Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский технический университет связи и информатики Кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 по курсу «Безопасность жизнедеятельности» «Исследование метеорологических условий в производственных помещениях» Выполнил: Проверил: Доцент кафедры «ЭБЖиЭ» Кандидат физико-математических наук Курбатов В.А. Москва 2024 ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Ознакомиться с методикой исследования метеорологических условий производственной среды. 2. Изучить эффективность работы вентиляционных установок. 3. Изучить санитарные требования к производственной среде промышленных предприятий. 4. Самопроверка при ответе на контрольные вопросы ЗАДАНИЕ 1. С целью – ускорение процесса подготовки к выполнению лабораторной работы необходимо подготовить таблицу №1 для её заполнения. 2. В соответствии с вариантом (номер подгруппы) заполняем допустимые параметры микроклимата производственного помещения учитывая санитарные нормы, из приложения №2. 3. Определяем экспериментальным путем, фактическую температуру, влажность (по разности показаний сухого и влажного термометра, приложение 4) и скорость движения воздуха в помещении с использованием кататермометра. 4. Определить экспериментальным путем фактическую кратность воздухообмена в производственном помещении. 5. Оценить метеорологические условия производственного помещения в сравнении с ГОСТ 12.005-96 ССБТ "Воздух рабочей зоны. Общие санитарногигиенические требования" и сделать выводы. 2 ВЫПОЛНЕНИЕ 1. Условия работы, согласно заданного варианта (номер подгруппы). Вариант Условия 1 Период года тепл. Объём помещения, м3 250 Затраты энергии при работе, ккал/час 125 На 1м3 выделяется тепла, ккал/м3час 16 Общее кол-во тепловыделений, ккал/час 4000 Теплоотдача в среду через стены и окна, ккал/час 500 Кол-во вредных выделений, г/час: А) газа (окиси углерода) 30 Б) пыли свинец 0,03 Кол-во вредных примесей в поступающем воздухе, г/м3 0,0 Сечение воздуховода, см2 750 Теплоемкость, ккал/кг 1 0С 0,24 Плотность воздуха, кг/м3 1,29 Разность температур выходящего и поступающего воздуха 6 Фактор прибора 150 2. Категория работа (легкая, средней тяжести, тяжелая). Работа Категория Энергозатраты работы Характеристика работы организма Дж/с (ккал/ч) Легкая физическая 1 (1а и 1б) До 172 (150) По Производимая сидя, стоя или варианту связанная №1: 125 с ходьбой, но не требующая систематического физического напряжения или поднятия и переноски тяжестей 3 3. Количество избыточного тепла. Помещения характеризуются избыточным теплом Qизб, т.е. количеством тепловых делений от оборудования, нагретых материалов, людей и т. д. за вычетом теплопотерь в окружающую среду: Вариант № 1 Общее кол-во тепловыделений = 4000 ккал/час Теплоотдача в среду через стены и окна = 500 ккал/час Количество избыточного тепла = 4000 – 500 = 3500 ккал/час 4. Наименование и количество вредных веществ в производственном помещении. Если в производственном помещении выделяются вредные газы или пыль, то необходимое количество воздуха: Lв = К/ (Кд - Кп ) где К – кол-во вредных выделений, поступающих в воздух помещения, мг/ч; Кд - предельно допустимая концентрация вредных газов или пыли в воздухе помещения, согласно санитарным нормам, мг/м3 (приложение 4); Кп - концентрация вредных примесей в воздухе, поступающем (нагнетаемом) в производственное помещение, мг/м3 . Для каждого вида вредных выделений необходимое количество вентиляционного воздуха рассчитывается отдельно. Если в помещении одновременно выделяются избытки тепла, вредные газы, пары, пыль, то необходимая кратность воздухообмена рассчитывается по наибольшему количеству вентиляционного воздуха, полученному из расчетов для каждого вида производственной вредности. По варианту № 1 кол-во вредных примесей в поступающем воздухе равно нулю. 4 5. Предельно допустимая концентрация вредных газов и пыли по санитарным нормам. По санитарным нормам вентиляционные системы должны обеспечивать следующие условия: при объеме помещения менее 20 м3 на одного работающего подачу наружного воздуха в количестве не менее 30 м3 /ч на каждого работающего; при объеме помещения от 20 до 40 м3 на одного работающего подачу наружного воздуха в количестве не менее 20 м3 /ч на каждого работающего. При объеме помещения более 40 м3 на одного работающего, при наличии окон и фонарей 9 (в потолках, крышах) и отсутствии выделений ядовитых и вредных веществ допускается пользоваться естественной вентиляцией помещений через окна и двери. 6. Результата измерений и расчетов представить в таблице № I. 1) Определить параметры метеорологических условий в помещении: а) измерить температуру; Температура 23 градуса б) определить относительную влажность воздуха (приложение 4); Показание сухого термометра = 23 Показание влажного термометра = 19 Разница показаний термометров = 4 Относительная влажность = 66% в) определить скорость движения воздуха на рабочем месте (приложение 5). Замеры произвести 2-3 раза и вычислить среднее значение. 5 Рис. 1 - Установка в исходном положении Включить лампочку и нагреть до температуры 40-42 градуса Рис. 2 – Нагревание термометра электрической лампочкой до 42 °С В момент, когда столбик спирта опустился до отметки З8°С включается секундомер. По времени (τ), в течение которого кататермометр охлаждается до 35°С, определяется скорость движения воздуха по эмпирическим формулам: 6 Рис. 3 – Измерении времени охлаждения tв = 23 - температура окружающего воздуха, °С; F = 150 (вар.1) - постоянная (фактор) прибора, указанная на самом приборе 𝜏1 = 24 - замеренное время охлаждения, сек. Рис. 4-5 – Нагревание термометра электрической лампочкой до 41 °С и измерении времени охлаждения 𝜏2 = 23 - замеренное время охлаждения, сек. 7 Рис. 6-7 - Нагревание термометра электрической лампочкой до 40 °С и измерении времени охлаждения 𝜏3 = 23 - замеренное время охлаждения, сек. 2) Для заданных условий работы и характеристики рабочего помещения определить по санитарным нормам (см. приложение 1 и 2) допустимые: температуру, влажность и скорость движения воздуха в рабочей зоне. В случае использования кататермометра, после получения времени остывания от 38 до 35 градусов. Определяем скорость движения воздушных масс в помещении по графику приложения №5. Заданные условия работы Допустимые Температура Влажность Скорость Температура Влажность Скорость С0 % С0 движения % м/сек 23 66 0,4 движения м/сек Не более 28 При 24 С0 и ниже не более 75% 8 0,3-0,5 Рис. 8 – График зависимости скорости движения воздуха от времени остывания лампочки V1= 0,4 V2 = 0.45 V3 = 0.35 Vср = 0,4+0,35+0,45 3 3) Определить = 0,4 для заданных условий необходимую кратность воздухообмена (по методике представленной на странице 7). Отношение часового количества воздуха, нагнетаемого в помещение (или удаляемого из помещения) к объему помещения, называется кратностью воздухообмена, т.е. кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа происходит смена воздуха в помещении. 9 n = 𝐿в / 𝑉п , где n - кратность воздухообмена Vп - объем помещения, м3 Lв - часовое количество воздуха, м3/ч Lв1 = Lв1 = 𝑄 изб. [ 𝑐в ∗ (𝑡 вых.− 𝑡 вх) ∗ 𝛾в] 3500 [0.24∗ 6 ∗ 1.29] = 1884,15 м3/ч Lв2 = К/ (Кд - Кп) = 30/ (20*10-3 - 0) = 1500 м3/ч , где К = 30 г/ч; Кд = 20, мг/м3 Кп = 0 мг/м3 . Lв3 = К/ (Кд - Кп) = 0,03/ (0,01*10-3 - 0) = 3000 м3/ч К = 0,03 г/ч; Кд = 0,01, мг/м3 Кп = 0 мг/м3 . Lвmax = 3000 м3/ч Vп = 250 м3 n = 3000 м3/ч / 250 м3 = 12 м3/ч 4) Включить вентилятор и измерить скоростной напор в воздуховоде при максимальной частоте вращения вентилятора. Скоростной напор в канале воздуховода определяется с помощью пневмометрических трубок, соединенных с V-образным манометром. При таком соединении манометр показывает разность между полным и статическим давлением, т.е. скоростной напор 10 Рис. 9 – Измерение величины столба жидкости при высокой частоте вращения (∆𝐏ск = 𝐍 ∗ 𝐬𝐢𝐧𝛂, где 𝐍 − количество делений столба жидкости, 𝛂 − угол наклона трубки.) ∆𝐏ск1 = 60 ∗ 𝐬𝐢𝐧0.2 = 11.92016 – при высокой частоте вращения 5) Проделать тот же опыт несколько раз, последовательно уменьшая, с помощью переключателя, частоту вращения вентилятора. Рис. 10-11 – Измерение величины столба жидкости при средней и низкой частоте вращения 11 ∆𝐏ск2 = 40 ∗ 𝐬𝐢𝐧0.2 = 7.94677 – при средней частоте вращения ∆𝐏ск3 = 30 ∗ 𝐬𝐢𝐧0.2 = 5.96008 – при низкой частоте вращения 6) Определить для каждого скоростного режима работы вентилятора нагнетаемое им часовое количество воздуха. Скорость движения воздуха в канале воздуховода определяется по формуле: vвоз. = (2 ∗ 𝑔 ∗ ∆𝑃ск / 𝛾в) 1/2, м / c где g – ускорение силы тяжести (9,81 м/сек2 ) γв - плотность воздуха (1,29 кг/м3 ); vвоз.1 = (2* 9.81 * 11.92016/ 1.29) 1/2 = 13.46467 м / c vвоз.2 = (2* 9.81 * 7.94677/ 1.29) 1/2 = 10.99385 м / c vвоз.3 = (2* 9.81 * 5.96008/ 1.29) 1/2 = 9.52096 м / c Часовое количество воздуха, нагнетаемого вентилятором в помещение: Lв = 3600 * vвоз. * S, м3 / ч где S- сечение воздуховода (вар1 = 750 см2 = 0,075 м2), м2 Lв1 = 3600 * 13,46467 * 0,075 = 3635,4609 м3 / ч Lв2 = 3600 * 10.99385 * 0,075 = 2968,3395 м3 / ч Lв3 = 3600 * 9.52096 * 0,075 = 2570,6592 м3 / ч 7) Определить фактическую кратность воздухообмена, которую может создать вентилятор, сравнить ее с необходимой кратностью (п. 3) и сделать выводы 12 nф = Lв / Vп где nф – фактическая кратность воздухообмена, 1/ч; Vп - объем помещения (вар.1 = 250), м3 nф1 = 3635,4609 / 250 = 14,5418436 = 14,542 1/ч nф2 = 2968,3395 / 250 = 11,873358 = 11,873 1/ч nф3 = 2570,6592 / 250 = 10,2827808 = 10,283 1/ч nфср = 14,5418436+11,873358+10,2827808 3 = 12,2326608 = 12,233 м3 / ч n = 1884,15 / 250 = 7,537 м3 / ч Метеорологические факторы в рабочем помещении Кратность воздухообмена, Температура, Относительная Скорость 1/ч град.С влажность, % движения воздуха, м/сек Допустима Фак Допустима Фактич Допуст Факти Необ Фактич я по тиче я по еская имая ческа ходи еская нормам ская нормам по я мая нормам Не 23 При 66 0,3-0,5 0,4 12 12,233 более 28°С не чем на более 30°С 55%. выше При средней 27°С не темпераболее туры 60%. наружного При воз25°С не духа в 13 более ч 70%. самого При жаркого 24°С и месяца, но ниже не не более лее 28°С 75% 13 Вывод: выполнив данную лабораторную работу, нам удалось ознакомиться с методикой исследования метеорологических условий производственной среды, и еще в ходе л/р изучили эффективность работы вентиляционных установок и санитарные требования к производственной среде промышленных предприятий. При произведении расчетов в л/р нам удалось выяснить, что фактические метеорологические факторы в рабочем помещении входят в допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений в сравнении с ГОСТ 12.1.005-96 ССБТ "Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования". Также в ходе л/р мы рассчитали необходимую и фактическую кратность воздухообмена, где фактическая больше необходимой, что предполагает выполнение норм по системой вентиляции или специальными установками для кондиционирования воздуха. Контрольные вопросы 1. Какие параметры характеризуют метеорологические условия в производственном помещении? Параметры метеорологических условий в помещении: а) температура; б) относительная влажность воздуха; в) скорость движения воздуха на рабочем месте. 14 2. Как подразделяются категории работ по тяжести? По своей тяжести все работы разделяются на три категории: а) легкие работы; б) работы средней тяжести; в) тяжелые работы 15 2. Какие факторы определяют санитарные нормы метеорологических условий в производственном помещении? Метеорологические условия в производственных помещениях по санитарным нормам характеризуются температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха. Длительное воздействие неблагоприятных метеорологических условий на работающих резко ухудшает их самочувствие и может приводить к различным заболеваниям. 4. Что такое кратность воздухообмена? Отношение часового количества воздуха, нагнетаемого в помещение (или удаляемого из помещения) к объему помещения, называется кратностью воздухообмена, т.е. кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа происходит смена воздуха в помещении 16 5. Как определяется необходимая кратность воздухообмена при удалении: а) избытков тепла: б) выделяющихся газов и пыли. 6. Как определяется фактическая кратность воздухообмена? 17 7. Какие существуют системы вентиляции производственных помещений? По санитарным нормам вентиляционные системы должны обеспечивать следующие условия: при объеме помещения менее 20 м3 на одного работающего подачу наружного воздуха в количестве не менее 30 м3 /ч на каждого работающего; при объеме помещения от 20 до 40 м3 на одного работающего подачу наружного воздуха в количестве не менее 20 м3 /ч на каждого работающего. При объеме помещения более 40 м3 на одного работающего, при наличии окон и фонарей 9 (в потолках, крышах) и отсутствии выделений ядовитых и вредных веществ допускается пользоваться естественной вентиляцией помещений через окна и двери. 8. Как измеряются относительная влажность и подвижность воздуха в рабочей зоне производственного помещения? Измеряется относительная влажность о психометрической таблице: 18 Определяется скорость движения воздуха по эмпирическим формулам 9. Какими приборами определяется относительная влажность и подвижность воздуха в рабочей зоне производственного помещения? Психрометр служит для измерения относительной влажности воздуха. Статический психрометр (рис.1) состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных на одной подставке. Шарик одного термометра обернут тканью, которая увлажняется водой. Вследствие испарения влаги с поверхности ткани шарик охлаждается, поэтому влажный термометр показывает температуру ниже, чем сухой. По разности температур, с помощью психрометрических таблиц или номограмм (приложение 4), определяется относительная влажность воздуха. Вентиляционная установка, смонтированная на стенде, позволяет измерить скорость движения воздуха в канале воздуховода и определить количество воздуха, нагнетаемого в помещение. 19