта - 0,2 см/с. Найти результирующий уровень виброскорости на рабочем месте и сделать вывод о необходимости применения мер защиты рабочего.
24. Скорость вращения сверла электрической дрели составляет 1000 об/мин, при этом амплитуда вибросмещения равна 0,02 мм. Нужно ли рабочему принимать меры защиты от локальной вибрации при работе с электродрелью в течение рабочей смены
25. На рабочем месте лаборанта физической лаборатории постоянно работают две ротационные установки с уровнем звука 83 (80,75) дБА каждая в течение 2 часов за смену и вакуумный насос с уровнем звука 80 (75,70) дБА в течение всей смены. Кроме того, уровень виброскорости при работе вакуумного насоса составляет 94 (90,85) дБ на частоте 63 Гц. Установить класс условий труда лаборанта при воздействии виброакустических факторов и возможные изменения в функциональном состоянии организма при работе в таких условиях.
Приложение к разделу «Защита от шума и вибрации»
Таблица 4.1
Диапазон воспринимаемых человеком звуков
|
№ |
Параметры |
Порог слышимости (min) |
Порог болевого ощущения (max) |
|
1 |
Ро, Па |
210-5 |
2102 |
|
2 |
Iо, Вт/м2 |
10-12 |
102 |
|
3 |
Wо, Вт |
10-12 (S = 1м2) |
102 (S = 1м2) |
Поправки к расчету эквивалентного уровня звука
|
Вре- мя |
час |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0,5 |
0,25 |
5 мин |
|
% |
100 |
88 |
75 |
62 |
50 |
38 |
25 |
12 |
6 |
3 |
1 |
|
|
Поправка,дБ (дБА) |
0 |
0,6 |
1,2 |
2 |
3 |
4,2 |
6 |
9 |
12 |
15 |
20 |
Таблица 4.3
Данные к расчету эквивалентного уровня звука
|
Разность слагаемых уровней: L1-L2 (L1 L2),дБ(дБА) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
10 |
|
Добавка L, прибавляемая к большему из уровней, дБ(дБА) |
3 |
2,5 |
2,2 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
1 |
0,8 |
0,6 |
0,4 |
Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные уровни звука на рабочих местах по ГОСТ 12.1.003-83 (извлечение) [19].
|
Вид трудовой деятельности, рабочие места |
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц |
Уровни звука и эквивалентныеуровни звука, дБА |
||||||||
|
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1.Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная деятельность, конструирование и проектирование, программирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность; рабочие места в помещениях – дирекции, проектно-конструкторских бюро; расчетчиков, программистов вычислительных машин, в лабораториях для теоретических работ и обработки данных, приема больных в здравпунктах. |
86 |
71 |
61 |
54 |
49 |
45 |
42 |
40 |
38 |
50 |
|
2. Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории: рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата, в рабочих комнатах конторских помещений, лабораториях. |
93 |
79 |
70 |
68 |
58 |
55 |
52 |
50 |
49 |
60 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
3. Работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами, работа, требующая постоянного слухового контроля, операторская работа по точному графику с инструкцией, диспетчерская работа: рабочие места в помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону, машинописных бюро, на участках точной сборки, на телефонных и телеграфных станциях, в помещениях мастеров, в залах обработки информации на вычислительных машинах. |
96 |
83 |
74 |
68 |
63 |
60 |
57 |
55 |
54 |
65 |
|
4. Работа, требующая сосредоточенности, работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами: рабочие места за пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону; в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин. |
103 |
91 |
83 |
77 |
73 |
70 |
68 |
66 |
64 |
75 |
|
5. Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных в п.п.1-4 и аналогичных им) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий. |
107 |
95 |
87 |
82 |
78 |
75 |
73 |
71 |
69 |
80 |
Таблица 4.5
Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [20], извлечение)
|
Назначение помещений или территории |
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц |
Уровни звука и эквивалентныеуровни звука, дБА |
||||||||
|
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1. Жилые комнаты квартир, жилые помещения домов отдыха, пансионатов, домов престарелых и инвалидов, спальные помещения в детских дошкольных учреждениях и школах-интернатах |
с 7 до 23 |
|||||||||
|
79 |
63 |
52 |
45 |
39 |
35 |
32 |
30 |
28 |
40 |
|
|
с 23 до 7 |
||||||||||
|
72 |
55 |
44 |
35 |
29 |
25 |
22 |
20 |
18 |
30 |
|
|
2. Территории непосредственно прилегающие к жилым домам, зданиям поликлиник, амбулаторий, диспансеров, домов, отдыха, пансионатов, детских дошкольных учреждений, школ и др. учебных заведений, библиотек |
с 7 до 23 |
|||||||||
|
90 |
75 |
66 |
59 |
54 |
50 |
47 |
45 |
44 |
55 |
|
|
с 23 до 7 |
||||||||||
|
83 |
67 |
57 |
49 |
44 |
40 |
37 |
35 |
33 |
45 |
Таблица 4.6
Предельно-допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах для трудовой деятельности разных категорий тяжести и напряженности в дБА (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [20]).
|
Категории напряженности трудового процесса |
Категории тяжести трудового процесса |
||||
|
легкая физическая нагрузка |
средняя физическая нагрузка |
тяжелый труд I степени |
тяжелый труд 2 степени |
тяжелый труд 3 степени |
|
|
Напряженность легкой степени |
80 |
80 |
75 |
75 |
75 |
|
Напряженность средней степени |
70 |
70 |
65 |
65 |
65 |
|
Напряженный труд I степени |
60 |
60 |
- |
- |
- |
|
Напряженный труд 2 степени |
50 |
50 |
- |
- |
- |
Таблица 4.7
Коэффициенты звукопоглощения различных материалов
|
Наименование материала |
Среднегеометрическая частота, Гц |
||||||||
|
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|
|
Фанера |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
|
Текстолит |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
Поролон |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
|
Пенополиуретан |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
|
Шторы (драпировка) |
0,15 |
0,25 |
0,35 |
0,45 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
Снижение уровня звука вследствие поглощения звука в воздухе [21]
|
Ar,дБА |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
r, м |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
150 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
Гигиенические нормы вибрации по ГОСТ 12.1.012-90 (извлечение)[22]
|
Вид вибрации |
Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц |
||||||||||
|
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
|
|
Общая транспортная: - вертикальная, - горизонтальная. |
132 122 |
123 117 |
114 116 |
108 116 |
107 116 |
107 116 |
107 116 |
- - |
- - |
- - |
- - |
|
Общая транспортно-технологическая |
- |
117 |
108 |
102 |
101 |
101 |
101 |
- |
- |
- |
- |
|
Общая технологическая |
- |
108 |
99 |
93 |
92 |
92 |
92 |
- |
- |
- |
- |
|
В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию |
- |
100 |
91 |
85 |
84 |
84 |
84 |
- |
- |
- |
- |
|
В служебных помещениях, здравпунктах, конструкторских бюро, лабораториях |
- |
91 |
82 |
76 |
75 |
75 |
75 |
- |
- |
- |
- |
|
Локальная вибрация |
- |
- |
- |
115 |
109 |
109 |
109 |
109 |
109 |
109 |
109 |
Таблица 4.10
Классы условий труда в зависимости от уровней шума, локальной и общей вибрации /7/
|
Название фактора, показатель, единицы измерения |
Классы условий труда |
|||||
|
допустимый |
вредный |
опасный (экстре-мальный) |
||||
|
2 |
3.1 |
3.2 |
3.3 |
3.4 |
4 |
|
|
Превышение ПДУ до… |
||||||
|
Шум эквивалентный уровень звука, дБА |
ПДУ |
5 |
15 |
25 |
35 |
35 |
|
Вибрация локальная Эквивалентный корректированный уровень виброскорости, дБ |
ПДУ |
3 |
6 |
9 |
12 |
12 |
|
Вибрация общая Эквивалентный корректированный уровень виброскорости, дБ |
ПДУ |
6 |
12 |
18 |
24 |
24 |
5. ВЗРЫВОПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ. ПОЖАРНАЯ ПРОФИЛАКТИКА
5.1. Взрывопожароопасность веществ и материалов
Все многообразие веществ и материалов, которые нас окружают, по степени пожарной опасности делятся на три группы:
I группа – негорючие вещества, которые не обугливаются и не тлеют при наличии мощного источника зажигания;
II группа – трудногорючие вещества, обугливаются и тлеют при наличии мощного источника, но тление и обугливание прекращается при удалении источника зажигания;
III группа – горючие вещества – вещества, которые загораются при внесении источника зажигания и продолжают гореть при его удалении.
Ориентировочно группу горючести вещества можно оценить по показателю (К), рассчитываемому по уравнению Элея:
К = 4nC+nH+nN-2nO-2nCl-3nF-5nBr, (5.1)
где nC,H,N,O,Cl,F,Br – число соответствующих атомов в молекуле вещества.
При К 0 вещество относится к I группе (негорючие);
0 К 2 – ко II группе (трудногорючие);
К 2 – к III группе (горючие).
Интенсивность и скорость горения веществ III группы зависит от природы вещества, агрегатного состояния, параметров окружающей среды, наличия примесей. Количественно интенсивность горения можно оценить с помощью количественных показателей, среди которых приоритетными являются температуры вспышки (tвсп), воспламенения (tвосп), самовоспламенения (tсв), нижний (н) и верхний (в) концентрационные и температурные (Тн, Тв) пределы распространения пламени.
Температура вспышки (tвсп) – минимальная температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения. Жидкости по температуре вспышки делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) с tвсп 61оС и горючие жидкости (ГЖ) с tвсп 61оС. ЛВЖ при стандартных условиях (Р=1атм, t=298К) взрывопожароопасны, ГЖ – пожароопасны.
Температура воспламенения (tвосп.) – минимальная температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.
Важным показателем, характеризующим степень пожарной опасности жидкостей, является разность температур t = tвосп - tвсп.
Для ЛВЖ t 58оС, для ГЖ t 10100оС. Чем меньше t, тем опаснее жидкость.
Степень опасности газо-, паро- и пылевоздушных смесей можно оценить по показателям - нижнему (н) и верхнему (в) концентрационным пределам распространения пламени. Для газо- и паровоздушных смесей эти пределы измеряются в объемных процентах (об.%), а для пылевоздушных смесей в весовых единицах (г/м3), причем в последнем случае используют только н.
Нижний (н) и верхний (в) концентрационные пределы распространения пламени – это соответственно минимальная и максимальная концентрация горючего вещества в смеси с окислительной средой, при которой уже (еще) возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Область концентраций между н и в называется диапазоном воспламенения. Чем ниже н и шире диапазон воспламенения, тем опаснее вещество.
Температура самовоспламенения (tсв.) – минимальная температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением. Температура самовоспламенения характеризует степень пожароопасности горючих веществ в различных агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом (в виде аэрозоля и в виде аэрогеля – осевшая пыль). Чем меньше tсв, тем опаснее вещество. В зависимости от температуры самовоспламенения взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом подразделяются на шесть групп, приведенных в табл.5.1.
Таблица 5.1
Группы взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом
|
Группа |
Температура самовоспламенения, оС |
Группа |
Температура самовоспламенения, оС |
|
Т1 |
Выше 450 |
Т4 |
Выше 135 до 200 |
|
Т2 |
Выше 300 до 450 |
Т5 |
Выше 100 до 135 |
|
Т3 |
Выше 200 до 300 |
Т6 |
Выше 80 до 100 |
Все горючие вещества делятся на взрывопожароопасные и пожароопасные.
К взрывопожароопасным относятся:
В свою очередь взрывопожароопасные вещества по степени опасности делятся на следующие группы:
с 23 tвсп 61оС;
К пожароопасным относятся:
Оценить степень взрывопожарной или пожарной опасности веществ можно по значениям вышеперечисленных показателей (tвсп, tвосп, tсв, н, в, нt, вt), которые определяют экспериментально на стандартизированных установках по специальным методикам и приводят в справочниках [23]. Ориентировочно их можно рассчитать на основании физико-химических свойств вещества по формулам, приведенным ниже.
5.2. Расчет температуры вспышки
5.2.1. Температуру вспышки индивидуальных веществ в закрытом тигле можно рассчитать по формуле:
n
tвсп = ао + а1Ткип + ajlj , (5.2)
j=2
где ао – коэффициент, равный 73,14оС;
а1 – коэффициент, равный +0,659;
aj – эмпирический коэффициент для различных структурных групп, входящих в молекулу горючего вещества (см.табл.5.2);
Ткип – температура кипения исследуемого вещества, оС [23];
lj – число структурных групп вида j в молекуле;
n – общее число различных структурных групп в молекуле.
Таблица 5.2
Значения эмпирических коэффициентов для расчета tвсп по формуле 5.2
Вид структурной группы |
aj, оС |
Вид структурной группы |
aj, оС |
СС |
2,03 |
C=О |
11,66 |
СН |
1,105 |
NН |
5,83 |
СО |
2,47 |
ОН |
23,9 |
|
С=С |
1,72 |
С….С (аром.) |
0,28 |
|
СN |
14,15 |
СBr |
19,40 |
|
СCl |
15,11 |
CF |
3,33 |
|
С N |
12,13 |
Средняя квадратичная погрешность расчета этим методом составляет 10оС.
5.2.2. Для органических соединений, молекулы которых состоят из атомов С, H, O, N, а также для галогенорганических и элементорганических веществ, содержащих атомы S, Si, P, Cl, температура вспышки может быть рассчитана по формуле:
tвсп = Со + С1Ткип + С2Носг , (5.3)
где Со,С1,С2 – эмпирические константы, величины которых для соединений разных классов приведены в табл.5.3;
Носг – мольная теплота сгорания вещества, кДж/моль.
Таблица 5.3
Эмпирические константы для расчета tвсп по формуле 5.3
|
Классы соединений |
Со |
С1 |
С2 |
|
Соединения, состоящие из атомов С,Н,О,N |
- 45,5 |
0,83 |
-0,0082 |
|
Соединения, состоящие из атомов С,Н,О,N, Cl |
-39,6 |
0,86 |
-0,0114 |
|
Соединения, содержащие атомы F, Br |
-57,4 |
0?79 |
-0,0147 |
|
Элементорганические соединения, содержащие атомы S, Si, P, Cl |
-45,5 |
0,83 |
-0,0082 |
5.2.3. Если известна зависимость давления насыщенных паров вещества от температуры, то температуру вспышки рассчитывают по формуле:
tвсп = (АБ / РвспDo) 273, (5.4)
где АБ – константа, принимаемая в общем случае равной 280 кПасм2с-1;
Рвсп – парциальное давление пара исследуемого вещества при температуре вспышки, кПа [9,23];
Do – коэффициент диффузии пара исследуемого вещества в воздухе, см2с-1[23];
- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения рассчитывается по формуле:
= mc + ms + 0,25 (mH – mx) + 0,5 mo + 2,5 mp, (5.5)
где mc, ms, mH, mx, mo, mp – число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галогена, кислорода и фосфора в молекуле горючего вещества.
При использовании данного метода расчета температуру вспышки определяют путем последовательных приближений. Задаваясь произвольным значением tвсп, добиваются равенства величины Рвсп (tвсп + 273) с величиной АБ/Do.
Средние квадратичные погрешности расчета температуры вспышки по формуле 5.4 для веществ различных классов составляют 10-13 оС.
5.3. Расчет концентрационных пределов распространения пламени
5.4.1. Расчет концентрационных пределов распространения пламени аппроксимационным методом [24] проводят по формуле:
25 = 100 / (а + в), (5.6)
где 25 - нижний или верхний концентрационный предел распространения пламени (об.%) при 25оС;
- стехиометрический коэффициент кислорода, равный числу молей кислорода, приходящихся на 1 моль горючего вещества при его полном сгорании (см. формулу 5.5);
а,в – универсальные константы :
для нижнего предела а = 8,684; в = 4,679;
для верхнего предела при 7,5 а = 1,559; в = 0,560
при 7,5 а = 0,768; в = 6,554.
Погрешность расчета по аппроксимационному методу составляет: при вычислении нижнего предела 12 %, при вычислении верхнего предела 12 % при 7,5 и 40 % при 7,5.
При проведении процесса с горючим веществом при параметрах окружающей среды отличных от стандартных условий (t = 25оС, Р = 760 мм рт.ст.) нижний и/или верхний пределы (нt, вt) рассчитывают по формулам:
нt = н25 [ 1 – (t – 25) /1250 ], (5.7)
вt = в25 [ 1 + (t – 25) /800 ]. (5.8)
Изменение давления смеси (Р) относительно стандартного (Рст) сказывается в основном на величину верхнего концентрационного предела:
3 3
вР = (100 в Р ) / (100 - в + в Р), (5.9)
где вР и в – верхние концентрационные пределы при давлении Р (атм) и при стандартном давлении соответственно.
5.4.2. Если приходится иметь дело со смесью нескольких горючих газов или паров, то нижний и верхний концентрационные пределы смеси (см) рассчитываются по уравнению:
n n
см = Cк / ( Cк / к), (5.10)
k=1 k=1
где Cк – концентрация к-го горючего компонента смеси, % об. ;
к – нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени горючего компонента смеси, % об.;
n – число горючих компонентов смеси.
5.4. Расчет температурных пределов распространения пламени
5.4.1. Если известна зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры, то нижний или верхний температурные пределы распространения пламени Тп (оС) рассчитывают по соответствующему концентрационному пределу п по формуле:
Тп = {B/[A – lg(пPo/100)]} CA, (5.11)
где А,В,СА – константы уравнения Антуана [9];
Ро – атмосферное давление, мм рт. ст.,
п – нижний или верхний концентрационные пределы воспламенения, об.%.
5.4.2. Для веществ, которые содержат связи, указанные в табл. 5.10, температурные пределы распространения пламени (Тп, К) можно вычислить по формуле: n
Тп = ао + а1Ткип + ajlj , (5.12)
j=2
где ао, а1 – коэффициенты, равные при вычислении нижнего температурного предела ао = 31,73; а1=0,655; при вычислении верхнего температурного предела ао = 34,19; а1=0,723;
Ткип – температура кипения вещества, К;
aj – выбираем по табл.5.10; lj – вид связи.
Таблица 5.4
Коэффициенты для расчета температурных пределов по формуле 5.12
|
Вид связи |
aj для Тн |
aj для Тв |
Вид связи |
aj для Тн |
aj для Тв |
|
СН |
0,009 |
0,570 |
С=О |
5,57 |
5,86 |
|
СС |
0,909 |
1,158 |
С---С (аром.) |
4,40 |
4,60 |
|
СО |
0,110 |
1,267 |
СN |
2,14 |
0,0967 |
|
ОН |
19,80 |
17,80 |
NH |
6,53 |
6,152 |
|
С=С |
2,66 |
4,64 |
5.5. Установление классов взрыво- и пожароопасных зон
При проведении технологических процессов с взрывопожароопасными и пожароопасными веществами вокруг аппаратов или установок, где они используются, в радиусе 5 м возникают опасные зоны, в которых существует повышенная степень взрывопожароопасности. В соответствии с ПУЭ [25] зоны делятся на взрывопожароопасные - «В» и пожароопасные - «П». В свою очередь и те и другие делятся на классы в зависимости от природы веществ, их агрегатного состояния и условий возникновения опасных смесей в этих зонах. Так взрывоопасные зоны делятся на следующие классы:
В-I – зоны производственных помещений, в которых выделяются горючие газы и пары ЛВЖ в таком количестве и обладают такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом или другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальных недлительных режимах работы (например: при загрузке и разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых сосудах и т.п.).
В-Iа – зоны производственных помещений, в которых взрывоопасная концентрация газов и паров ЛВЖ возможна только в результате аварии или неисправностей оборудования.
В-Iб – те же зоны, что и к классу В-Iа, но имеющие одну из следующих особенностей:
В-Iг – наружные установки, содержащие взрывоопасные газы, пары, жидкости, причем взрывоопасная концентрация может создаваться только в результате аварий или неисправностей.
В-II – зоны производственных помещений, в которых возможно образование взрывоопасных концентраций пылей или волокон с воздухом или другим окислителем при нормальных недлительных режимах работы.
В-IIа – зоны производственных помещений, в которых взрывоопасные концентрации пылей или волокон с воздухом могут образовываться только при авариях или неисправностях.
Пожароопасные зоны:
П-I – зоны производственных помещений, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки выше 61оС.
П-II – зоны производственных помещений, в которых выделяются горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3 или взрывоопасные пыли, содержание которых в воздухе по условиям эксплуатации не достигает взрывоопасных концентраций.
П-IIа – зоны производственных и складских помещений, в которых содержатся или перерабатываются твердые или волокнистые горючие материалы, не образующие аэрозолей.
П-III – наружные установки, в которых применяются или хранятся горючие жидкости с температурой вспышки более 61оС, а также твердые горючие вещества.
В зависимости от того, с какими веществами проводится работа в помещении последние, в соответствии с НПБ 105-03 [26], по степени взрывопожароопасности делятся на пять категорий: А, Б, В1-В4, Г и Д (см. табл. 5.5).
Назначение категорий помещений основано как на степени горючести веществ, используемых в этих помещениях, так и на максимально возможном количестве этих веществ.
Если в помещении используют взрывопожароопасные вещества (горючие газы, ЛВЖ или аэрозоли с н 65 г/м3), то назначение категории осуществляют следующим образом:
Таблица 5.5
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности [26].
|
Категория помещения |
Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении |
|
А- взрывопожаро-опасная |
Горючие газы и пары ЛВЖ с температурой вспышки не более 28оС в таком количестве, что они могут образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа. |
|
Б- взрывопожаро-опасная |
Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28оС, горючие жидкости (ГЖ) в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. |
|
В1-В4 – пожароопас-ные |
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б. |
|
Г- невзрывопо-жароопасная |
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. |
|
Д- непожаро-опасная |
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. |
для горючих газов и паров ЛВЖ:
Pизб = [(Pmax – Ро)G Z100]/(Vсвоб г,п Cст Kн), (5.13)
а для горючих пылей:
Pизб = (GHTPoZ)/(Vсвоб всрТоКн), (5.14)
где Pmax – максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси, кПа [23];
Ро – начальное давление смеси; Ро = 101 кПа;
G – масса взрывопожароопасного вещества, кг;
Z – коэффициент участия горючего вещества во взрыве принимается по таблице 5.6;
Vсвоб – свободный объем помещения, м3 (принимают равным 80% от геометрического объема);
г,п - плотность горючего газа или пара при расчетной температуре (tр 61оС), кг/м3.
Эта плотность может быть рассчитана по формуле:
г,п = М / 22,4 (1 + 0,00367 tр), (5.15)
где М – молекулярная масса, кг/кмоль;
в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре То, кг/м3;
Cст – стехиометрическая концентрация горючего газа или паров ЛВЖ, об.%, принимается по справочным данным или вычисляется по формуле:
Сст = 100 / (4,84 + 1), (5.16)
где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, рассчитывается по формуле 5.5;
HT – теплота сгорания пыли, Дж/кг;
ср – теплоемкость воздуха, Дж/кгК (допускается принимать равной 1,01103 Дж/кгК);
То – начальная температура воздуха, К;
Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, допускается принимать Кн = 3.
Таблица 5.6
Значения коэффициента Z от вида горючего вещества
|
Вид горючего вещества |
Значение коэффициента Z |
|
Горючие газы |
0,5 |
|
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше |
0,3 |
|
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля |
0,3 |
В результате расчета возможны два варианта:
Для оценки степени пожароопасности категории В (см. табл.5.7) необходимо рассчитать удельную пожарную нагрузку (q, МДж/м2) по формуле:
q = Q/S, (5.17)
где Q – пожарная нагрузка на участке, МДж;
S – площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).
Пожарную нагрузку рассчитывают по формуле:
Q = G QPH, (5.18)
где G – количество горючего вещества, кг;
QPH – низшая теплота сгорания горючего вещества, МДж/кг [23,27].
Таблица 5.7
Выбор пожароопасной категории по удельной пожарной нагрузке
|
Категория помещения |
Удельная пожарная нагрузка q на участке, МДж / м2. |
Способ размещения пожарной нагрузки |
В1 |
Более 2200 |
Не нормируется |
|
В2 |
1401 - 2200 |
На любом участке пола помещения площадью не менее 10 м2 |
|
В3 |
181 – 1400 |
|
|
В4 |
Менее 181 |
Категории “Г” и “Д” назначают без дополнительных расчетов при условии использования веществ и материалов, указанных в таблице 5.5.
5.7. Пожарная профилактика
Для предупреждения возникновения взрывопожароопасных ситуаций предусматривают комплекс мероприятий пожарной профилактики.
5.7.1. Безопасные условия работы с взрывопожароопасными веществами
Надежным способом взрывопожаробезопасности является проведение технологических процессов в пределах безопасных параметров, установленных ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ [24], с целью предотвращения образования горючей среды.
Безопасная температура нагрева горючего вещества (tбез) должна быть меньше tсв на коэффициент безопасности (Кбез):
tбез tсв/Кбез . (5.19)
Безопасные концентрации (без) – это концентрации меньше нижнего (н) и выше верхнего (в) концентрационных пределов распространения пламени с учетом коэффициента безопасности:
без н/Кбн, (5.20)
без в Кбв (но не более 100%), (5.21)
где без – безопасная концентрация газа, пара или пыли (об.%, г/м3);
н, в – нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени для газо-, паро- и пылевоздушных смесей (об.%, г/м3);
Кбн, Кбв – коэффициенты безопасности к нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения пламени [28].
Для предотвращения возникновения взрывопожароопасных ситуаций при нарушении технологического процесса в результате аварии в производственных помещениях должно использоваться безопасное количество взрывопожароопасных веществ (Gmax, кг), величину которого можно рассчитать по формуле:
Gmax = (PдопСстVсвобг,п)/[(Pmax- Ро) Z100)]. (5.22)
Показатели, входящие в формулу (5.22), аналогичны используемым при расчете Pизб по формулам (5.13 и 5.14), значение которого принимают равным Pдоп=5 кПа.
5.7.2. Легко сбрасываемые строительные конструкции
Для обеспечения сохранности зданий категорий А и Б при взрыве предусматривается устройство легко сбрасываемых конструкций (ЛСК), в качестве которых применяются оконное стекло толщиной 5 мм, ослабленные стеновые панели, легко сбрасываемые кровли и т.п. Площадь ЛСК при полном заполнении объема помещения взрывоопасной смесью может быть определена по формуле: 3
SПЛСК = [Vсв /Рдоп] {[Uп(п/в) (п/в – 1)]/ Vсв}, (5.23)
где Vсв – свободный объем помещения, м3;
- показатель интенсивности горения, 2;
плотность газо- или парообразных продуктов горения, кг/м3;
Рдоп – допустимое давление несущей способности основных конструкций на действие взрывной нагрузки, Па;
Uп – скорость горения газо- или паровоздушной смеси, м/с (см.табл.5.8);
п/в – коэффициент расширения продуктов сгорания (см.табл.5.8).
При неполном заполнении смесью объема помещения площадь ЛСК
(SНПЛСК) определяется по формуле:
SНПЛСК = SПЛСК (п/в)2/3 (Vo/Vсв)2/3, (5.24)
где Vo – объем взрывоопасной смеси в объеме помещения, м3;
Vo = GГВ/н, (5.25)
GГВ – количество поступивших при аварии в воздух помещения горючих веществ, г;
н – нижний концентрационный предел воспламенения, г/м3.
Параметры некоторых горючих веществ
|
Наименование вещества |
н, г/м3 |
п/в |
Uп, м/с |
|
Аммиак |
112,0 |
7,35 |
0,1 |
|
Ацетон |
52,9 |
9,09 |
0,43 |
|
Бензол |
42,0 |
8,17 |
0,47 |
|
Водород |
3,4 |
6,86 |
2,67 |
|
Метан |
16,7 |
6,71 |
0,33 |
|
Оксид углерода |
145,0 |
6,75 |
0,45 |
|
Сероуглерод |
31,5 |
7,18 |
0,59 |
|
Этан |
31,2 |
7,70 |
0,45 |
|
Этилен |
35,0 |
8,11 |
0,74 |
|
Этиловый спирт |
50,0 |
6,91 |
0,56 |
5.7.3. Эвакуационные выходы
Для безопасной эвакуации людей на случай возникновения пожара при проектировании зданий предусматриваются эвакуационные выходы, которые должны вести непосредственно на улицу, или на улицу через коридор, лестничную клетку, вестибюль и открываться по пути эвакуации людского потока. Допускается относить к эвакуационным выход, ведущий в смежное производственное помещение, имеющее выход на улицу, если это помещение относится к категориям Г или Д по взрывопожароопасности.
При расчете длины путей и количества выходов эвакуации необходимо:
- определить минимально допустимое количество эвакуационных выходов по СНиП 21-01-97 [29], которые должны располагаться рассредоточенно. Обычно предусматривается не менее двух эвакуационных выходов. В особых случаях допускается один эвакуационный выход. Максимальное расстояние (Lэ, м) между наиболее удаленными друг от друга эвакуационными выходами из помещения можно определить по формуле:
Lэ 1,5П, (5.26)
где П – периметр помещения, м.
от наиболее удаленного рабочего места до выхода. Это расстояние зависит от категории производства по взрывопожароопасности, степени огнестойкости здания и некоторых других факторов (см. табл.5.9).
Таблица 5.9
Допустимая протяженность путей эвакуации для зданий объемом
не более 40 тыс.м3
|
Категория помещения по взрывопожароопасности |
Степень огнестойкости здания |
Протяженность путей эвакуации (м) при плотности людского потока, кол-во людей/м ширины выхода |
||
|
65 |
120 |
175 |
||
|
А, Б |
I, II |
80 |
50 |
35 |
|
В |
I, II, III |
160 |
95 |
65 |
|
В |
IV |
110 |
65 |
45 |
тр = N/N’, (5.27)
где N – максимальное количество людей, которые могут находиться в помещении;
N’ – количество человек на 1 м ширины эвакуационного выхода (из табл. 5.9).
- проверить пропускную способность каждого из предусмотренных выходов. При соблюдении перечисленных условий эвакуационные выходы будут соответствовать требованиям безопасности при возникновении пожара.
5.7.4. Молниезащита зданий и сооружений
Грозовая деятельность может стать причиной возгорания зданий и сооружений, в которых используются горючие вещества и материалы. Поэтому одним из мероприятий пожарной профилактики является молниезащита зданий и сооружений. Степень опасности возгорания зависит как от взрывопожароопасности зон согласно ПУЭ [25], расположенных в зданиях и сооружениях, так и от местоположения зданий на территории России. По степени надежности различают три категории молниезащиты.
К первой категории относятся самые взрывопожароопасные здания и сооружения с зонами В-I и В-II по ПУЭ. В этом случае молниезащита для них предусматривается по всей территории России независимо от интенсивности грозовой деятельности надежностью не ниже 99,5% (тип «А»).
Ко второй категории относятся менее взрывопожароопасные здания и сооружения с зонами В-Iа, В-Iб, В-Iг и В-IIа по ПУЭ. Для этого случая молниезащита зданий предусматривается на территории России с интенсивностью грозовой деятельности более 10 час/год. При установлении типа зоны защиты определяют вероятное число ударов молнии в год (N) в здание или сооружение по формуле:
N = (L+6hx) (S+6hx)n10-6, (5.28)
где L, S, hx – соответственно длина, ширина и высота защищаемого здания или сооружения, м;
n – среднее число ударов молнии в год на 1 км2.
В Московской, Ивановской, Костромской, Владимирской и Ярославской областях интенсивность грозовой деятельности составляет 40-60 час/год, а n = 6 уд/км2 [28].
При N 1 проектируется тип зоны защиты здания «А», при N1 – “Б”. Последний тип защиты обладает степенью надежности не ниже 95%.
К третьей категории молниезащиты относятся здания с пожароопасными зонами П-I, П-II, П-IIа, П-III по ПУЭ. В этом случае молниезащита зданий и сооружений производится на территории России с интенсивностью грозовой деятельности более 20 час/год. Причем при N2 тип зоны защиты «Б», а при N2 – «А».
Для I и II категории молниезащиты используются отдельно стоящие стержневые или тросовые молниеотводы с сопротивлением заземляющего устройства не менее 10 Ом. При этом расстояние от молниеотвода до защищаемого здания и сооружения LM3м. Для III категории допускается установка молниеотводов не только изолированно от здания, но и на самом здании, причем сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 20 Ом.
При определении высоты отдельно стоящего стержневого молниеотвода для защиты от прямого удара молнии с определенной надежностью необходимо:
5. Рассчитывают высоту молниеотвода (h) и другие параметры молниезащиты по формулам:
h = (Rx + 1,63hх)/1,5; (5.29)
для зоны защиты типа «А»:
hо = 0,85h; Rо = (1,1 – 0,002h)/h, (5.30)
для зоны защиты типа “Б”:
hо = 0,92h; Rо = 1,5h. (5.31)
6. Строят с учетом найденных параметров вид сбоку (см. рис.5.1,а) и проверяют вписываемость здания в зону защиты по высоте. Если оно входит в зону защиты, то выбранная высота молниеотвода принимается за окончательную. Если здание по высоте не вписывается в зону защиты, то увеличивают высоту молниеотвода на 2-5 м и находят параметры зоны молниезащиты по приведенным выше формулам. При этом Rx можно найти по формуле:
для зоны защиты типа «А»:
Rx = (1,1 – 0,002h) (h – hх/0,85), (5.32)
для зоны защиты типа «А»:
Rx = 1,5(h – hх/0,92). (5.33)
Это делают до тех пор, пока защищаемое здание не войдет в зону защиты молниеотвода на плане как по длине, так и по высоте.
Таблица 5.10
Классификация пожаров по ГОСТ 27331-87
|
Класс пожара |
Характеристика горючей среды |
Рекомендуемые средства пожаротушения |
|
А |
Обычные твердые горючие материалы (дерево, уголь, бумага, резина, текстильные материалы и др.) |
Все виды огнетушащих средств (прежде всего вода) |
|
В |
Горючие жидкости и плавящиеся при нагревании материалы (мазут, бензин, лаки, масла, спирты, стеарин, каучук, некоторые синтетические материалы и др.) |
Распыленная вода, все виды пен, составы на основе геналкилов, порошки |
|
С |
Горючие газа (водород, ацетилен, углеводороды и др.) |
Газовые составы: инертные разбавители (СО2, N2), галогенуглеводороды, порошки, вода (для охлаждения) |
|
Д |
Металлы и их сплавы (калий, натрий, алюминий, магний) |
Порошки (при спокойной подаче на горячую поверхность) |
|
Е |
Оборудование под напряжением |
Порошки, СО2, хладоны |
Выбор типа огнетушителя и их количество производится по таблице 5.11.
Таблица 5.11
Нормы оснащения помещений ручными огнетушителями
|
Категория помещения |
Предельная защищаемая площадь, м2 |
Класс пожара |
Порошковые огнетушители вместимостью, л |
Хладоновые огнетушители емкостью 2(3) л |
Углекислотные огнетушители вместимостью, л |
|||
|
2 |
5 |
10 |
2 |
5(8) |
||||
|
А,Б,В (горючие газы и жидкости) |
200 |
А Б С Д (Е) |
- - - - - |
2+ 2+ 2+ 2+ 2+ |
1++ 1++ 1++ 1++ 1++ |
- 4+ 4+ - - |
- - - - - |
- - - - 2++ |
|
В |
400 |
А Д (Е) |
4++ - - |
2+ - 2+ |
1+ 1++ 1+ |
- - 2+ |
- - 4+ |
2+ - 2++ |
|
Г |
800 |
В С |
- 4+ |
2+ - |
1+ 1+ |
- - |
- - |
- - |
|
Г, Д |
1800 |
А Д (Е) |
4+ - 2+ |
2+ - 2+ |
1+ 1++ 1+ |
- - 2+ |
- - 4+ |
- - 2++ |
|
Общественные здания |
800 |
А (Е) |
8+ - |
4+ - |
2+ 2+ |
- 4+ |
- 4+ |
4+ 2++ |
Примечание: знаком «++» обозначаются рекомендуемые к оснащению объектов огнетушители; знаком «+» - огнетушители, применение которых допускается при отсутствии рекомендуемых и при соответствующем обосновании; знаком «-» - огнетушители, которые не допускаются к оснащению данных объектов.
Огнетушители размещают на специальных противопожарных щитах, дополнительно снабженных ящиком с песком, совком и др. инвентарем. Обычно количество противопожарных щитов со стандартным инвентарем выбирается исходя из норм: 1 щит на 200 м2 помещения категории «А», 300 м2 - категории «Б» и 500 м2 – категории «В».
Задачи к разделу «Взрывопожаробезопасность. Пожарная профилактика»
1. Определить группу горючести следующих веществ: этилового спирта (С2Н5ОН), глицерина (С3Н8О3), трихлорацетальдегида (С2НОСl3) и четыреххлористого углерода (ССl4) и степень горючести горючих веществ.
2. Рассчитать температуру вспышки глицерина (толуола, бензола или другой жидкости по заданию преподавателя) различными методами: методом структурных констант, по теплоте сгорания вещества, по давлению насыщенных паров вещества. Полученные расчетные значения tвсп сравнить со справочной и установить, какой из использованных методов дает более достоверные результаты. Установить степень взрывопожароопасности рассматриваемой жидкости по tвсп.
3. Определить и обосновать категорию по взрывопожароопасности участка (3663)м3 дозировки и приготовления смеси в цехе по изготовлению искусственной подошвы. Производительность участка 500 кг смеси в день, причем содержание серы в ней не превышает 1%, остальную массу составляет сажа.
4. Определить степень взрывопожароопасности этан-пропановой смеси, содержащей 50 л этана и 150 л пропана. Найти безопасные концентрации этой смеси при t = 50jC, если коэффициенты безопасности соответственно равны: для нижнего предела – 1,2; для верхнего – 1,5.
5. Определить диапазон воспламенения смеси паров ЛВЖ, состоящей из одной объемной части хлорангидрида изовалериановой кислоты (С5Н9ОСl) и четырех объемных частей 2-хлортиофена (С4Н3SCl) при стандартных условиях. Изменится ли степень опасности смеси, если давление паров этой смеси в реакторе увеличится до 2,5 атм
6. Оценить, отвечают ли условия работы реактора требованиям взрывопожаробезопасности, если в качестве реакционной среды используют бензол (толуол, метанол или другое вещество по заданию преподавателя). Параметры процесса: температура 25оС, давление 1Мпа. Концентрация паров растворителя в аппарате в смеси с воздухом 10 об.%.
7. Определить категорию по взрывопожароопасности участка (3663)м3 дозировки полиэтиленового порошка в цехе изготовления полиэтиленовых труб низкого давления. Производительность участка 600 кг порошка за смену. Возникнет ли взрывоопасная ситуация на участке, если максимально в воздух может поступать до 10% полиэтиленового порошка
8. Определить безопасную температуру ведения процесса экстракции, если экстрагентом служит гексан (изопропиливый спирт или другое вещество по заданию преподавателя). Рассчитать безопасную концентрацию паров гексана в данном реакторе при безопасной температуре и атмосферном давлении. Кбн = 1,2; Кбв = 1,5.
9. Рассчитать температурные пределы распространения пламени бензола (пиридина, сероуглерода, циклогексана или другого вещества по заданию преподавателя) следующими методами: по известным значениям концентрационных пределов распространения пламени и методом структурных констант. Сравнить полученные значения с экспериментальными (справочными) величинами и установить более точный метод расчета.
10. Возникнет ли взрывоопасная концентрация паров бензола в экстракторе объемом 10 м3 при сливе экстрагента из аппарата, если коэффициент заполнения аппарата равен 0,9, давление насыщенных паров бензола при температуре 40оС – 182,5 мм рт.ст., давление в экстракторе – 760 мм рт.ст.
11. Определить максимально допустимую массу водорода, которая может обращаться в рабочем помещении размером 1263 м3 без опасности разрушения здания в аварийной ситуации. Под каким давлением должна находится рассчитанная масса водорода в баллоне объемом 20 л
12. Установить, соответствует ли требованиям пожарной безопасности использование двух литров сероуглерода в помещении размером 1263 м3
13. Установить категорию помещения размером 1263 м3 по взрывопожароопасности, в котором используется 2 л сероуглерода и 5 л глицерина. Площадь размещения горючих веществ принять равной 10м2.
14. Установить категорию помещения столярной мастерской размером 2463 м3 по взрывопожароопасности, где постоянно находятся деревянные заготовки ( 400 кг), стружка (50 кг) и ацетон (3 л). Площадь размещения горючих веществ составляет 30 м2.
15. К какой категории по взрывопожароопасности относится склад хлопка площадью 2412 м2, если там максимально может находиться до 50 т хлопка Какое минимальное количество хлопка нужно убрать со склада, чтобы он относился к пожароопасной категории В2
16. Оценить степень взрывопожароопасности следующих веществ: диэтилового эфира, н-бутилового спирта и этиленгликоля. Установить класс зон вокруг оборудования, в котором они используются и категорию помещения по взрывопожароопасности, при условии, что оборудование с этими веществами занимает более половины площади помещения.
17. Оценить степень взрывопожароопасности веществ: водорода, алюминиевой пудры, трансформаторного масла. Установить класс зон вокруг оборудования, в котором они используются, если их поступление в помещение возможно только в аварийной ситуации, а также и категорию помещения по взрывопожароопасности, в котором используются данные вещества.
18. Рассчитать площадь легко сбрасываемых конструкций (ЛСК) для здания цеха компрессии этилена. Объем здания 1000 м3. Максимальное количество этилена, поступающего в воздух рабочей зоны при аварии, 20 кг.
19. Рассчитать нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени для уксусной кислоты (толуола, бензола или другого вещества по заданию преподавателя). Используя концентрационные пределы рассчитать температурные пределы распространения пламени для данного вещества, используя константы уравнения Антуана. Расчетные концентрационные и температурные пределы сравнить с экспериментальными (справочными) и сделать заключение.
20. В результате использования баллона с пропаном (50 л, 50 атм) с просроченной датой испытания произошла авария, в результате которой в объем стеклодувной мастерской размером 663 м3 попал весь пропан. Произойдет ли взрыв в случае аварийной ситуации
21. Возникнет ли при аварийном разливе ацетона (бензина А95, толуола или другой жидкости по заданию преподавателя) взрывоопасная концентрация паров в помещении размером 1263 м3, если объем разлившейся жидкости 10 л, скорость испарения ацетона – 0,5 г/м2с, бензина А95 – 0,4 г/м2с, толуола – 0,45 г/м2с Время ликвидации последствий аварии – 0,5час, 1 л разлившейся жидкости занимает площадь 1м2. Коэффициент безопасности для нижнего предела 1,5.
22. Определить оптимальную высоту отдельно стоящего молниеотвода для защиты от прямых ударов молнии здания склада горюче-смазочных материалов (ГСМ). Здание расположено в Ивановской области и имеет размеры 1863 м.
23. Определить оптимальную высоту отдельно стоящего молниеотвода для защиты от прямых ударов молнии резервуара с бензином радиусом 3 м и высотой 3 м. Резервуар находится на территории АЗС в Ярославской области.
24. Определить количество, тип огнетушителей и количество противопожарных щитов в помещении размерами 7224 м2, в котором производится окраска деталей лаком АК-113. Участок относится к категории «А» по взрывопожароопасности, а здание ко II степени огнестойкости.
25. Провести экспертизу проектных решений по организации путей эвакуации для помещения N1, расположенного в промышленном здании II-й степени огнестойкости. Помещение N1 относится к категории «Б», N2 – «А», N3 – «Д» по взрывопожароопасности. Ширина проходов между оборудованием в помещении N1составляет 3 м. В наиболее многочисленной смене работает 100 человек. Размеры помещения приведены на рис.5.2.
N1 а N2
Оборудование б Улица
N3 42 м
в
Рис. 5.2. План размещения путей эвакуации ( а, б, в – рабочие места).
6. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Все случаи поражения человека электрическим током являются результатом замыкания электрической цепи через тело или, иначе говоря, результатом прикосновения человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует напряжение. Опасность такого прикосновения оценивается, как известно, значением тока, проходящего через человека (Iч), или же напряжением, под которым оказывается человек- напряжением прикосновения (Uпр). Это напряжение зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима её нейтрали и т.д.
Сила тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения: чем больше сила тока, тем опаснее последствия. Человек начинает ощущать проходящий через него ток промышленной частоты 50 Гц относительно малого значения 0,5…1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током. Ток силой 10…15 мА вызывает сильные и непроизвольные судороги мышц, которые человек не в состоянии преодолеть, т.е. он не может разжать руку, которой касается токоведущей части, отбросить от себя провод, оказываясь как бы прикованным к токоведущей части. Такой ток называется пороговым неотпускающим. При силе тока 20…25 мА у человека происходит судорожное сокращение мышц грудной клетки, затрудняется и даже прекращается дыхание, что может привести к смерти вследствие прекращения работы лёгких. Ток силой 100 мА является смертельно опасным, т.к. он в этом случае оказывает непосредственное влияние на мышцы сердца, вызывая его остановку или фибрилляцию (быстрые хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы), при которой сердце перестаёт работать.
Схемы включения человека в цепь тока могут быть различны. Однако, наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами и между одной фазой и землёй. Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землёй. Применительно к наиболее распространённым трёхфазным сетям первую схему принято называть двухфазным прикосновением, а вторую - однофазным.
Двухфазное прикосновение наиболее опасно, т.к. человек попадает под линейное напряжение, ток идёт по пути «рука – рука» и на его величину не влияет ни сопротивление обуви, пола, режим нейтрали сети и т.п. При таком включении ток, проходящий через человека (Iч,А) (рис. 6.1,б; 6.2,б), находят по формуле:
Iч = Uл / Rч, (6.1)
где Uл - линейное напряжение (напряжение между фазными проводами сети), В;
Rч – сопротивление тела человека, Ом (Rч ~1000 Ом [30]).
Однако такой способ включения человека в электрическую сеть на практике встречается редко, чаще человек подключается к одной фазе сети.
Однофазное прикосновение является, как правило, менее опасным, чем двухфазное, т.к. на величину тока, проходящего через человека, влияет много факторов: меньшая величина напряжения, сопротивление обуви, пола, режим нейтрали источника питания [31].
Нейтраль это точка соединения обмоток трансформатора или генератора:
а) непосредственно присоединённая к заземляющему устройству (глухозаземлённая нейтраль);
б) не присоединённая к заземляющему устройству или присоединённая к нему через аппараты с большим сопротивлением (изолированная нейтраль).
В трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью цепь тока, проходящего через человека, включает в себя кроме сопротивления тела человека (Rч), ещё и:
-сопротивление его обуви (Rоб), которая составляет 25…5000 кОм для сухой обуви; 0,2…2 кОм - для влажной; для сырой обуви или обуви подбитой металлическими гвоздями Rоб 0;
-сопротивление пола, на котором стоит человек (Rп). Сопротивление сухих полов достигает значения более 2 кОм; для влажных или пропитанных щелочами или кислотами- 4…50 Ом; для сырых или металлических полов Rп 0;
-сопротивление заземления нейтрали источника тока (Rо). Согласно /25/, Rо 10 Ом.
При этом все эти сопротивления включены последовательно. Ток, проходящий через человека (рис. 6.1,а) определяется по формуле:
Iч = Uф / (Rч + Rоб +Rп +Rо), (6.2)
где Uф – фазное напряжение (напряжение между началом и концом одной обмотки питающего сеть трансформатора (генератора) или между фазным и нулевым проводами сети),В. Uф = Uл/3.
Напряжение прикосновения (Uпр, В) будет равно:
Uпр = Iч . Rч = Uф . Rч / (Rч + Rоб +Rп +Rо), (6.3)
При аварийном режиме (рис. 6.1,в), когда одна фаза сети замкнута на землю, ток, проходящий через человека, будет равен:
Iч = Uф . (rзм + Rо. 3) / [(rзм . Rо) + (Rч+ Rоб +Rп) . (rзм + Rо)], (6.4)
где rзм- сопротивление замыкания, Ом.
Напряжение прикосновения:
Uпр= Uф . Rч . (rзм + Rо. 3) / [(rзм . Rо) + (Rч+ Rоб +Rп) . (rзм + Rо)]. (6.5)
В трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека в землю, возвращается к источнику тока через сопротивление изоляции проводов сети, которое в исправном состоянии обладает большим сопротивлением. Для этого случая ток, проходящий через человека (рис. 6.2,а), определяется как:
Iч = Uф / (Rч + Rоб +Rп +Rиз /3), (6.6)
где Rиз – сопротивление изоляции фаз относительно земли, Ом. Согласно [30] Rиз0,5 МОм для Uраб 1000 В или Rиз 10 МОм для Uраб 1000 В.
Рис. 6.1. Опасность трёхфазных электрических цепей с глухозаземлённой нейтралью
В случае же аварии (рис.6.2,в), когда сопротивление одной из фаз относительно земли близко к нулю, ток, проходящий через человека, будет равен:
Iч =3 . Uф / (Rч + Rоб +Rп + rзм), (6.7)
а напряжение прикосновения:
Uпр =3 . Uф. Rч / (Rч + Rоб +Rп + rзм). (6.8)
Рис. 6.2. Опасность трёхфазных электрических цепей с изолированной нейтралью
Замыкание провода на землю сопровождается растеканием тока в грунте (рис.6.3,а), что приводит к возникновению нового вида опасности - возможностью поражения человека электрическим током из-за попадания под напряжение шага (Uш) или под напряжение прикосновения (Uпр).
Ток, проходящий через тело человека, обусловленный напряжением шага, равен:
Iч = Uш / (Rч + Rоб). (6.9)
Uш = Iз . . а / [2 . .х . (х+а)], (6.10)
где Iз – ток замыкания в точке касания провода с землёй, А.
Iз = Uф / (rзм + Rр.т. ), (6.11)
где Rр.т. – сопротивление грунта растеканию тока, Ом;
- удельное сопротивление грунта, Ом м (табл.6.1);
а – расстояние шага (а = 0,8 м);
х – расстояние от точки замыкания до ноги человека, м.
Таблица 6.1.
Удельное сопротивление грунта при влажности 10 – 20 % [28].
|
Вид грунта |
Песок |
Супесок |
Чернозём |
Суглинок |
Глина |
Торф |
|
, Ом м |
700 |
300 |
200 |
100 |
40 |
20 |
Напряжение прикосновения (Uпр)- разность потенциалов между двумя точками, которых одновременно касается человек. В случае замыкания на землю Uпр – разность потенциалов между точкой нахождения электроустановки, которой касается человек (з), и точкой грунта, на которой он стоит (а) (рис.6.3,б).
Ток, протекающий через человека при прикосновении, равен:
Iч = Uпр / (Rч + Rоб + Rп). (6.12)
Uпр = з а, (6.13)
где з – потенциал в точке расположения электроустановки, В;
а – потенциал в точке нахождения человека, В.
з = Iз . Rз, (6.14)
где Iз- ток замыкания, А;
Rз – сопротивление заземлителя (или заземляющего устройства), Ом.
Таблица 6.2.
Формулы для расчёта сопротивления некоторых одиночных заземлителей, Ом /28/
|
Тип одиночного заземлителя |
Расчётная формула |
|
Трубчатый или стержневой у поверхности грунта |
Rз=ln(4l/d)2l |
|
Трубчатый или стержневой в грунте |
Rз=.{ln(2.l/d)+0,5.ln[(4.t+l)/( 4.tl)]} 2..l |
|
Протяжённый в грунте |
Rз= . ln(l2/d.t)2. .l - удельное сопротивление грунта, Ом .м (см. табл.6.1); l – длина заземлителя, м (l 2м); d – диаметр заземлителя, м (d = 0,03… 0,05 м). t – расстояние от центра заземлителя до поверхности грунта, м, (t 1,8 м) |
а = Iз . / 2. .х, (6.15)
где х – расстояние между точкой замыкания и местом нахождения человека, м.
Рис. 6.3. Растекание тока в грунте (а), напряжение прикосновения (б) и напряжение шага (в)
Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением при нарушении нормальной работы электроустановки (рис. 6.4). Его назначение - превращение «замыкания на корпус» в «замыкание на землю» с тем, чтобы уменьшить Uпр и Uш до безопасных величин (выравнивание потенциала).
При использовании в электроустановках в качестве защитной меры защитного заземления, величина тока, протекающего через человека, в случае его касания корпуса электрооборудования, одна из фаз которого пробита на корпус, будет определяться выражением:
для сети с глухозаземлённой нейтралью:
Iч = Uпр /{ [(Rч + Rп + Rоб) /rз] . (R0 + rз)}, (6.16)
где rз – сопротивление заземляющего устройства (в соответствии с [32] rз не должно превышать 2-4 Ом при Uраб 1000 В);
R0 – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.
Для сети с изолированной нейтралью:
Iч = Uпр / {[(Rч + Rп + Rоб) . Rиз] / rз}, (6.17)
где Rиз – сопротивление изоляции фаз относительно земли, Ом.
Рис. 6.4. Схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью: 1- трансформатор; 2- сеть; 3- корпус токоприёмника; 4- обмотка электродвигателя; 5- заземлитель; 6- сопротивление заземления нейтрали (условно).
Защитное зануление – осуществляется присоединением корпуса или других конструктивных нетоковедущих частей электроустановок к многократно заземленному нулевому проводу. Защитное зануление превращает пробой на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводами и способствует протеканию тока большой величины через устройства защиты сети и в конечном итоге быстрому отключению поврежденного оборудования от сети. Защитное зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленное нейтралью.
В технологических процессах, сопровождающихся трением, измельчением, распылением, фильтрованием, разбрызгиванием и просеиванием диэлектриков (веществ с удельным сопротивлением более 108 Омм), на самих материалах и на оборудовании могут образовываться статические электрические заряды, создающие потенциалы до десятков киловольт.
Напряжённость возникающего электростатического поля (Е, В/м) определяется, как:
Е = /.0, (6.18)
где - поверхностная плотность зарядов, Кл/м2 ;
- диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м ;
0 – диэлектрическая постоянная, Ф/м (0 = 8,85 .10 -12 Ф/м).
Статическое электричество в производственных условиях представляет пожарную опасность, поскольку возникающие искровые разряды могут вызвать воспламенение горючих сред. Если энергия, развиваемая электростатическим разрядом (Wр, Дж), превышает минимальную энергию воспламенения горючей среды (Wmin, Дж), то в производственном помещении может возникнуть аварийная ситуация. Условие безопасности может быть записано:
Wр = .Wmin, (6.19)
где - коэффициент безопасности, который выбирается из реальных производственных условий ( 1). При отсутствии данных можно принять = 0,4.
Ток электризации при транспортировке сыпучих диэлектрических материалов по трубопроводам, необходимый для инициирования искрового разряда, равен:
Iэ = 2Wр / q .Rут = 2 .Wmin /q .Rут , (6.20)
где q – электрический разряд, Кл;
Rут - сопротивление утечки на землю (сопротивление заземляющего устройства),Ом.
Одним из основных методов предупреждения воспламенения веществ разрядами статического электричества с проводящих поверхностей является заземление оборудования. При этом сопротивление заземляющих устройств, применяемых только для защиты от статического электричества, не должно превышать 100 Ом (Rут 100 Ом).
Таблица 6.3
Минимальные энергии воспламенения некоторых веществ
|
Вещество |
Wmin, Дж |
Вещество |
Wmin, Дж |
|
Ацетилен |
1,1.10-5 |
Циклопропан |
2,3.10-4 |
|
Бензол |
2,1.10-4 |
Цинковая пыль |
0,65 |
|
Бензин |
1,5.10-4 |
Цирконий (пыль) |
5.10-3 |
|
Аммиак |
0,68 |
Этан |
2,4.10-4 |
|
Диэтиловый эфир |
1,9.10-4 |
Этилен |
2,9.10-4 |
|
Полистирол (пыль) |
1,5.10-2 |
Ацетон |
1,21.10-3 |
1. Оценить величину силы тока, проходящего через человека при однофазном включении его в электрическую сеть с изолированной нейтралью. Режим работы сети нормальный. Как изменится сила тока, проходящего через человека, в случае аварийного режима? Каковы будут последствия включения человека в электрическую цепь? В расчётах принять: человек стоит на металлическом полу в сырой обуви; сопротивление изоляции фаз относительно земли 3.106 Ом; сопротивление замыкания 1 Ом; линейное напряжение сети 380 В.
2. Оценить величину силы тока, проходящего через человека при однофазном включении его в электрическую сеть с изолированной нейтралью:
а) при нормальном режиме работы сети;
б) в аварийном режиме.
В расчётах принять: сопротивление обуви 45 кОм; сопротивление пола 100 кОм; сопротивление изоляции фаз относительно земли 0,5 .106 Ом; сопротивление замыкания 1 Ом; линейное напряжение сети 380 В.
Каковы будут последствия включения человека в электрическую цепь в том и другом случае, если он стоит на металлическом полу в сырой обуви.
3. Оценить опасность включения человека в электрическую цепь с глухозаземлённой нейтралью в нормальном и аварийном режимах работы сети, если:
а) человек стоит на деревянном полу (сопротивление пола 100 кОм) в токонепроводящей сухой обуви ( сопротивление обуви 45 кОм);
б) человек стоит на металлическом полу в обуви, подбитой металлическими гвоздями.
В расчётах принять: сопротивление заземления нейтрали источника тока 2 Ом; сопротивление замыкания 1 Ом; линейное напряжение сети 380 В.
4. В каком случае напряжение, под которым окажется человек, при однофазном включении его в электрическую сеть с глухозаземлённой нейтралью в аварийном режиме работы достигнет максимальной величины:
а) когда сопротивление заземления нейтрали источника тока 0;
б) когда сопротивление замыкания проводов на землю 0.
В расчётах принять: сопротивление заземления нейтрали источника тока и сопротивление замыкания равны 1 Ом; сопротивление пола и обуви близки нулю; линейное напряжение сети 380 В.
5. Оценить целесообразность использования защитного заземления корпуса электрооборудования для электрической сети переменного тока:
а) с глухозаземлённой нейтралью;
б) с изолированной нейтралью
с целью – снизить до безопасной величины силу тока, протекающего через человека, касающегося корпуса электрооборудования, одна из фаз которого пробита на корпус.
В расчётах принять: сопротивление заземления нейтрали источника тока 1 Ом; сопротивление заземляющего устройства 1 Ом; сопротивление изоляции фаз относительно земли 1.106 Ом; линейное напряжение сети 380 В.
6. При работе с заземлённым технологическим оборудованием произошёл пробой фазы на корпус (питание оборудования осуществляется от электрической сети с изолированной нейтралью). Оценить силу тока, проходящего через человека, касающегося корпуса этого оборудования. Как изменится искомая величина, если заземляющий контур технологического оборудования будет неисправен (обрыв цепи заземления)?
В расчётах принять: сопротивление изоляции фаз относительно земли 2.106 Ом; сопротивление заземляющего устройства 1 Ом; сопротивление замыкания 1 Ом; сопротивление пола и обуви равны нулю; линейное напряжение сети 380 В.
7. В результате нарушения техники безопасности произошло двухфазное включение одного из работающих в электрическую сеть, а другой рабочий включился в эту же электрическую сеть однофазно (3-х фазная электрическая сеть с изолированной нейтралью). Линейное напряжение сети 380 В, режим аварийный. Какому из работающих потребуется срочная медицинская помощь, если сопротивление пола 2 кОм, сопротивление обуви 500 кОм, сопротивление замыкания 10 Ом?
8. В результате нарушения техники безопасности произошло двухфазное включение одного из работающих в электрическую цепь, а другой работающий включился в эту же электрическую цепь однофазно (трёхфазная четырёхпроводная электрическая сеть с глухозаземлённой нейтралью, аварийный режим, линейное напряжение сети 380 В). Какому из работающих потребуется срочная медицинская помощь?
В расчётах принять: сопротивление заземления нейтрали источника тока 1 Ом; сопротивление замыкания 1 Ом; сопротивление пола и обуви равны нулю.
9. На открытой технологической площадке произошёл обрыв воздушной электрической сети с замыканием одного из проводов на грунт. Определить силу тока, проходящего через человека, если он находится на расстоянии 2,2 м от упавшего провода.
В расчётах принять: удельное сопротивление грунта 200 Ом . м; сопротивление грунта растеканию тока 100 Ом; линейное напряжение сети 380 В; сопротивление обуви 3000 Ом, сопротивление замыкания 2 Ом.
10. На открытой технологической площадке произошёл обрыв воздушной электрической сети с замыканием одного из проводов на землю. Какому из работающих потребуется срочная медицинская помощь, если один находится на расстоянии 5 м от упавшего провода, а другой стоит непосредственно у места его падения.
В расчётах принять: удельное сопротивление грунта 200 Ом . м; сопротивление грунта растеканию тока 100 Ом; линейное напряжение сети 380 В; сопротивление обуви рабочих 4000 Ом, сопротивление замыкания 4 Ом.
11. На открытой технологической площадке произошёл обрыв воздушной электрической сети с замыканием одного из проводов на грунт. Оценить степень поражения человека электрическим током, стоящего во влажной обуви на расстоянии 2 м от упавшего провода, если:
а) грунт- глина;
б) грунт- песок.
В расчётах принять: сопротивление грунта растеканию тока 100 Ом; линейное напряжение сети 380 В; сопротивление обуви 200 Ом, сопротивление замыкания 3 Ом.
12. В результате неправильной эксплуатации электродвигателя произошёл пробой фазы на корпус (3-х фазная сеть, линейное напряжение 380 В). Какова степень поражения человека электрическим током, если расстояние между точкой заземления и электродвигателем равно:
а) 15 м;
б) 0,5 м.
В расчётах принять: удельное сопротивление грунта 200 Ом . м; сопротивление грунта растеканию тока 11 Ом; сопротивление обуви 50000 Ом; сопротивление замыкания 2 Ом; длина заземлителя 2 м; диаметр заземлителя 0,05 м; заземлитель стержневой в грунте.
13. В результате неправильной эксплуатации электродвигателя произошёл пробой фазы на корпус (3-х фазная сеть, линейное напряжение 380 В). Найти величину силы тока, проходящего через человека, касающегося корпуса неисправного электродвигателя, если тип одиночного заземлителя:
а) стержневой в грунте;
б) стержневой у поверхности грунта;
в) протяжённый в грунте.
Сделать заключение: влияет ли тип одиночного заземлителя на степень поражения человека электрическим током?
В расчётах принять: расстояние между точкой заземления и электродвигателем 10 м; грунт – суглинок; сопротивление грунта растеканию тока 11 Ом; сопротивление обуви 300000 Ом; сопротивление замыкания 3 Ом; длина заземлителя 2 м; диаметр заземлителя 0,03 м.
14. Технологическое оборудование в цехе приводится в действие двумя электродвигателями (3-х фазная сеть с изолированной нейтралью, линейное напряжение 380 В), заземлённых на общий одинарный протяжённый в грунте заземлитель. В результате пробоя статорной обмотки на корпус оба двигателя оказались под напряжением. Во сколько раз сила тока, проходящего через человека, касающегося корпуса второго из двигателей, будет больше, чем первого, если 1-й двигатель расположен на расстоянии 1 м от заземлителя, а второй на расстоянии 20 м от заземлителя.
В расчётах принять: сопротивление грунта растеканию тока 100 Ом; удельное сопротивление грунта 100 Ом . м; сопротивление обуви 5000 Ом; сопротивление замыкания 2 Ом; длина заземлителя 2 м; диаметр заземлителя 0,05 м.
15. Два рабочих оказались в зоне действия поля растекания тока непосредственно у места замыкания одного из фазных проводов на землю. Оценить степень поражения рабочих электрическим током, если один обут в сухую обувь (сопротивление обуви 50000 Ом ), а другой в сырую (Rоб 0). В расчётах принять: грунт – чернозём; сопротивление грунта растеканию тока 100 Ом; сопротивление замыкания 2 Ом; линейное напряжение сети 380 В.
16. Рассчитать величину сопротивления заземляющего устройства, чтобы в аварийной ситуации (пробое фазы на корпус электродвигателя) сила тока через человека не превышала допустимой величины - 5 мА. В расчетах принять: 3-х фазная сеть с изолированной нейтралью (Uл = 380 В), расстояние от электродвигателя до заземлителя 5 м, удельное сопротивление грунта 100 Омм; сопротивление грунта растеканию тока 10 Ом; сопротивлением корпуса электродвигателя и фазных проводов пренебречь.
17. При транспортировке пневмотранспортом диэлектрического порошкообразного материала в приёмный бункер вносится заряд 1 . 10 –2 Кл. Ток электризации, необходимый для инициирования искрового разряда с бункера составляет 0,5 мА. Отвечает ли имеющееся заземляющее устройство, применяемое только для защиты от статического электричества), условиям взрывопожарной безопасность, если в воздухе рабочей зоны присутствуют пары ацетона.
18. В каком случае сила тока, проходящего через человека, будет больше, если при замыкании фазы на землю (линейное напряжение сети 380 В) двое рабочих оказались в зоне действия поля растекания тока? Один из рабочих находится на расстоянии 1м от точки замыкания, а 2-ой на расстоянии 10 м.
В расчётах принять: сопротивление грунта растеканию тока 11 Ом; удельное сопротивление грунта 100 Ом . м; сопротивление замыкания 2 Ом; сопротивление обуви рабочих одинаково и равно 9 .103 Ом.
19. При транспортировке пневмотранспортом диэлектрического порошкообразного материала в приёмный бункер вносится заряд 1 .10 –2 Кл. Ток электризации, необходимый для инициирования искрового разряда равен 0,7 мА. Для устранения разрядов статического электричества используется заземление электрооборудования. Сопротивление заземляющего устройства равно 60 Ом. Оценить степень возникновения в производственном помещении аварийной ситуации, если в воздухе рабочей зоны совместно присутствуют пары ацетилена и аммиака.
20. Рассчитать, какое сопротивление пола обеспечит протекание через человека тока, не превышающего порогового ощутимого при его однофазном включении в электрическую сеть с глухозаземлённой нейтралью при нормальном режиме работы сети.
В расчётах принять: линейное напряжение сети 380 В; сопротивление обуви 2 кОм.
21. Оценить степень опасности по величине силы тока, проходящего через человека при однофазном включении его в электрическую сеть с глухозаземлённой нейтралью. Режим работы сети нормальный. Как изменится сила тока, проходящего через человека, в случае аварийного режима? Каковы будут последствия включения человека в электрическую цепь?
В расчётах принять: человек стоит на пропитанном щёлочью полу в сырой обуви; сопротивление замыкания 1 Ом; сопротивление заземления нейтрали источника тока 1 Ом; линейное напряжение сети 380 В.
22. Технологическое оборудование в цехе приводится в действие двумя электродвигателями (3-х фазная сеть с изолированной нейтралью, линейное напряжение 380 В), заземлённых на общий стержневой в грунте заземлитель. В результате пробоя статорной обмотки на корпус оба двигателя оказались под напряжением. Во сколько раз сила тока, проходящего через человека, касающегося корпуса второго из двигателей, будет больше, чем первого, если 1-й двигатель расположен на расстоянии 1 м от заземлителя, а второй на расстоянии 15 м от заземлителя.
В расчётах принять: грунт - суглинок; сопротивление грунта растеканию тока 100 Ом; сопротивление замыкания 4 Ом; сопротивление обуви 10 кОм; длина заземлителя 2 м; диаметр заземлителя 0,04 м.
23. В каком случае сила тока, проходящего через человека, будет больше, если при замыкании фазы на землю (линейное напряжение сети 380 В) двое рабочих оказались в зоне действия поля растекания тока? Первый рабочий стоит на расстоянии 2м от точки замыкания в сухой обуви, а 2-ой на расстоянии 10 м в сырой обуви. В расчётах принять: сопротивление грунта растеканию тока 11 Ом; удельное сопротивление грунта 100 Ом . м; сопротивление замыкания 3 Ом.
24. Каким сопротивлением должна обладать обувь, чтобы при прикосновении человека к заземлённому корпусу электроустановки через него проходил безопасный ток (0,5 мА). Расчёт провести для двух случаев: а) электроустановка питается от сети с глухозаземлённой нейтралью; б) электроустановка питается от сети с изолированной нейтралью. В расчётах принять: линейное напряжение сети 380 В; человек стоит на влажном полу.
25. При работе с заземлённым технологическим оборудованием произошёл пробой фазы на корпус (питание оборудования осуществляется от электрической сети с глухозаземлённой нейтралью). Оценить силу тока, проходящего через человека, касающегося корпуса этого оборудования. Как изменится искомая величина, если заземляющий контур технологического оборудования будет неисправен (обрыв цепи заземления)?
В расчётах принять: сопротивление заземления нейтрали источника тока 2 Ом; сопротивление заземляющего устройства 1 Ом; сопротивление замыкания 1 Ом; сопротивление пола и обуви равны нулю; линейное напряжение сети 380 В.
Список используемой литературы
1. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
2. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV групп: справ. изд./ А.Л. Бандман, Г.А. Гудзовский, Л.С. Дубейковская и др. ; под ред. В.А. Филова и др. – Л.: Химия, 1988. -512 с.
3. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп: справ. изд./ А.Л. Бандман, Н.В. Волкова, Т.Д. Грехова ; под ред. В.А. Филова и др. – Л.: Химия, 1989.-592 с.
4. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов: справ. изд. / А.Л. Бандман, Г.А. Войтенко, Н.В. Волкова и др.; под ред. В.А. Филова и др.-Л: Химия, 1990. -732 с.
5. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей; под ред. Н.В. Лазарева Изд.-7-е изд; перераб. В 3 т.- Л.: Химия, 1977.
6. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде: справочник. – Л.: Химия,1985.
7. Руководство. Р 2.2.755-99 Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды и напряженности трудового процесса / Госсанэпиднадзор. – М., 1999. -190 с.
8. СанПиН 2.2.4.548-96. Физические факторы производственной среды. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996;
9. Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе: справ. изд. – М.:Химия,1991.-368с.
10. СН и П 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование.
11. СН и П 23-05-95 Естественное и искусственное освещение. Москва, 1995.
13. Трепененков Р.И. Альбом чертежей, конструкций и деталей промышленных зданий.- М.: Стройиздат, 1980.
14. Справочная книга по светотехнике /под ред. Ю.Б.Айзенберга. – М.:Энергоатомиздат. 1983.- 476 с.
15.Оболенцев Ю.Б., Гиндин Э.Л. Электрическое освещение общепромышленных помещений.- М.:Энергоатомиздат, 1990.- 111 с.
17. Оценка освещения рабочих мест: методические указания. Ивановский НИИ охраны труда. Дата введения с 01 сентября 1998 г. Иваново, 2002, 47 с.
18. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий.
19. ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ Шум. Общие требования безопасности.
20. СН 2.2.4/2.1.8.592-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
21. Защита от шума в градостроительстве / Г.Л.Осипов, В.Е.Коробков, А.А.Климухин и др.; под ред. Г.Л. Осипова. – М.:Стройиздат, 1993.-96с.
22. ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ Вибрационная безопасность. Общие требования.
23. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справ. изд. В 2 кн. / А.Н.Баратов, А.Я.Корольченко, Г.Н.Кравчук и др.- М.: Химия, 1990.
24.ГОСТ 12.1.044-89 CCБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
25. Правила устройства электроустановок (ПУЭ).- М.: Энергоатомиздат, 1999.
26. Нормы пожарной безопасности – НПБ 105-03. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.- М.: 1995.
27. Справочник химика. Т.1.- Л.:Химия, 1964.- 1112 с.
28. Долин П.А. Справочник по технике безопасности.- М.:Энергоатомиздат, 1984.
29. СНиП 21-01-97 Пожарная безопасность зданий и сооружений.-М.:Госстрой России, 1997.
30. В.Е. Манойлов. Основы электробезопасности. М.: Энергоатомиздат, 1991.
31. В.П. Кораблёв. Электробезопасность на химических предприятиях. М.: Химия, 1985.
32. ГОСТ 12.1.030-81. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.
Содержание
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
МИ ВЕЩЕСТВАМИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1. Токсикологическая характеристика вредных веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1.2. Определение концентрации веществ в воздухе рабочей зоны . . . . . . . . . . . 4
в воздухе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4. Оценка загрязнения воздуха вредными вешествами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5. Мероприятия по снижению уровня загрязнения воздуха в помещении . . . 8
Задачи к разделу «Безопасность труда при работе с вредными химичес-
кими веществами» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Приложение к разделу «Безопасность труда при работе с вредными
химическими веществами» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2. МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2.1. Терморегуляция и теплообмен организма с окружающей средой . . . . . . . 17
2.2. Нормирование параметров микроклимата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
2.3. Оценка эффективности общеобменной вентиляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
2.4. Определение эффективности естественной вентиляции – аэрации . . . . . . 21
2.5. Определение эффективности метсных вытяжных устройств . . . . . . . . . . . 23
2.6. Аварийная вентиляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.7. Отопление помещений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Задачи к разделу «Микроклиматические условия» . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Приложение к разделу «Микроклиматические условия» . . . . . . . . . . . . . 30
3. ОСВЕЩЕНИЕ РАБОЧИХ МЕСТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1. Основные термины и определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2. Нормирование и проектирвание освещения рабочих мест . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.1. Естественное освешение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.2. Искусственное освещение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.Оценка качественных показателей световой среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.4. Оценка условий труда по фактору «Световая среда» . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Задачи к разделу «Освещение рабочих мест» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Приложение к разделу «Освещение рабочих мест» . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
4. ЗАЩИТА ОТ ШУМА И ВИБРАЦИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.1. Физическая сущность шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 54
4.2. Классификация шумов по различным признакам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3. Действие шума на организм человека, субъективное восприятие шума . . 55
4.4. Нормирование шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
4.5. Способы защиты от шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.6. Защита от вибрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.7. Гигиеническая оценка условий труда при воздействии виброакусти-
ческих факторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Задачи к разделу «Защита от шума и вибрации» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Приложение к разделу «Защита от шума и вибрации» . . . . . . . . . . . . . . . 68
5. ВЗРЫВОПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ. ПОЖАРНАЯ ПРОФИЛАКТИКА . . 73
5.1. Взрывопожароопасность веществ и материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.2. Расчет температуры вспышки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.3. Расчет концентрационных пределов распространения пламени . . . . . . . . .76
5.4. Расчет температурных пределов распространения пламени . . . . . . . . . . . . 77
5.5. Установление класов взрыво- и пожароопасных зон . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.6. Установление категории производств по взрывопожароопасности . . . . . . 79
5.7. Пожарная профилактика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.7.1. Безопасные условия работы с взрывопожароопасными вещест-
вами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.7.2. Легко сбрасываемые строительные конструкции . . . . . . . . . . . . . . 82
5.7.3. Эвакуационные выходы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.7.4. Молниезащита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.7.5. Первичные средства пожаротушения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Задачи к разделу «Взрывопожаробезопасность. Пожарная профилак-
тика». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
6. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Задачи к разделу «Электробезопасность» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Список используемой литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 104
Содержание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Шведова Лариса Викторовна
Чеснокова Татьяна Анатольевна
Куприяновская Анна Павловна
Тукумова Наталья Владимировна
Кузьмина Ирина Алексеевна
Под ред. А.В.Невского
Сборник примеров и задач к лабораторному практикуму
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Редактор В.Л.Родичева
Подписано в печать 31.03.2006. Формат 6084 1/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 6,28. Уч.-изд.л. 6,97. Тираж 250 экз. Заказ
ГОУВПО Ивановский государственный химико-технологический университет
Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ГОУВПО «ИГХТУ» 153000, г.Иваново, пр. Ф.Энгельса, 7.