Курс лекций по предмету "Безопасность жизнедеятельности"

Для количественной характеристики защитного действия экрана используют следующие показатели: кратность ослабления теплового потока (m), а также эффективность действия экрана (η_э). Показатель m определяет, во сколько раз первоначальный тепловой поток на рабочем месте превышал тепловой поток на рабочем месте после установки экрана, а показатель η_э - какая часть из первоначального теплового потока доходит до рабочего места, защищенного экраном. Эффективность % для большинства экранов лежит в пределах 50…98,8%.

Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. Теплоотражающие экраны изготавливаются из алюминия или стали, а также фольги или сетки на их основе. Теплопоглощающие экраны представляют собой конструкции из огнеупорного кирпича (типа шамота), асбестового картона или стекла (прозрачные экраны). Теплоотводящие экраны - это полые конструкции, охлаждаемые изнутри водой.

Своеобразным теплоотводящим прозрачным экраном служит так называемая водяная завеса, которую устраивают у технологических отверстий  промышленных печей и через которую  вводят внутрь печей инструменты, обрабатываемые материалы, заготовки и др.

 

4.4. Обоснование системы отопления

 Произведем расчет  системы отопления для обеспечения  температурного режима на рабочем  месте. 

1. Расчет по методу теплового баланса.

Теплота, выделяемая батареей системы отопления в окружающую среду

 

                      Q_Бат   =  m ∙ c_ТН (T_ТН  – T_ОС ) ,                                        (4.4)

где  m – масса теплоносителя (горячей воды); m = v ∙ τ , v – скорость расхода, τ – длительность подачи, T_ТН  и T_ОС   - соответственно температура теплоносителя и окружающей среды.

Количество теплоты, необходимой  для прогрева помещения от наружной T_нар до требуемой температуры T_тр

 

          Q_Бат   =  (ρ_возд V_пом c_{p возд} + ρ_стен V_ст  c_ТН ) ∙ (T_тр  – T_нар ).       (4.5)

С учетом потерь (k_пот) определим время τ  достижения теплового равновесия в помещении

              τ  =    Q_пом / (k _пот ∙ v ∙ c_ТН (T_ТН  – T_тр ).                                (4.6)

 

При V_пом = 60 м ³; V_ст = 5 м ³; ρ_возд =1,3 кг ∙ м ^{– 3} ; ρ_ст =1,8 ·10 ³ кг ∙ м ^{– 3}; c_{p возд} =1 кДж/(кг∙ К); c_ст = 1 кДж / (кг ∙ К) ; c_ТН = 4 кДж / (кг ∙ К) ; T_ТН  = 343 К ; T_тр = 293 К ; T_нар = 273 К ;   v = 1 кг / мин ; k _пот = 0,5  получим, что τ =  25 часов.    

2. Расчет по мощности конвективного и теплопроводного потоков.

 Мощность, передаваемая батареей с учетом конвективного и теплопроводного потоков по закону Ньютона

 

        N _Бат = N _к + N_Теп = (α _к  + α _т) ∙ F _эф ∙ (T_ТН  – T_нар) ,                        (4.7)

где α _к  ,  α _т – коэффициенты передачи путем конвекции и теплопроводности, Вт/(м²К), причем для воздуха примем, что α _к  = 4;  α _т = 10 Вт/(м²К); F _эф – эффективная площадь батареи. Причем считаем, что десятисекционная батарея имеет площадь 2 м ².

На основании зависимости  теплового баланса  k _пот ∙ τ ₁ ∙ N _Бат = Q_пом  время прогрева помещения до требуемой температуры T_тр  (293 К) найдем из соотношения   

              τ₁ =    Q_пом / (k _пот (α _к  + α _т) ∙ F _эф (T_ТН  – T_тр )).                    (4.8)

 

В результате подстановки  конкретных значений, см. п.1, получим τ₁ = 1,8 суток. 

 

4.5. Определение характеристик систем вентиляции и кондиционирования

Под характеристиками систем вентиляции и кондиционирования  будем понимать их производительность по воздуху, по холоду и по теплу, а  также кратность воздухообмена  и косвенный показатель – время работы системы для достижения требуемого эффекта. Они определяются в процессе проектирования систем.

Кратность воздухообмена  определяет условие удаления из помещения  избыток тепла, влаги и примесей для их разбавления до допустимых концентраций. Масса приточного воздуха   М _пр , поданного для ассимиляции тепла, выделяемого в помещении в течение 1 часа

     

                  М _пр =  Q_пом / ( c_р ∙ (T_вн  – T_прит )) .                                   (4.9)

 

При условии, что  c_{p возд} = 1 кДж / (кг ∙ К),  T_вн  = 293 К , T_прит = 288 К и Q_изб = 1000 кДж получим: М _пр = 200 кг. Если V_пом = 60 м³, то кратность воздухообмена k =V₁ / V_пом ≈ 3.

Приход приточного воздуха w (м ³/ час) для разбавления газо- и парообразных примесей до ПДК

 

                             w = М _г / (ПДК – n _прит),                                      (4.10)

 

 где   М _г – массовая скорость выделения вредного газа, г / час; ПДК и n _прит – предельно-допустимая концентрация и концентрация в приточном воздухе вредного газа.  Например, относительно углекислого газа, ПДК СО ₂ = 50 г / м³, n _прит = 0,   М _г = 1000 г/час, требуемый приход воздуха w = 20 м ³/ час.

 

4.6. Аэроионизация

 Воздух характеризуется  ионным составом.

Ионизация воздуха – процесс превращения нейтральных атомов и молекул воздушной среды в электрически заряженные частицы (ионы). Ионы в воздухе могут образовываться вследствие естественной, технологической и искусственной ионизации. Естественная ионизация происходит в результате воздействия на воздушную среду космических излучений и частиц, выбрасываемых радиоактивными веществами при их распаде. Естественное ионообразование происходит повсеместно и постоянно во времени. Технологическая ионизация происходит при воздействии на воздушную среду радиоактивного, рентгеновского и ультрафиолетового излучения, термоэмиссии, фотоэффекта и других ионизирующих факторов, обусловленных технологическими процессами. Образовавшиеся при этом ионы распространяются в основном в непосредственной близости от технологической установки. Искусственная ионизация осуществляется специальными устройствами – ионизаторами. Ионизаторы обеспечивают в ограниченном объеме воздушной среды заданную концентрацию ионов определенной полярности. Характеристиками ионов являются подвижность и заряд. Подвижность ионов выражается коэффициентом пропорциональности «К» (см/сек) • (см/В) между скоростью ионов и напряженностью электрического поля, воздействующего на ион. Подвижность ионов зависит от их массы: чем больше масса, тем меньше скорость перемещения иона в электрическом поле. По подвижности весь спектр ионов условно делят на пять диапазонов: легкие К > 1,0; средние 1,0 > К > 0,01; тяжелые 0,01 > К > 0,001; ионы Ланжевена 0,001 > К > 0,0002; сверхтяжелые ионы 0,0002 > К. Каждый ион имеет положительный или отрицательный электрический заряд (полярность). Наряду с возникновением происходит непрерывное исчезновение ионов. Факторами, определяющими исчезновение легких ионов, являются: рекомбинация двух легких ионов разных полярностей; адсорбция легких ионов на незаряженных ядрах конденсации; рекомбинация легкого и тяжелого ионов зарядами противоположных знаков и др.

В зависимости от соотношения  процессов ионизации и деионизации  устанавливается определенная степень  ионизированности воздуха. Степень ионизированности воздушной среды определяется количеством ионов каждой полярности в одном кубическом сантиметре воздуха. Определение количества ионов и их полярности осуществляется счетчиками ионов. По результатам измерения рассчитывается показатель полярности. Показателем полярности П является отношение разности числа ионов положительной п₊ и отрицательной п_- полярности к их сумме, т. е. .

Показатель полярности может изменяться от + 1 до – 1. При  равенстве количества ионов положительного и отрицательного знака  П = 0.

Санитарно-гигиенические  нормы регламентируют количество только легких ионов.  Минимально необходимый и максимально допустимый уровни определяют интервал концентраций ионов во вдыхаемом воздухе названных помещений: минимально необходимый – 600; оптимальный – до 3000; максимальный 50000 (отрицательных ионов / см ^{– 3} ).

5. Обеспечение освещения рабочего места

5.1. Рациональное освещение

Наиболее важной областью оптического  спектра ЭМИ является видимый  свет. Свет – это возбудитель зрительной сенсорной системы, в пределах 85…90% обеспечивающей нас информацией об окружающей среде. Параметры видимого света влияют на способность получать ощущения и восприятия об окружающей среде. Освещение выполняет полезную общефизиологическую функцию, способствующую появлению благоприятного психического состояния людей. С улучшением освещения повышается работоспособность, качество работы, снижается утомляемость, вероятность ошибочных действий, травматизма, аварийности. Недостаточное освещение ведет к перенапряжению глаз, к общему утомлению человека. В результате снижается внимание ухудшается координация движений, что может привести при конкретной физической работе к несчастному случаю. Кроме того, работа при низкой освещенности способствует развитию близорукости и других заболеваний, а также расстройству нервной системы. Повышенная освещенность тоже неблагоприятно влияет на общее самочувствие и зрение, вызывая прежде всего слепящий эффект.

Освещение, удовлетворяющее гигиеническим  и экономическим требованиям,  называется рациональным. К этим требованиям относятся:  достаточная освещенность, равномерность, отсутствие слепимости, благоприятный спектральный состав, экономичность. Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещенности, а в большинстве случаев также от угла, под которым поверхность рассматривается.

Световые свойства поверхностей характеризуются коэффициентами отражения , пропускания и поглощения . Эти коэффициенты безразмерные и измеряются в долях единицы или в процентах: ; ; ;  где , , , — соответственно отраженный, поглощенный и прошедший через поверхность световой поток.

Требуемый уровень освещенности определяется степенью точности зрительных работ. Для рациональной организации освещения необходимо не только обеспечить достаточную освещенность рабочих поверхностей, но и создать соответствующие качественные показатели освещения. К качественным характеристикам освещения относятся равномерность распределения светового потока, блескость, фон, контраст объекта с фоном.

Различают прямую блескость, возникшую  от ярких источников света и частей светильников, попадающих в поле зрения человека, и отраженную блескость  от поверхностей с зеркальным отражением. Блескость в поле зрения вызывает чрезмерное раздражение и снижает чувствительность и работоспособность глаза. Такое изменение нормальных зрительных функций называется слепимостью.

Слепящее действие зависит не только от блескости поверхности, направленной к глазу, но и от контраста различения с фоном (К), который определяется отношением абсолютной разности между яркостью объекта и фона к яркости фона: чем он меньше, тем больше ослепленность.

Контраст объекта различения с  фоном (К) считается: большим — при К > 0,5; средним — при К = 0,2-0,5; малым — при К < 0,2.

Чтобы избежать слепящего действия света, необходимо подвешивать лампы на определенной высоте, которую выбирают в зависимости от мощности лампы и защитного угла (угла падения света на рабочее место) с учетом отражающих поверхностей.

Для повышения видимости целесообразно увеличить контраст различаемых объектов, что более эффективно и экономично в сравнении с увеличением освещенности рабочей поверхности. При повышении контраста следует учитывать цветность и коэффициенты отражения объектов и фона.

Фоном считается поверхность, прилегающая  непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется способностью отражать световой поток и считается светлым при коэффициенте отражения поверхности > 0,4, средним при = 0,2…0,4 и темным при < 0,2.  Для повышения равномерности распределения яркостей в поле зрения потолки и стены рекомендуется окрашивать в светлые тона: салатовый, светло-желтый, кремовый, светло-зеленый или бирюзовый.

Для измерения и контроля освещенности применяют люксметры Ю-116 и Ю-117, принцип действия которых основан на фотоэлектрическом эффекте. При освещении фотоэлемента в цепи соединенного с ним гальванометра возникает фототок, обусловливающий отклонение стрелки миллиамперметра, шкалу которого градуируют в люксах. Для использования в люксметрах наиболее пригоден селеновый фотоэлемент, так как его спектральная чувствительность близка к спектральной чувствительности глаза. Освещенность в диапазоне от 0 до 100 лк измеряется открытым фотоэлементом без насадок. Использование насадок различных типов, имеющих обозначение К, М, Р, Т, значительно расширяет диапазон измерений освещенности, который доходит до 100 000 лк. Для освещения производственных, служебных, бытовых помещений используют естественный свет и свет от источников искусственного освещения.

5.2. Естественное освещение