Условия труда и их охрана

9

Вопрос 3.1. Метеорологические условия производственных помещений и факторы влияющие на изменения этих условий. Терморегуляция организма человека. Способы обеспечения нормальных метеорологических условий труда. Приборы для измерения влажности, температуры и скорости движения воздуха.

Метеорологические условия на производстве, т. е. состояние воздушной среды оказывает влияние на течение жизненных процессов в организме человека и характеризует гигиенические условия труда на производстве.

Эти условия определяются температурой воздуха, ^оС; относительной влажностью воздуха, %; скоростью движения воздуха, м/с; интенсивностью теплового излучения, Вт/м² (ккал/м²ч) и барометрическим давлением Па (мм рт. ст.).

При производственных процессах практически всегда выделяется тепло. Источниками тепла являются печи, котлы, паропроводы, газоходы и пар. В теплое время года добавляется тепло солнечного излучения.

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло отводилось в окружающую среду. Когда это условие соблюдается, наступают условия комфорта и у человека не ощущается беспокоящих его тепловых ощущений - холода или перегрева.

При одновременном воздействии на человека определенных параметров микроклимата опытным путем установлена эффективная температура и зона комфорта, которые можно определить по номограмме, приведенной на рис 4.

Отдача тепла организмом человека Q происходит посредством теплопроводности через одежду Q_о, конвекции в результате омывания воздухом тела человека Q_к, излучения Q_и, нагрева выдыхаемого воздуха Q_в и за счет потоотделения - испарения влаги с поверхности кожи Q_исп. Количество тепла, отдаваемого организмом каждым из этих путей, зависит от параметров микроклимата на рабочем месте.

Рис.1. .Номограмма для определения эффективной температуры и зоны комфорта

Комфортные условия для организма человека обеспечиваются при соблюдении теплового баланса

Q = Q_о + Q_к + Q_и + Q_в + Q_исп

Нарушение теплового баланса приводит к перегреву или переохлаждению организма, что, в свою очередь, приводит к потери трудоспособности, быстрой утомляемости. потери сознания и смерти.

Излучение тепла происходит в окружающую среду, если в ней температура ниже температуры поверхности одежды (27-30 ^оС) и открытых частей тела (33.5 ^оС). При высоких температурах (30 - 35 ^оС) окружающей среды теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении - от окружающей поверхности к человеку. Отдача тепла испарением пота зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха. Зависимость теплоотдачи и потоотделения от температуры воздуха приведена на рис. 2, а, б.

Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени физического напряжения и составляет от 75 ккал/ч в состоянии покоя до 430 ккал/ч при тяжелой работе. Для комфортных условий работы необходимо, чтобы тепловыделение организма равнялось его теплоотдаче, при этом температура внутренних органов человека остается постоянной (около 36.6 ^оС).

Рис. 2. График терморегуляции организма человека в зависимости от температуры воздуха: а - при теплоизлучении, б - при потоотделении: 1-очень тяжелая работа; 2 - тяжелая работа; 3 - работа средней тяжести; 4 - легкая работа; 5 - покой.

Способность организма поддерживать постоянной температуру при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегуляцией.

Терморегуляция обеспечивает равновесие между количеством тепла, непрерывно образующегося в организме в процессе обмена веществ, и излишками тепла, также непрерывно отдаваемого в окружающую среду, т. е. тепловой баланс организма человека.

Различают физическую и химическую терморегуляции. При физической - отдача тепла организмом в окружающую среду осуществляется тремя путями:

· в виде инфракрасных лучей (при низкой температуре окружающей среды) радиация; в этом случае теряется около 45% тепловой энергии, вырабатываемой организмом;

· нагревом воздуха, омывающим поверхность тела (конвекция) - теряется около 30% тепла;

· испарением пота - теряется около 13%.

Около 5% тепла расходуется на нагревание принимаемой пищи, воды и выдыхаемого воздуха; остальное тепло расходуется при химической терморегуляции.

При высокой температуре воздуха кровеносные сосуды поверхности тела расширяются, повышается приток крови и теплоотдача увеличивается. При снижении температуры воздуха сосуды поверхности тела сужаются, при этом уменьшается приток крови и отдача тепла. Таким образом, для теплового самочувствия человека важно определенное сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Нормальной температурой окружающей среды можно считать 15- 25 ^оС.

Повышенная влажность (больше 85% ) затрудняет терморегуляцию вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая (меньше 20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. Нормальной считается влажность 40 - 60 %.

Относительная влажность - это отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию при данной температуре, выраженное в процентах.

Движение воздуха в помещении способствует теплоотдаче организма, но при низкой температуре является неблагоприятным фактором. В зимнее время года скорость движения воздуха не должна превышать 0,3 - 0,5 м/с, а летом 0,5 - 1 м/с. Снижение теплоотдачи организма может привести к перегреву тела. Большая влажность воздуха, его неподвижность и наличие непроницаемой для воздуха и пота одежды способствует перегреву - нарушению терморегуляции организма. Терморегуляция организма резко нарушается при температуре воздуха выше 30 ^оС и влажности 85 % и более, при этом наблюдается нарастающая слабость, головная боль и может наступить тепловой удар, который сопровождается повышением температуры тела (до 40-41 ^оС) и потерей сознания.

Состояние воздушной атмосферы и микроклимата на производстве контролируется путем измерения температуры, влажности, скорости движения и состава воздуха. Полученные данные сопоставляются с допустимыми санитарно-гигиеническими требованиями (ГОСТ 12.1.005) к воздуху рабочей зоны *.

Температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха измеряют на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки при работах, выполняемых сидя, и на высоте 1,5 м - при работах, выполняемых стоя, и не ближе 1 м от нагревательных приборов и наружных стен.

Для определения параметров микроклимата используются различные измерительные приборы [2, приложение 4]

Ртутные термометры применяются обычно при измерениях выше 0^оС, а спиртовые - ниже 0^оС. Для измерения температуры воздуха в условиях теплового излучения пользуются парным термометром: один термометр с зачерненной поверхностью резервуара с ртутью, другой - с покрытием из серебра. Для регистрации температуры во времени применяют термограф.

Рис. 3. Приборы для определения температуры и влажности воздуха: а - статический психрометр; б - гигрограф.

В обозначениях ГОСТ и СНиП далее условно не указывается год регистрации (последние две цифры).

Относительную влажность воздуха измеряют психрометрами и гигрометрами. Простейшим психрометром является - статический (психрометр Августа). Он состоит из сухого и влажного термометров (рис. 2, а).

Рис. 4. Приборы для измерения скорости воздушного потока и влажности воздуха: а - анемометр чашечный; б - аспирационный психрометр; в - микроманометр; г - анемометр крыльчатый.

Для более точных измерений применяется аспирационный психрометр (психрометр Ассмана) - сухой и влажный термометр с встроенным вентилятором (рис. 4, б).

На основе показаний влажного и сухого термометров по таблицам определяется относительная влажность.

Для записи изменения влажности во времени применяется гигрограф (рис. 3,б). Скорость движения воздуха измеряется анемометрами: от 0.3 до 5 м/с применяются крыльчатые анемометры (рис. 3, г), от 1 до 35 м/с - чашечные (рис. 4, а)

Для измерения скоростей воздушного потока менее 0,3 м/с применяются микроманометры (рис. 5, в) или электроанемометры.

Интенсивность теплового излучения измеряется актинометрами, действие которых основано на поглощении лучистой энергии и превращении ее в тепловую. Количество тепловой энергии регистрируется различными способами.

Чистый воздух содержит по объему: азот -78,08, кислород - 20,94, аргон, неон и др. инертные газы - 9,94; углекислый газ - 0,03, прочие газы - 0,01.

Получают все большее распространение электронные измерительные приборы, например анемометры с пределом измерений от 0 до 40 м/с, измерители влажности - от 0 до 100% относительной влажности, термометры - от -50 до +1000 оС, а также приборы, измеряющие одновременно скорость движения, влажность и температуру воздуха.

Вопрос 4.1 Горение и пожароопасные свойства веществ. Виды горения. Воспламенения, самовозгорание. Температурные и концентрационные пределы воспламенения, температуры вспышки.

Горением называется быстропротекающее химическое превращение веществ, сопровождающееся выделением большого количества теплоты и ярким свечением (пламенем).

В обычных условиях горение представляет собой процесс интенсивного окисления или соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Водород и некоторые металлы могут гореть в атмосфере хлора, медь - в парах серы, магний - в диоксиде углерода и т. д. Сжатый ацетилен, хлористый азот, озон и некоторые другие могут взрываться и без кислорода.

Горение бывает полное и неполное. Полное - протекает при достаточном количестве кислорода и заканчивается образованием веществ, не способных к дальнейшему горению. Если кислорода недостаточно, то происходит неполное горение, сопровождающееся образованием горючих и токсических продуктов - окиси углерода, спиртов, альдегидов и пр.

В зависимости от скорости распространения пламени различают дефлаграционное (нормальное) горение, взрыв и детонацию. При дефлаграционном горении скорость распространения пламени составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду.

Когда горение происходит в замкнутом пространстве или выход газа затруднен, последующие слои горючей смеси нагреваются не только путем теплопроводности, но и за счет, повышения давления вследствие их адиабатического сжатия. Это способствует увеличению скорости распространения пламени и может привести к взрыву.

Взрыв - это быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу . Скорость пламени при взрыве достигает сотни метров в секунду.

При дальнейшем ускорении распространения пламени весь объем горючей смеси за счет адиабатического сжатия может подвергаться нагреванию до температуры горения. Такое горение называется детонацией. Скорость распространения пламени при этом превышает скорость звука (тысячи метров в секунду).

Если реагирующие вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то горение называют гомогенным, а если в различных и имеется граница раздела фаз в горючей системе, то - гетерогенным.

Пожары обычно характеризуются гетерогенным диффузионным горением, которое ограничивается диффузией кислорода воздуха в очаг горения. При пожарах в замкнутых объемах могут возникать условия, приводящие к взрывам и детонации.

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Он характеризуется: образованием открытого огня и искр; повышенной температурой воздуха, предметов и т. п., токсичных продуктов горения и дыма; пониженной концентрацией кислорода; повреждением зданий, сооружений и установок; возникновением взрывов. Все это относится к опасным и вредным факторам, воздействующим на людей.

Для оценки пожароопасности веществ необходимо знать их пожароопасные свойства, которые определяются показателями пожарной опасности веществ (ГОСТ 12.1.004, ПУЭ пп.7.3.7.-7.3.10.). К ним относятся: нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения, температура вспышки, температурные пределы воспламенения паров, температура самовоспламенения, температура тления вещества, группа взрывоопасности смеси.

Температурой вспышки горючего вещества называется самая низкая его температура, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные давать вспышку в воздухе от источника зажигания; но скорость их образования недостаточна для последующего горения (трансформаторное масло - более 140 ^оС, бензин А-72-36 ^оС.

Температурой воспламенения горючего вещества называется температура, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их воспламенения от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температурой самовоспламенения называется наименьшая температура горючего вещества, при которой резко увеличивается скорость экзотермических ( внутренних ) реакций, заканчивающихся возникновением пламенного горения (ацетилен - 335 ^оС, водород - 510 ^оС, масло трансформаторное - 270 ^оС ).

Температурой тления называется наименьшая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических (внутренних) реакций, заканчивающееся возникновением тления.

Каждое горючее вещество имеет свою область воспламенения от источника зажигания, которая имеет два предела концентраций: нижний минимальный и верхний - максимальный.

Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения горючей смеси - это концентрации горючего вещества в воздухе, ниже и выше которых воспламенение не происходит даже при возникновении источника инициирования взрыва.

Задача 9.

Рассчитать количество труб, составляющих контур заземления нейтрали. Мощность установленного электрооборудования не превышает 500 кВт, напряжение питания - 380 В. Почва - суглинок. Для контура заземления используются стальные трубы вертикального расположения с металлической полосой связи, ширина которой 40 мм; размеры электрода: диаметр 60 мм; длина 2 м; заглубление 0,8 м.

Решение:

9

Заземляющее устройство, которое выполняют по нормам на сопротивление, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом. При удельном сопротивлении "земли" , большем 500 Ом·м, допускается повышать сопротивление заземляющего устройства в зависимости от .

Поскольку напряжение питания 380 В, а мощность электрооборудования не превышает 500 кВт, то наибольшее допустимое значение сопротивления заземления 4 Ом ( Ом).

Определим число стержней:

Определим длину соединительной полосы:

Определим сопротивление растеканию тока соединительной полосы:

Определим полное сопротивление заземлителя, состоящего из 14 вертикальных электродов и соединяющей их полосы.

,

Ом

Сравним общее сопротивление заземлителя электроустановки с допустимым по норме:

Ом,

? 4 Ом,

ВЫВОД: Так как вычисленное < , то определенное в ходе расчета число труб n=14 и длина соединительной полосы =0,546 м принимаются окончательно.

Задача 19.

Рассчитать виброизоляцию вентиляционной установки с помощью резиновых прокладок. Жесткость армотизатора ; нормальное напряжение в резине . Вес фундамента в четыре раза больше веса устанавливаемого оборудования. Частота вращения ротора вентилятора (). Вес установки , Количество армотизаторов шт.

Решение:

Статическая осадка армотизирующих прокладок:

см

Частота собственных колебаний оборудования:

Гц

Площадь поверхности армотизаторов при воздействии суммарного веса фундамента и вентиляционной установки:

Размер стороны прокладки квадратного исполнения:

см

Суммарная жесткость виброизоляторов:

Примем в качестве материала армотизатора резину марки 3311 с динамическим модулем упругости .

Расчетную высоту виброизоляторов (высота деформируемой части) определим:

см

Принимаем высоту см.

Определяем полную высоту:

см.

Коэффициент передачи:

Коэффициент виброизоляции:

дБ

Список литературы

1. Охрана труда на железнодорожном транспорте. Под ред. Ю.Г. Сибарова

2. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды. Н.И. Баклашов, Н.Ж. Китаева, Б.Д. Терехов

3. Основы техники безопасности в электроустановках. П.А.Долин

4. Влияние вибрации на организм человека и меры защиты от вредного воздействия вибрации. Болотин В.И.

5. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под ред. Г.М. Кнорринга

6. Борьба с шумом и вибрацией транспорте. Бобин Е.В.

7. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.