Расчет 1 Расчет опасности поражения током при возникновении шагового напряжения

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕВИННОМЫССКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Невинномысск 2004

Методические указания и контрольные задания предназначены для проверки знаний студентов всех специальностей и форм обучения по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности».

Они содержат задачи по разным разделам с несколькими вариантами задания и примеры решения задач. Перед решением задач студенты должны пройти теоретическое обучение по данной теме дисциплины. Контрольные задания разработаны в соответствии с рабочей программой дисциплины и ГОС ВПО.

Составители: доц. Г.И. Рожановский, асс. Е.А. Ковалева.

Отв. ред.: доц. Б.А. Добнер

Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» изучает опасности, воздействующие на людей в современных условиях, методы нормирования вредных и опасных производственных факторов, связанные с этим расчеты и правила.

Важно обладать необходимыми знаниями и уметь решать практические задания по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». Для контроля знаний по теории разработаны контрольные задания, позволяющие выяснить уровень подготовки студента.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

В условиях производства на человека воздействуют вредные и опасные факторы: физические, химические, биологические и психофизиологические, при этом воздействие вредных факторов приводит к заболеваниям, а опасных – к смертельному исходу. Характер и организация трудовой деятельности, в том числе наличие тех или иных факторов на производстве, оказывают существенное влияние на работоспособность и состояние организма. Условия труда подразделяют на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные (классы 3.1., 3.2., 3.3., 3.4) и опасные.

К физическим факторам относят микроклимат, электрический ток, освещение, шум, вибрацию. Искусственное освещение может быть общим и комбинированным, при этом в зависимости от характера работы и размера объекта различения нормируется освещенность. Основной задачей при расчете искусственного освещения является расчет требуемой мощности установки для создания заданной освещенности.

К химическим вредным факторам относится воздействие химически опасных веществ, которые вызывают заболевания, отравления, химические ожоги и т.п. Для нормирования содержания химических веществ существует показатель ПДК – предельно допустимая концентрация в мг/м³, т.е. такая, которая при работе в течение 40 часов в неделю не более 8 часов в день не вызывает отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований. Для соблюдения ПДК на производстве необходима соответствующая очистка выбросов, а также достаточная высота трубы. При превышении предельно допустимых выбросов предприятие штрафуется. Часто превышаются выбросы таких веществ, как оксиды азота и серы, аммиак.

Для соблюдения допустимых концентраций при очистке сточных вод необходимы различные сооружения (песколовки, нефтеловушки, биофильтры, аэротенки) с рассчитанными размерами, позволяющими произвести очистку вод с таким содержанием вредных веществ.

При аварии на химически опасном объекте (ХОО) часто происходит выброс СДЯВ (сильно действующих ядовитых веществ). При этом размер зоны заражения зависит от скорости ветра, степени вертикальной устойчивости атмосферы, времени после начала аварии, массы вещества.

Для легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих газов (ГГ) необходимо знать избыточное давление взрыва для оценки взрывоопасных свойств смеси или индивидуального вещества. Так, к категории А – взрывопожароопасная - относят ГГ и ЛВЖ с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовываться смеси, в которых расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа.

Электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действия, при этом могут возникнуть электротравмы: ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, а в тяжелых случаях и электрический удар. Защита от воздействия электрического тока: заземление, зануление и защитное отключение, а также двойная изоляция, применение малых напряжений и т.д.

Принцип действия заземления – снижение напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением (в случае аварийной ситуации) и землей, до безопасной величины, заземление используется в 3-х фазных 3-х проводных сетях с изолированной нейтралью.

В случаях разрушения изоляции в корпусе оборудования, падения на землю провода под напряжением, замыкания на кабельную оболочку и по другим причинам возникает замыкание на землю. Зона растекания зарядов от замыкания на землю занимает площадь, на границе которой электрический потенциал, обусловленный замыканием на землю, равен нулю. Человек, находящийся в зоне растекания тока, попадает под шаговое напряжение, если его ноги касаются точек земли с разными потенциалами.

Чтобы исключить прямое попадание молнии в электротехнические объекты, применяют молниеотводы, которые могут быть стержневые и тросовые. Молниеотвод состоит из молниеприёмника, несущей конструкции, токоотвода и заземлителя.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задача 1

Провести расчет опасности поражения электрическим током при возникновении шагового напряжения, если даны: расстояние до заземлителя х, тип грунта и ток замыкания на землю. Данные для решения задачи взять из таблицы 1.

Таблица 1

Последняя цифра шифра	Тип грунта	Предпоследняя цифра шифра	Расстояние до заземлителя х, м	Ток замыкания на землю I, кА
	суглинок
	песок
	глина
	торф
	известняк
	скалистый грунт
	суглинок
	песок
	глина
	торф

Задание 2

Определить ожидаемое количество поражений молнией в год объекта N, а также границы зоны защиты для одиночных молниеотводов: h_o и r_x. Данные: вероятность прорыва молнии Р, ширину и длину помещения S и К, высоту молниеотвода h_x и высоту помещения h выбрать из таблицы 2 согласно последней и предпоследней цифрам шифра.

Таблица 2

Последняя цифра шифра	Тип молниеотвода	Р	Предпо-следняя цифра шифра	S, м	K, м	hx, м	h, м
	тросовый	0,05
	стержневой	0,05
	тросовый	0,05
	стержневой	0,05
	тросовый	0,05
	стержневой	0,005
	тросовый	0,005
	стержневой	0,005
	тросовый	0,005
	стержневой	0,005

Задание 3

Рассчитать общее освещение помещения, если дан размер помещения – длина, ширина и высота; расстояние светильника от перекрытия h_p, высота расчетной поверхности над полом h_c, а коэффициенты отражения поверхности помещения следующие: потолка b_п, стен b_с, коэффициент отражения расчетной поверхности b_р. Выбрать тип светильника и тип лампы.

Данные для решения задачи взять из таблицы 3 согласно последней и предпоследней цифрам шифра.

Таблица 3

Последняя цифра шифра	Размер помещения	hp, м	hc, м	Предпоследняя цифра шифра	bп, %	bс, %	bр, %
	10х10х5		0,5
	12х12х5	1,5	0,2
	12х12х6	2,2	0,3
	10х10х3	0,24	0,2
	8х8х3	0,26	0,4
	10х10х4	0,8	0,25
	12х12х4	0,3	0,35
	10х10х3,5	0,5	0,5
	12х12х3	0,3	0,35
	8х8х3,5	0,8	0,2

Задание 4

Рассчитать заземляющее устройство помещения, находящегося в Ставропольском крае. Дано напряжение сети, U в кВ, ток замыкания на землю, I в А. Удельное сопротивление земли при нормальной влажности r в Ом×м. Естественные заземлители отсутствуют, длина помещения L – в м, ширина – S в м. Выбрать заземлители и расстояние между ними, используя данные таблиц 4.1. и 4.2. Данные для расчета взять согласно последней и предпоследней цифрам шифра из таблицы 5.

Таблица 4.1

Коэффициент использования соединительной полосы в контуре из вертикальных электродов

Отношение расстояния между заземлителями к	Число вертикальных заземлителей
их длине
	0,45	0,40	0,36	0,34	0,27	0,24	0,21
	0,55	0,48	0,43	0,40	0,32	0,30	0,28
	0,75	0,64	0,60	0,56	0,45	0,41	0,37

Таблица 4.2

Коэффициенты использования вертикальных заземлителей,

размещенных по контуру без учета полосы связи

Отношение расстояния между заземлителями к их длине	Число вертикальных заземлителей	hВ	Отношение расстояния между заземлителями к их длине	Число вертикальных заземлителей	hВ
		0,66-0,72 0,58-0,65 0,52-0,58 0,44-0,50 0,38-0,44 0,36-0,42			0,84-0,86 0,78-0,82 0,74-0,78 0,68-0,73 0,64-0,69 0,62-0,67
		0,76-0,80 0,71-0,75 0,66-0,71 0,61-0,66 0,55-0,61 0,52-0,58

Таблица 5

Последняя цифра шифра	U, кВ	I, А	Предпоследняя цифра шифра	ρ, Ом·м	L, м	S, м
	0,5
	1,0
	2,0
	1,5
	0,3
	0,6
	0,7
	0,8
	0,2
	0,4

Задание 5

Определить площадь зоны фактического заражения и радиус зоны заражения, если произошла авария с выбросом вещества массой Q в т, дана температура и скорость ветра при аварии, степень вертикальной устойчивости атмосферы, температура при аварии Т в °С, скорость ветра v в м/с, время, прошедшее после аварии t в часах. Определить площадь зоны фактического заражения, радиус зоны заражения.

Данные для решения задачи взять из таблицы 6.

Таблица 6

Последняя цифра шифра	вещество	Q, т	Степень вертикальной устойчивости атмосферы	Предпоследняя цифра шифра	v, м/с	T, °С	Время t, час
	аммиак		инверсия
	хлор		изотермия
	аммиак		конвекция				1,5
	хлор		инверсия
	аммиак		изотермия				2,5
	хлор		конвекция				3,5
	аммиак		инверсия
	хлор		изотермия
	аммиак		конвекция
	хлор		изотермия

Задание 6

Определить величину максимальной приземной концентрации С_м диоксида серы, выбрасываемого из дымовой трубы ТЭЦ, сжигающей сернистый мазут. Найти опасную скорость ветра и расстояние от источника трубы, при котором концентрация максимальна. Также определить минимальную высоту дымовой трубы, при которой выбросы не превысят предельно допустимые (ПДК оксида серы равно 0,5 мг/м³).

Данные для расчета: содержание серы в мазуте 2 % (масс.); место нахождения ТЭЦ – район Урала. Остальные данные: количество сжигаемого мазута G_м, кг/ч,; высота дымовой трубы Н, м; диаметр трубы D, м; средняя скорость дымовых газов u, м/с; температура дымовых газов t_г,°С; температура воздуха t_в, °С выбрать из таблицы 7 согласно последней и предпоследней цифрам шифра.

Таблица 7

Последняя цифра шифра	Gм, кг/ч	Н, м	D, м	Предпоследняя цифра шифра	u, м/с	tг,°С	tв, °С
			5,0
			4,8
			4,6
			5,2
			5,4
			4,4
			4,2
			5,0
			4,6
			4,8

Задание 7

Провести расчет песколовки для очистки нейтральных сточных вод НПЗ мощностью 12 млн. нефти в год.

Определить размеры песколовки (длины и ширины), необходимой для очистки сточных вод при данных: удельный расход сточных вод g, м³/т нефти; скорость потока u, м/с; высота проточной части песколовки h, м; наименьший диаметр осаждаемых частиц d, мм; средняя температура сточной воды в песколовке t_в, °С. Данные для расчета взять из таблицы 8 согласно последней и предпоследней цифрам шифра.

Таблица 8

Последняя цифра шифра	g, м3/т	u, м/с	h, м	Предпоследняя цифра шифра	d, мм	tв, °С
	2,0	0,15	0,60		0,20
	3,0	0,14	0,50		0,18
	2,5	0,13	0,70		0,19
	4,0	0,10	0,80		0,17
	3,5	0,12	0,60		0,22
	1,5	0,11	0,80		0,24
	2,8	0,10	0,70		0,25
	2,6	0,09	0,68		0,23
	1,8	0,08	0,72		0,17
	2,2	0,12	0,64		0,18

Задание 8

Рассчитать избыточное давление взрыва, при этом вещество, расчетную температуру t_p , °С, свободный объем помещения V_св, м³, массу m, кг взять из таблицы 9. Молярную массу вещества взять из справочника согласно химической формуле. Максимальное давление взрыва Р_max принять 900 кПа, начальное давление Р₀ принять 101 кПа. Коэффициент участия горючего во взрыве z = 0,3; коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, К_н = 3.

Таблица 9

Последняя цифра шифра	вещество	tp , °С	Предпоследняя цифра шифра	Vсв, м3	m, кг
	изопентан
	пентан
	диэтиловый эфир
	ацетон
	бутанол
	этанол
	гексан
	гептан
	изопропиловый спирт
	бутилацетат

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Расчет 1 Расчет опасности поражения током при возникновении шагового напряжения

Данные: Расстояние до заземлителя х=10 м, тип грунта – суглинок, ток замыкания на землю = 5кА.

Выполнение:

Определяем значение удельного сопротивления грунта по справочным данным: =100 Ом×м. Учитывая, что сопротивление человека равно =1000 Ом, а длина шага человека принимается равной а = 0,8м находим значение шагового напряжения:

В.

Отсюда находим величину тока проходящего через человека:

мА.

Вывод: величина такого тока является смертельной для человека.