МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
«ЛУГАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ТАРАСА ШЕВЧЕНКО»
Е.И. Верех-Белоусова, А.В. Калайдо,
В.В. Карпов, А.Л. Гузенко
ОСНОВЫ ОХРАНЫ ТРУДА
Учебное пособие
для студентов очной и заочной форм обучения всех
направлений подготовки ОПОП бакалавриата
ГОУ ВПО ЛНР «Луганский национальный
университет имени Тараса Шевченко»
Луганск
2018
2
УДК 331.45 (075.8)
ББК 65.246я73
О-75
Р е ц е н з е н т ы :
Зинченко В.О.– директор Института торговли, обслуживающих технологий и туризма ГОУ ВПО ЛНР «Луганский национальный университет имени
Тараса
Шевченко», кандидат педагогических наук, доцент;
Синельникова О.А. – главный специалист-госинспектор отдела надзора в социально-культурной сфере
Госгорпромнадзора ЛНР;
Якимов А.Н. – доцент кафедры теоретической и прикладной информатики
ГОУ
ВПО
ЛНР
«Луганский национальный университет имени
Тараса
Шевченко», кандидат технических наук, доцент.
О-75
Основы охраны труда: учебное пособие для студентов очной и заочной форм обучения всех направлений подготовки ОПОП бакалавриата ГОУ ВПО ЛНР «Луганский национальный университет имени Тараса Шевченко» / Е.И. Верех-Белоусова,
А.В. Калайдо, В.В. Карпов, А.Л. Гузенко. – Луганск, 2017. – 168 с.
Учебное пособие состоит из двух частей, содержащих основные теоретические сведения по наиболее важным разделам дисциплины, а также рекомендации к практическим занятиям и выполнению самостоятельной работы.
Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения всех специальностей и направлений подготовки ОПОП бакалавриата ГОУ ВПО ЛНР
«Луганский национальный университет имени Тараса Шевченко».
Рекомендовано к печати Учебно-методическим советом
Луганского национального университета имени Тараса Шевченко
(протокол № 7 от 26.01.2018 г.)
УДК
331.45 (075.8)
ББК 65.246я73
©Верех-Белоусова Е.И., Калайдо А.В.,
Карпов В.В., Гузенко А.Л., 2017
3
СОДЕРЖАНИЕ
Введение..........................................................................................
Вопросы курса...............................................................................
Часть 1. Основы производственной санитарии
Раздел 1. Исследование параметров микроклимата в
производственных и учебных помещениях...............................
1.1. Метеорологические факторы рабочей зоны..........................
1.2. Приборы и методы измерения температуры........................
1.3. Приборы и методы измерения атмосферного давления……
1.4. Приборы и методы измерения влажности воздуха..............
1.5. Приборы и методы измерения скорости ветра.....................
Самостоятельная работа № 1. Расчет отопления и тепловой завесы производственного помещения.........................................
Практическое занятие № 1. Исследование параметров микроклимата рабочей зоны...........................................................
Вопросы для самоконтроля.........................................................
Раздел 2. Естественное освещение............................................
2.1. Общие определения.................................................................
2.2. Физические характеристики света.........................................
2.3. Типы естественного освещения помещений..........................
2.4. Гигиенические нормы освещенности рабочих мест..............
2.5. Виды расчетов естественного освещения...............................
Самостоятельная работа № 2. Проверочный расчет естественного освещения производственных помещений...........
Практическое занятие № 2. Исследование и оценка качества естественного освещения................................................................
Вопросы для самоконтроля.........................................................
Раздел 3. Искусственное освещение..........................................
3.1. Классификация искусственного освещения...........................
3.2. Качественные характеристики искусственного освещения..
3.3. Общие сведения о лампах накаливания..................................
3.4. Газоразрядные лампы искусственного освещения................
3.5. Расчет искусственного освещения.........................................
Самостоятельная работа №3. Расчет искусственного освещения производственного помещения...................................
Практическое занятие № 3. Исследование и оценка качества искусственного освещения..............................................................
Вопросы для самоконтроля.............................................................
Раздел 4. Шумы и вибрации........................................................
4.1. Классификация шумов.............................................................
4.2. Защита от шумов.....................................................................
6 8
12 12 14 16 17 19 20 24 26 27 27 28 29 30 31 32 36 39 40 40 41 42 45 47 49 52 56 56 56 59
4 4.3. Общие понятия о вибрациях....................................................
4.4. Гигиеническое нормирование вибраций...............................
4.5. Основы виброзащиты…..………........................................
Самостоятельная работа № 4. Расчет динамического виброгасителя...................................................................................
Практическое занятие № 4. Определение уровней шума на рабочем месте…………...................................................................
Вопросы для самоконтроля............................................................
Часть 2. Основы пожарной и электрической безопасности
Раздел 5. Основы пожарной безопасности...............................
5.1. Общие сведения о процессе горения…...................................
5.2. Классификация помещений и материалов.............................
5.3. Огнегасящие вещества............................................................
5.4. Средства выявления возгораний.............................................
5.5. Методы пожаротушения..........................................................
Самостоятельная работа № 5. Выбор типов и количества средств пожаротушения...............................................................
Практическое занятие № 5. Изучение конструкции и принципа действия первичных средств пожаротушения.............
Вопросы для самоконтроля.........................................................
Раздел 6. Основы электробезопасности....................................
6.1. Физические основы электрической безопасности................
6.2. Общие определения электробезопасности............................
6.3. Факторы поражения электрическим током...........................
6.4. Действие электрического тока на организм..........................
Самостоятельная работа № 6. Условия поражения электрическим током....................................................................
Практическое занятие № 6. Определение удельного сопротивления почвы……………………………………………...
Вопросы для самоконтроля.........................................................
Раздел 7. Методы и средства защиты от поражения
электрическим током...................................................................
7.1. Технические средства защиты................................................
7.2. Электрические средства защиты............................................
7.3. Методы защиты в аварийных режимах..................................
7.4. Первая помощь при поражении электрическим током..............................................................................................
7.5. Контакт токопроводящих частей с землей............................
Самостоятельная работа № 7. Расчет защитного заземления для электроустановок напряжением до 1000 В.............................
61 63 64 67 71 74 75 75 77 79 82 86 86 87 97 98 98 100 102 105 107 109 114 114 114 116 117 120 122 126
5
Практическое занятие № 7. Измерение сопротивления защитного заземления………………………………………….…
Вопросы для самоконтроля............................................................
Раздел 8. Защита от ионизирующих излучений......................
8.1. Виды ионизирующих излучений............................................
8.2. Количественные характеристики облучения.........................
8.3. Санитарные нормы облучения...............................................
8.4. Методы и средства радиационной безопасности..................
Самостоятельная работа № 8. Дозиметрия ионизирующих излучений….……….........................................................................
Практическое занятие № 8. Приборы и методы радиационного контроля.................................................................
Вопросы для самоконтроля.........................................................
Задания для самоконтроля...........................................................
Законодательные и нормативные акты по охране труда.....
Список использованной и рекомендованной литературы.......
Приложения...................................................................................
126 131 131 131 133 135 136 138 140 144 145 152 153 155
6
ВВЕДЕНИЕ
Охрана труда–одна из важных социально-экономических проблем современного общества. В Луганской Народной
Республике реализуется широкая программа социально- экономических мероприятий, направленных на оздоровление производственной и окружающей среды, улучшение условий труда, быта, отдыха, повышение уровня жизни и здоровья населения. На предприятиях серьезное внимание уделяется созданию необходимых санитарно-гигиенических, морально- психологических, безопасных, здоровых условий труда технологического персонала.
Применение в современном производстве сложного оборудования, новых материалов, электрической энергии и газа требует от работников строгого соблюдения и выполнения условий охраны труда.
Основными составляющими охраны труда являются: законодательство в сфере охраны труда, производственная санитария, техника безопасности, электро- и пожарная безопасность, которые тесно связаны между собой.
Законодательная база регламентирует вопросы трудового права, санитарно-гигиенические и технические нормы; производственная санитария
– проведение на производстве мероприятий, предотвращающих воздействия на работников вредных и опасных факторов; техника безопасности – комплекс мероприятий по обучению персонала безопасным и эффективным методам работы; пожарная безопасность изучает меры предотвращения возникновения пожаров и способы их тушения, а электробезопасность – защиту от поражения электрическим током.
В процессе изучения курса «Основы охраны труда», кроме теоретическиого материала, студенты приобретают и практические навыки, позволяющие освоить методики оценки параметров микроклимата рабочей зоны, познакомиться с работой измерительных приборов в условиях их реальной эксплуатации.
Учебное пособие «Основы охраны труда» является вспомогательным средством при изучении данной дисциплины, предназначенным для лучшего усвоения вопросов курса. Наименее сложная часть данной дисциплины – правовые и организационные основы охраны труда – в данном пособии не рассматривается, она может быть изучена студентами самостоятельно. Кроме того, в конце пособия приведены ссылки на нормативно-правовую базу
ЛНР в сфере охраны труда.
7
Настоящее учебное пособие преследует две цели: во-первых,
– предоставить студентам лекционный материал по вопросам дисциплины, сориентировать их на наиболее важные моменты курса, помочь в подготовке к итоговому контролю; во-вторых, – способствовать овладению студентами не менее важной практической частью курса, помочь в приобретении практических навыков работы с контрольно-измерительными приборами, подготовить их к выполнению заданий самостоятельной работы
(СРС) и предоставить всю необходимую информацию в процессе ее выполнения.
Учебное пособие составлено в полном соответствии с действующей программой курса «Основы охраны труда» и состоит из двух частей: «Основы производственной санитарии» и «Основы пожарной и электрической безопасности». В первой части рассматриваются методы анализа и создания необходимых параметров микроклимата рабочей зоны, таких как температура, влажность, скорость движения воздуха, освещенность рабочих мест. Значительное внимание уделено методам и средствам защиты от шумов и вибраций. Вторая часть пособия посвящена вопросам пожарной и электрической безопасности – классификации помещений по степени электрической и пожарной опасности, методам и средствам обнаружения и тушения пожаров, мерам электробезопасности на производстве.
Настоящее пособие является результатом научно- методической деятельности авторов, выполнено в Луганском национальном университете имени Тараса Шевченко сотрудниками кафедры безопасности жизнедеятельности, охраны труда и гражданской защиты.
Все приведенные практические и лабораторные работы апробированы на кафедре БЖД, охраны труда и гражданской защиты.
Авторы будут благодарны читателям, которые пришлют отзывы и пожелания по адресу: г. Луганск, ул. Оборонная 2 а,
ГОУ ВПО ЛНР «Луганский национальный университет имени
Тараса Шевченко», кафедра БЖД, охраны труда и гражданской защиты, Калайдо А.В.
8
Вопросы курса:
1.
Современное состояние охраны труда в ЛНР и за рубежом.
2.
Субъекты и объекты охраны труда.
3.
Классификация вредных и опасных производственных факторов.
4.
Законодательство ЛНР об охране труда.
5.
Охрана труда женщин, несовершеннолетних, инвалидов.
6.
Ответственность должностных лиц и работников за нарушение законодательства об охране труда.
7.
Санитарные и строительные нормы.
8.
Стандарты в области охраны труда.
9.
Акты по охране труда, действующие в организации, их состав и структура.
10. Финансирование охраны труда.
11. Система государственного управления охраной труда в
ЛНР.
12. Органы государственного надзора за охраной труда, их основные полномочия и права.
13. Структура, основные функции и задачи управления охраной труда в организации.
14. Служба охраны труда предприятия, ее структура и численность.
15. Общественный контроль за состоянием охраны труда на предприятии.
16. Права и обязанности работников службы охраны труда.
17. Комиссия по вопросам охраны труда предприятия, ее задачи.
18. Аттестация рабочих мест по условиям труда.
19. Цвета, знаки безопасности и сигнальная разметка.
20. Принципы организации и виды обучения по вопросам охраны труда.
21. Обучение и проверка знаний по вопросам охраны труда работников при приеме на работу.
22. Обучение и проверка знаний по вопросам охраны труда работников в процессе работы.
23. Инструктажи по вопросам охраны труда. Виды инструктажей.
24. Инструктажи по вопросам охраны труда для воспитанников, учащихся, студентов.
9 25. Производственные травмы, профессиональные заболевания, несчастные случаи производственного характера.
26. Основные причины производственных травм и профессиональных заболеваний.
27. Распределение травм по степени тяжести.
28. Основные мероприятия по предотвращению травматизма и профессиональных заболеваний.
29. Ионизирующее излучение.
30. Источники ионизирующего излучения, их классификация и особенности использования.
31. Методы и средства защиты персонала от ионизирующего излучения в производственных условиях.
32. Классы вредности предприятий по санитарным нормам.
33. Требования охраны труда при эксплуатации систем энерго
– и водоснабжения, канализации, транспортных коммуникаций.
34. Требования охраны труда к расположению производственного и офисного оборудования и организации рабочих мест.
35. Общие требования к безопасности технологического оборудования и процессов.
36. Безопасность при эксплуатации систем под давлением.
37. Безопасность во время погрузочно-разгрузочных работ.
38. Роль центральной нервной системы в трудовой деятельности человека. Усталость.
39. Гигиена труда, ее значение.
40. Факторы, определяющие санитарно-гигиенические условия труда.
41. Контроль параметров микроклимата.
42. Мероприятия и средства нормализации параметров микроклимата.
43. Источники загрязнения воздушной среды вредными веществами.
44. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ.
45. Контроль за состоянием воздушной среды на производстве.
46. Мероприятия и средства предупреждения загрязнения воздуха рабочей зоны.
47. Вентиляция, ее виды.
48. Естественная вентиляция.
10 49. Системы искусственной (механической) вентиляции, их выбор, конструктивное оформление.
50. Местная (локальная) механическая вентиляция.
51. Освещение производственных помещений, основные светотехнические величины.
52. Классификация производственного освещения.
53. Основные требования к производственному освещению.
54. Нормирование освещения, разряды зрительной работы.
55. Источники искусственного освещения, лампы и светильники.
56. Вибрации, их источники, классификация и характеристики.
57. Методы контроля параметров вибраций.
58. Средства коллективной и индивидуальной защиты от вибраций.
59. Шумы.
60. Основные параметры звукового поля.
61. Классификация шумов по происхождению, характеру, спектру и временным характеристикам.
62. Нормирование шумов, контроль параметров шума, измерительные приборы.
63. Методы и средства коллективной и индивидуальной защиты от шума.
64. Инфразвук и ультразвук, их источники.
65. Нормирование и контроль уровней шумов.
66. Основные методы и средства защиты от ультразвука и инфразвука.
67. Электромагнитные поля и излучения радиочастотного диапазона.
68. Источники, особенности и классификация электромагнитных излучений, электрических и магнитных полей.
69. Характеристики полей и излучений.
70. Приборы и методы контроля интенсивности электромагнитных полей.
71. Защита от электромагнитных излучений и полей.
72. Рабочая зона и воздух рабочей зоны.
73. Микроклимат рабочей зоны, его нормирование.
74. Типы систем кондиционирования воздуха рабочей зоны.
75. Излучения оптического диапазона.
76. Классификация и источники излучений оптического диапазона.
11 77. Особенности инфракрасного, ультрафиолетового и лазерного излучения.
78. Средства и меры защиты от инфракрасного, ультрафиолетового и лазерного излучения.
79. Классификация лазеров и специфика защиты от лазерного излучения.
80. Виды электрического тока и его физические характеристики.
81. Действие электрического тока на организм человека.
82. Электрические травмы, их виды.
83. Факторы, влияющие на степень поражения электрическим током.
84. Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током.
85. Условия поражения человека электрическим током.
86. Назначение и принцип действия защитного заземления.
87. Выбор и расчет заземлительных устройств (заземления).
88. Трехфазные сети с различными режимами нейтрали.
89. Назначение и область применения защитного зануления.
90. Напряжение шага и прикосновения.
91. Безопасная эксплуатация электроустановок: электрозащитные средства и мероприятия.
92. Оказание первой помощи при поражении электрическим током.
93. Характеристика материалов и веществ по взрывопожароопасным свойствам.
94. Категории помещений по взрывовожароопасности.
95. Классификация взрывоопасных и пожароопасных помещений и зон.
96. Основные средства и меры обеспечения пожарной безопасности.
97. Пожарная сигнализация, ее типы и принцип действия.
98. Средства пожаротушения, их классификация.
99. Действия персонала при возникновении пожара.
100. Обеспечение и контроль состояния пожарной безопасности на производстве.
12
ЧАСТЬ 1. ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ САНИТАРИИ
РАЗДЕЛ 1. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ
УСЛОВИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И УЧЕБНЫХ
ПОМЕЩЕНИЯХ
1.1. Метеорологические факторы рабочей зоны
Нормальное самочувствие человека на предприятии и в быту в первую очередь зависит от метеорологических условий
(микроклимата).
Микроклиматом называют совокупность физических факторов производственной среды (температуры, влажности и скорости движения воздуха, атмосферного давления и интенсивность теплового излучения), которые комплексно влияют на тепловое состояние организма.
Атмосферный воздух является смесью 78% азота, 21% кислорода, около 1% аргона, углекислого и других газов в незначительной концентрации, а также воды во всех фазовых состояниях. Снижение содержания кислорода до 13% затрудняет дыхание, может привести к потере сознания и смерти, высокое содержание кислорода может вызвать вредные окислительные реакции в организме.
Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. В организме постоянно вырабатывается тепло, а его излишки выделяются в окружающий воздух. В состоянии покоя человек за сутки теряет около 7 120 кДж, при совершении легкой работы – 10 470 кДж, при осуществлении работы средней тяжести – 16 760 кДж, при выполнении тяжелых физических работ потери энергии составляют 25 140 – 33 520 кДж.
Выделение теплоты происходит в основном через кожу (до 85%) путем конвекции, а также в результате испарения пота с поверхности кожи.
За счет терморегуляции температура тела остается постоянной – 36,65°С, что является важнейшим показателем нормального самочувствия. Изменение температуры окружающего воздуха приводит к изменениям в характере теплообмена. При температуре окружающего воздуха 15 – 25°С организм человека вырабатывает постоянное количество теплоты (зона покоя). При повышении температуры воздуха до 28°С осложняется нормальная умственная деятельность, ослабляется внимание и сопротивление организма различным вредным воздействиям, работоспособность
13 падает на треть. При температуре выше 33°С выделение тепла из организма происходит только за счет испарения пота (I фаза перегрева). Потери могут составлять до 10 литров за рабочую смену. Вместе с потом из организма выводятся витамины, что нарушает витаминный обмен.
Обезвоживание приводит к резкому уменьшению объема плазмы крови, которая теряет вдвое больше воды, чем другие ткани и становится более вязкой. Дополнительно с водой уходят из крови хлориды поваренной соли до 20 – 50 г за смену, плазма крови теряет способность удерживать воду. Возмещают потерю хлоридов в организме за счет приема подсоленной воды из расчета 0,5 –
1,0 г/л. При неблагоприятных условиях теплообмена, когда отдается меньше тепла, чем вырабатывается в процессе труда, у человека может наступить II фаза перегрева организма – тепловой удар.
При снижении температуры окружающего воздуха кровеносные сосуды кожи сужаются, приток крови к поверхности тела замедляется, снижается отдача тепла. Сильное охлаждение приводит к обморожению кожи. Снижение температуры тела до
35°С вызывает болезненные ощущения, при снижении ее ниже 34°С наступает потеря сознания и смерть.
Санитарными нормами и правилами (СН) установлены оптимальные микроклиматические условия производственной среды: 19–21°С для кабинетов компьютерной техники; 17 – 20°С для учебных классов, кабинетов, аудиторий и спортивного зала;
16 – 18°С для учебных мастерских, вестибюля, гардероба и библиотеки. Относительная влажность воздуха принята за норму
40 – 60%, в теплое время до 75%, в классах компьютерной техники
55 – 62%. Скорость движения воздуха должна находиться в пределах 0,1 – 0,5 м/с, а в теплое время года 0,5 – 1,5 м/с и 0,1 – 0,2 м/с для помещений с вычислительной техникой.
Жизнедеятельность человека может проходить в широком диапазоне давлений 73,4 – 126,7 кПа (550 – 950 мм. рт. ст.), однако наиболее комфортное самочувствие имеет место при нормальных условиях (101,3 кПа, 760 мм. рт. ст.). Изменение давления в несколько сотен Па от нормальной величины вызывает болезненные ощущения. Также для здоровья человека опасна быстрая смена давления.
14
1.2. Приборы и методы измерения температуры
Температура – физическая величина, количественно характеризующая степень нагретости тела. Существует довольно много температурных шкал, однако наиболее распространенными являются шкалы Цельсия и Кельвина.
Абсолютная термодинамическая шкала Кельвина Т, К – шкала, в которой за начало отсчета (0 К) принята температура абсолютного нуля – минимально возможная во Вселенной температура, при которой должно прекратиться тепловое движение атомов и молекул. Кельвин является единицей измерения температуры в системе СИ.
Термодинамическая шкала Цельсия t, ºС – шкала, в которой за начало отсчета (0ºС) принята температура плавления льда при нормальном давлении, а при 100ºС – температура кипения воды при нормальном давлении.
Связь между данными шкалами определяется:
T = t + 273,15.
(1.1)
Для измерения температуры окружающего воздуха применяется шкала Цельсия.
Термометр – прибор, предназначенный для измерения температуры.
Существуют следующие конструктивные разновидности термометров:
– жидкостно-стеклянные – используют изменение объема жидкости при изменении ее температуры;
– механические – используют различное тепловое расширение двух разнородных твердых тел;
– барометрические – используют изменение объема газов при изменении их температуры;
– термометры сопротивления – принцип действия основан на зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от температуры;
– термоэлектрические – термо-ЭДС в замкнутой цепи из двух разнородных металлов зависит от разности температур спаев;
– пирометры – приборы бесконтактного измерения температуры через определение параметров излучения.
Из всех типов термометров для измерения температуры воздуха используются жидкостно-стеклянные. Их принцип действия основан на тепловом расширении жидкости в стеклянном баллоне.
V = V
0
(1 + βT),
(1.2)
15 где V
0
– объем жидкости при температуре 0°С; β – объемный коэффициент расширения, 1/°С; Т – температура тела, °С.
Термометр данного типа состоит из стеклянного баллона, внутри которого находится шкала и капиллярная трубка, частично заполненная рабочим веществом. Конструктивно термометры делятся на палочные (рис. 1.1, а) и со вложенной шкалой
(рис. 1.1, б).
Рис. 1.1 – Жидкостно- стеклянные термометры
а – палочные; б - со вложенной шкалой
В качестве рабочего вещества используют этиловый спирт и ртуть. Термометры данного типа измеряют температуру в пределах от
-100 до 400 ºС, так как спирт замерзает при температуре -110ºС, а кипение ртути начинается при 350 ºС.
Преимуществами жидкостно-стеклянных термометров являются достаточно высокая точность, простота, дешевизна. К недостаткам можно отнести невозможность записи результатов дистанционных измерений, тепловую инерцию и низкую прочность.
Температуру воздуха чаще всего измеряют спиртовыми термометрами, однако в помещениях с высоким уровнем теплового излучения ее следует определять с помощью парного термометра, состоящего из двух ртутных термометров, резервуар одного из которых – зачерненный, а другой – посеребренный.
Действительную температуру воздуха в рабочей зоне (без учета влияния излучения) рассчитывают по формуле:
t = t
з
– k(t
з
– t
п
),
(1.3) где t
з
– показания зачерненного термометра; k –константа прибора, указанная в его паспорте и t
п
–показання посеребренного термометра.
16
1.3. Приборы и методы измерения атмосферного давления
Сила веса воздушного столба высотой 10 км, действующая на единицу земной поверхности, называется атмосферным давлением.
В системе СИ за единицу давления принят Паскаль (Па):
2
м
1
Н
1
Па
1
,
(1.4)
Однако, 1 Па – очень малая величина давления, поэтому при измерении атмосферного давления пользуются кратными единицами: кПа = 1000 Па и МПа = 10 6
Па = 1000 кПа.
Кроме Паскаля для измерения атмосферного давления также используются внесистемные единицы – миллиметры ртутного
(водяного) столба и бары, причем:
1 бар = 101,3 кПа = 760 мм. рт. ст.
Именно такое значение имеет атмосферное давление на уровне моря.
Прибор для измерения атмосферного давления называется барометром.
Наиболее распространенным типом является металлический барометр-анероид, конструкция которого показана на рис. 1.2.
Рис. 1.2 – Принципиальная схема барометра-анероида
Основу анероида составляет цилиндрическая камера К, из которой откачан воздух. Камера герметично закрыта тонкой гофрированной (волнистой) мембраной М. Чтобы атмосферное давление не сплющило мембрану, она с помощью тяги Т соединена с пружиной П, закрепленной на корпусе прибора. К пружине шарнирно прикреплен нижний конец стрелки С, которая может вращаться вокруг оси О. Для измерения показаний прибора служит шкала Ш. При изменении атмосферного давления мембрана прогибается внутрь или наружу и перемещает стрелку по шкале,
17 показывая значение давления
(шкалу барометра-анероида градуируют и поверяют по показаниям ртутного барометра).
Анероиды очень удобны в работе, прочны, малогабаритны, но менее точные, чем ртутные барометры. Внешний вид барометра- анероида показан на рис. 1.3.
Рис. 1.3 – Барометр-анероид
Согласно барометрической формуле:
,
0
RT
gh
e
p
p
(1.5) то есть значение атмосферного давления зависит от высоты над поверхностью Земли, потому шкалу барометра-анероида можно проградуировать в метрах согласно распределения давления по высоте. Анероид, имеющий шкалу, по которой можно определить высоту подъёма над Землей, называют альтиметром (высотомером).
Их широко используют в авиации, парашютном спорте, альпинизме.
1.4. Приборы и методы измерения влажности воздуха
Атмосферный воздух всегда содержит определенное количество водяного пара, поэтому по сути является механической смесью сухого воздуха и водяного пара, соответствующей законам идеальных газов. Для характеристики степени влажности воздуха используют абсолютную и относительную влажность.
Абсолютная влажность – количество водяного пара, содержащегося в 1 м
3
воздуха, измеряется в кг/м
3
(г/см
3
).
Относительная влажность – отношение действительной плотности (давления) воздуха, к максимально возможной при данной температуре:
18
%.
100
%
100
н
n
н
п
Р
P
(1.6)
Относительная влажность воздуха выражается в процентах и является одной из главных метеорологических величин. Для определения влажности воздуха используют психрометрические и волосяные гигрометры.
Психрометр бытовой служит для измерения температуры и влажности воздуха. Он состоит из двух термометров (рис. 1.4, а), причем резервуар правого термометра завернут в ткань, смоченную водой. Левый термометр сухой и служит для измерения температуры воздуха. Отсчеты по правому и левому термометрам одновременно служат для вычисления относительной влажности воздуха.
Клочок ткани, окутывающей шарик термометра, должен быть чистым, в случае загрязнения его необходимо заменить новым. При постоянной эксплуатации заменять ткань следует раз в две недели.
Вблизи прибора не должно быть никаких предметов, имеющих температуру, отличную от температуры воздуха, которые могут повлиять на показания прибора.
Влажность определяют с помощью психрометричних таблиц и графиков (Приложения А и В), методика определения приведена в лабораторной работе 1.
Рис. 1.4 – Приборы измерения влажности: а - психрометр бытовой; б –
волосяной гигрометр
Волосяной гигрометр (рис. 1.4, б) также предназначен для измерения относительной влажности воздуха. Действие прибора
19 основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении относительной влажности окружающего воздуха.
Основное назначение волосяного гигрометра – измерять влажность в морозное время, когда по психрометру влажность не определяется. Но поскольку отсчеты по гигрометру требуют поправок, получаемых через сравнение с психрометром, то наблюдения по гигрометру ведут на протяжении всего года. Если при отсчете окажется, что конец стрелки вышел за сотое деление, то надо примерно оценить, на каком делении оказалась бы стрелка, если бы шкала была продлена на 110 и записать «экстраполированный» отсчет. Температура воздуха отсчитывается по сухому термометру психрометра.
1.5. Приборы и методы измерения скорости воздуха
Скорость движения воздушного потока в рабочих помещениях оказывает существенное влияние на тепловое состояние организма человека и условия теплообмена с окружающей средой. Измеряют скорость движения воздуха с помощью анемометров, электрических анемометров и кататермометров.
Анемометр состоит из крыльчатого или чашечного колеса, насаженного на ось счетчика (рис. 1.5).
При проходе воздуха колесо вращается, а счетчик отсчитывает скорость по частоте вращения оси. Существуют анемометры с часовыми механизмами, которые позволяют автоматически регистрировать скорость воздуха. Предел измерения чашечных анемометров от 1 до 35 м/с, крыльчатых – от 0,5 до 10 м/с.
Рис. 1.5 – Анемометр
20
Электрический
анемометр при работе использует зависимость температуры провода, нагретого постоянным током, от скорости воздуха, которым данный провод обдувается.
Температуру нагретой нити воспринимает «горячий» спай термопары, «холодный» спай имеет температуру окружающего воздуха. По величине термо-ЭДС, возникающей в цепи и регистрируемой миливольтметром, определяется скорость движения воздуха.
Кататермометр – спиртовой термометр с цилиндрическим сосудом для спирта, который применяется при измерении небольших скоростей воздуха (до 0,5 м/с) при его слабой естественной циркуляции в помещении. Работа с прибором заключается в определении охлаждающего эффекта от воздуха.
Сначала кататермометр нагревают до 60°С (при этом спирт заполняет верхнее расширение капилляра примерно наполовину), после чего вытирают насухо и вывешивают горизонтально. После этого измеряют время t, за которое температура спадет от 38 до
35°С и определяют величину охлаждения по формуле:
,
t
F
H
(1.7) где F – постоянная прибора, определенная при его поверке.
Скорость движения воздуха определяют по формуле:
,
1 29
,
0
k
B
Q
H
(1.8) где Q – разница средней температуры кататермометра
(36,5°С) и температуры воздуха в месте измерения; В = 0,903 и
k = 1,994 при υ ≤ 1 м/с; В = 0,366 и k = 0,174 при υ ≥ 1 м/с. Также скорость можно определить по специальной таблице (Прилож. Д).
Самостоятельная работа № 1
РАСЧЕТ ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОВОЙ ЗАВЕСЫ РАБОЧЕГО
ПОМЕЩЕНИЯ
Цель работы:
освоить алгоритм расчета механической вентиляции, тепловых завес и отопления рабочих помещений.
Задача 1.
Выполнить расчет отопления участка покраски автомобилей, имеющего следующие размеры: длина а = 20 м, ширина b = 18 м высота h = 4 м. Принять среднюю температуру наружного воздуха в период отопительного сезона t
нар
= – 5°С.
21
Решение
Целью данного расчета является определение суммарной площади нагревательных приборов. Требования санитарных норм для температуры в помещениях различных типов в холодный период года приведены в Приложении Ж, по которому находим среднюю допустимую температуру внутри участка покраски
18 2
20 16 2
max min
t
t
t
cp
°С.
Определяем площадь участка покраски
360 18 20
ab
F
м
2
и объем воздуха на участке
440 1
4 360
h
F
V
м
3
Количество теплоты, необходимое для отопления данного помещения находим по формуле:
890 68 440 1
5 18 08
,
2
V
t
t
q
Q
нар
cp
о
о
кДж/ч, где q
о
= 2,08 кДж/час – расход теплоты на отопление 1 м
3
помещения.
Количество теплоты, необходимое для вентиляции:
680 49 440 1
5 18 5
,
1
V
t
t
q
Q
нар
ср
в
в
кДж/ч, где q
в
= 1,5 кДж/час – расход теплоты на вентиляцию 1 м
3
помещения.
Суммарные затраты на отопление и вентиляцию помещения:
570 118 680 49 890 68
в
о
Q
Q
Q
кДж/ч.
Суммарная площадь нагревательных поверхностей на участке:
15
,
36 18 100 40 570 118
B
T
П
П
t
t
К
Q
F
м
2
, где К
П
= 40 кДж/(м
2
ꞏчꞏ°С) – коэффициент для стальных нагревательных конструкций; t
Т
= 100°С – средняя расчетная температура теплоносителя в случае пара низкого давления.
Задача 2.
Выполнить расчет тепловой завесы на участке технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей, если ворота участка имеют следующие размеры: ширина х = 3 м; высота
b = 2,3 м; толщина щели воздуховода δ = 10 см. Температура наружного воздуха t
нар
= -17ºС, средняя скорость движения наружного воздуха υ = 2 м/с.
22
Решение
Эффективной мерой защиты производственных помещений от попадания холодного наружного воздуха при открывании ворот является организация воздушных завес. Завесы предусматриваются при температуре наружного воздуха ниже -15°С для помещений, в которых ворота открываются не менее 10 раз в течение часа.
Конструкция воздушных завес предполагает наличие нагнетательного воздухопровода с длинной и узкой щелью толщиной δ, через которую выпускается препятствующая поступлению в помещение холодного воздуха воздушная струя под углом 10 – 45°.
Объем наружного воздуха, поступающего в помещение при отсутствии тепловой завесы:
680 49 3
,
2 3
2 600 3
600 3
xy
Q
м
3
/ч.
Из уравнения Менделеева-Клайперона определим плотность наружного воздуха при данной температуре:
,
кг/м
36
,
1 256 31
,
8 10 10 29 3
5 3
RT
P
RT
RT
V
m
P
RT
m
PV
где μ = 29·10
-3
кг/моль – молярная масса воздуха; R = 8,31
Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная; Т – температура наружного воздуха, переведенная в систему СИ по формуле:
Т = 273 + t
нар
= 273 + (-17) = 256 К.
Масса внешнего воздуха, поступающего в помещение при отсутствии тепловой завесы:
565 67 36
,
1 680 49
Q
G
кг/ч.
Для определения параметров тепловой завесы найдем вспомогателный коэффициент R:
16
,
3 1
y
R
; где φ = 0,45 – коэффициент, учитывающий наклон струи и степень ее турбулентности.
Количество рециркуляционного воздуха, необходимого для работы завесы:
829 12 16
,
3 565 67 6
,
0
R
G
G
p
кг/ч, где η = 0,6 – КПД воздушной завесы.
Рекомендуемая средняя температура на участке ТО и ТР
23 автомобилей определяется по Приложению Ж.
16 2
17 15 2
max min
t
t
t
cp
°С = 289 К.
Плотность воздуха, выходящего из щели воздухопровода: кг/м
20
,
1 289 31
,
8 10 10 29 3
5 3
289
RT
P
Тогда скорость выхода воздуха из щели при данной температуре:
9
,
12 20
,
1 3
,
2 1
,
0 600 3
829 12 600 3
y
G
p
воз
м/с.
Количество наружного воздуха, поступающего в помещение при наличии тепловой завесы:
кг/ч
026 27 565 67 6
,
0 1
565 67 6
,
0 1
1
G
G
вн
Определяем температуру смеси из наружного воздуха и воздуха, подаваемого на завесу:
4
,
6 829 12 026 27 16 829 12 17 026 27
Р
нар
cp
p
нар
нар
см
G
G
t
G
t
G
t
°С.
Необходимый расход воздуха на завесу для поддержания необходимой температуры составляет:
813 12 17 4
,
6 4
,
6 16 16
,
3 565 67
нар
см
см
ср
необ
t
t
t
t
R
G
G
кг/ч.
Задача решена.
Задания для самостоятельной работы № 1
Выполнить расчет отопления участка ТО и ТР автомобилей, имеющего длину а, ширину b и высоту h, приняв среднюю температуру наружного воздуха в период отопительного сезона
t
нар
= –18°С. Для данного помещения также выполнить расчет тепловой завесы, приняв размеры ворот соответственно х и у, а толщину щели воздуховода δ. Среднюю скорость наружного воздуха принять равной υ = 4 м/с, необходимые данные для расчета взять из табл. 1.1.
24
Таблица 1.1 – Данные для расчета
№
а, м
b, м
h, м
х, м
у,м
δ,см
1 13 10 3,2 3,0 2,2 8
2 30 22 3,5 3,0 2,2 10 3
14 12 3,0 3,0 2,2 12 4
10 6
4,5 3,0 2,2 15 5
18 8
4 3,0 2,2 18 6
60 30 6
3,0 2,2 20 7
20 16 4
3,0 2,2 15 8
20 12 3
3,5 2,2 10 9
19 15 4
3,5 2,2 13 10 13 13 3
3,5 2,2 12 11 10 8,5 4,5 3,5 2,5 15 12 20 14 4
3,5 2,5 14 13 18 17 3,3 3,5 2,5 15 14 20 15 4
3,5 2,5 18 15 10 6,5 3
4,0 2,5 20 16 20 18 4
4,0 2,5 15 17 18 17 3,5 4,0 2,5 10 18 40 20 4
4,0 2,5 13 19 15 15 4
4,0 2,5 12 20 16 14 3,5 4,0 2,5 10 21 18 15 4,5 4,0 2,5 15 22 40 15 3,5 3,0 2,0 20 23 14 12 3,8 3,0 2,0 22 24 70 35 5
3,0 2,0 24 25 20 10 4
3,0 2,0 10 26 10 8
3,5 3,0 2,0 13 27 13 8
3 3,0 2,0 12 28 50 40 7
3,0 2,0 10 29 18 14 4
3,0 2,0 15 30 16 9
4,5 3,0 2,0 20
Практическое занятие № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА
РАБОЧЕЙ ЗОНЫ
Цель работы:
изучение приборов и методов мониторинга параметров микроклимата на рабочих местах,
25 отработка практических навыков измерения метеорологических характеристик рабочей зоны.
Приборы и инструменты:
жидкостно-стеклянные термометры, барометр-анероид, гигрометр психрометрический, анемометр.
Теоретическая часть
Для реализации здоровых и безопасных условий труда на любом предприятии необходим контроль на рабочих местах температуры, влажности, давления и скорости движения воздуха.
Определенная комбинация данных параметров может обеспечить чувство комфорта либо послужить причиной быстрой утомляемости и возникновения профессиональных заболеваний.
Метеорологические параметры рабочей зоны являются оптимальными, если они обеспечивают хорошее самочувствие работника и максимальную производительность труда.
Некомфортные условия приводят к преждевременному утомлению, снижению внимания, ослаблению реакции, они могут быть причиной снижения производительности труда, производственных травм и профессиональных заболеваний.
Одним из методов определения и качественного учета тепловых условий в производственных помещениях является метод
эффективных температур.
Эквивалентно-эффективная температура
– температура насыщенного неподвижного воздуха, имеющего такую же охлаждающую способность, что и исследуемый воздух. Для любой экспериментально определенной комбинации температуры, влажности и скорости движения можно найти эквивалентно- эффективную температуру, определение которой производится при помощи номограммы.
Порядок выполнения работы
1. Подробно ознакомиться с теоретическим материалом раздела 1.
2. Сухим термометром гигрометра произвести 5 измерений температуры воздуха в помещении на высоте 1,3 – 1,5 м от пола в центре помещения и по углам не ближе 1 м от стен.
3. Определить среднюю температуру воздуха по формуле:
5 5
5 4
3 2
1 5
1
t
t
t
t
t
t
t
i
i
сред
(1.10)
26 4. С помощью барометра-анероида определить атмосферное давление в аудитории.
5. В центре помещения по психрометру определить температуру сухого t
cух
и влажного t
влаж
термометров, после чего найти их разность:
Δt = t
cух
– t
влаж
,
(1.11)
6. По Приложению Б по данным t
cух
и Δt определить относительную влажность в помещении.
7. Создать вентилятором движение воздуха в аудитории, на расстоянии 3 м установить анемометр. Определить скорость движения воздуха в аудитории через 15 с после включения вентилятора, когда скорость вращения крыльчатки установится.
8. Повторить опыт 3 раза и определить среднее значение скорости.
9. С помощью номограммы (Приложение Е) определить эквивалентно-эффективную температуру воздуха рабочей зоны и ее положение относительно зоны комфорта.
10. Сделать вывод относительно параметров микроклимата в данной аудитории.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие факторы определяют микроклимат рабочей зоны?
2. На чем основан принцип действия жидкостно-стеклянных термометров?
3. Как измеряют температуру в помещениях с высоким уровнем теплового излучения?
4. Опишите конструкцию и принцип действия психрометра.
5. Как определяется относительная влажность воздуха с помощью психрометрических диаграмм?
6. Когда используется волосяной гигрометр, какова его конструкция и принцип действия?
7. Что называют атмосферным давлением и чем его измеряют?
8. Для чего необходимо знать скорость движения воздуха в рабочем помещении?
9. Опишите принцип действия крыльчатого анемометра.
10. Для чего используется кататермометр, каким образом он работает?
11.
Что называется эквивалентно-эффективной температурой?
27
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10