Вентиляция цехов и душирование рабочих мест.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО КУРСУ

"БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ"

(учебное пособие для студентов всех специальностей)

Утверждено

Научно-методическим Советом ИОАИТ

Москва 2006

Рецензенты

ВВЕДЕНИЕ

Основной целью курса "Безопасность жизнедеятельности" является обогащение будущих инженеров теоретическими знаниями и практическими навыками, необходимыми для создания безопасных условий в производс­твенной, бытовой, природной средах, а также в условиях чрезвычайных ситуаций.

Эти знания и навыки должны обеспечить формирование инженера, как специалиста, способного самостоятельно решать разные вопросы безопас­ности жизнедеятельности на производстве, при разработке новой техники и технологий, проработке мероприятий по охране природной среды прожи­вания человека, принимать правильные решения при дефиците времени и информации в аварийных ситуациях, при катастрофах и стихийных бедстви­ях.

Важное значение в формировании этих способностей принадлежит приобретению практических навыков проведения расчетов в области безопасности окружающей производственной (охрана труда) и природной среды, оценки экономических последствий неблагоприятных воздействий техничес­ких систем пищевых предприятий на эти среды и среду проживания, а так­же по прогнозированию чрезвычайных ситуаций, ликвидации последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и поражающих факторов мирного и военного времени.

При планировании и реализации мероприятий по улучшению окружающей производственной среды инженеры всех специальностей на пищевых предприятиях должны владеть методологией проведения основных расчетов, направленных на соблюдение требований охраны труда. Поэтому в первой части данных методических указаний рассмотрены следующие вопро­сы:

- оценка величины воздухообмена в цехе, требуемого для обеспече­ния предельно допустимой концентрации вредных веществ (газов, паров пыли) в воздухе помещения, а также на рабочих местах;

- расчет вентиляции, обеспечивающей соблюдение норм микроклимата (температуры, влажности и подвижности воздуха) в рабочей зоне помеще­ния и на рабочих местах;

- определение производительности воздушного душа, создающего до­пустимые параметры микроклимата на рабочем месте и предупреждающего тепловое переоблучение работающих;

- расчет теплоизоляции для технологического оборудования и тру­бопроводов, обеспечивающей нормативное значение температуры на ее по­верхности;

- определение эффективности средств виброакустической защиты, обеспечивающей соблюдение предельно допустимых уровней шума и вибрации на рабочих местах;

- расчет схем естественного и искусственного освещения, создающих нормативные уровни освещенности в производственных помещениях и на ра­бочих местах;

- оценка производительности и других параметров предохранительных устройств и средств безопасности для объектов, работающих под давлени­ем (котлов, сосудов, компрессоров);

- определение количества вредных газов и паров, выделяющихся че­рез неплотности аппаратуры и трубопроводов, работающих под давлением (холодильные и другие установки);

- расчет соответствия заземляющих устройств (естественных и искусственных) эксплуатируемого электрооборудования установленным норма­тивам;

- расчет плавких предохранителей и отключающих устройств, предуп­реждающих возможность электрических травм на производстве;

- определение нормативного количества воды, требуемой для наруж­ного и внутреннего тушения пожара в цехе и на предприятии в целом.

К этим расчетам также относятся направленные на определение ос­новных показателей травматизма, необходимых для оценки фактического его состояния, анализа динамики и сопоставления результатов работы по предупреждению несчастных случаев в отдельных бригадах, цехах и на пи­щевом предприятии.

В методических указаниях приведены за­дачи, которые могут быть использованы как при проведении практических занятий по безопасности жизнедея­тельности преподавателями, так и в качестве домашних заданий для студентов. Они также могут быть использованы сту­дентами при самостоятельной проработке курса "Безопасность жизнедея­тельности" с целью самоконтроля полученных знаний, закрепления проработанного теоретичес­кого материала, а также при проработке раздела "Охрана труда" дипломного проекта.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Для проведения расчетов по указанным направлениям предлагаются примеры и задачи, условия которых систематизированы по следующим раз­делам охраны труда: вентиляция цехов и душирование рабочих мест, теп­лоизоляция технологического оборудования, борьба с шумом и вибрацией, освещение производственных помещений, безопасность эксплуатации рабо­тающего под давлением оборудования, электробезопасность производствен­ного оборудования, пожаробезопасность на предприятии, профилактика травматизма.

В каждом из разделов даны условия задач, приведены методические указания по их решению и указана литература, содержащая теорию или до­полнительные сведения, необходимые для проведения расчетов.

Методические указания по каждому разделу содержат основные рас­четные формулы и некоторые справочные данные, требуемые для решения задач.

Условия задач предусматривают необходимость проведения разных расчетов с целью определения отдельных, входящих в формулы величин, или использование нескольких формул для нахождения искомого результата. Поэтому одной из обязанностей решающего, при необходимости, является преобразование формул с целью приведения к виду, обеспечивающему опре­деление искомой величины.

Условия задач приведены в общем виде и для каждой из них дано 5 вариантов исходных данных.

Рекомендуется следующий порядок приобретения навыка в решении за­дач. После ознакомления с условием задачи следует по памяти попытаться написать необходимые для ее решения формулы и проверить их соответс­твие приведенным в методических указаниях соответствующего раздела.

Если формулы не совпадают, то тщательно изучить методические указания раздела и рекомендованную литературу, выбрать соответствующую задаче формулу (формулы) и при необходимости, преобразовать ее и при­вести к виду, удобному для решения задачи.

После этого, как и в случае совпадения формул, выбрать любой из вариантов исходных данных, оценить их достаточность для проведения расчета. При необходимости дополнительные данные найти в рекомендуемой литературе.

Полученный результат сверяется с ответом, приведенным в конце настоящих методических указаний. При расхождении результата с ответом выясняется, где была допущена ошибка и расчет повторяется.

Если при решении задачи возникли затруднения, то для нее выбира­ется другой вариант исходных данных и процесс повторяется до полного усвоения порядка проведения расчета рассматриваемой задачи.

После этого следует перейти к решению последующей задачи данного раздела, так как с целью приобретения достаточного навыка проведения рас­четов по охране труда сложность решения задач возрастает с увеличением их номера в каждом разделе.

После проработки всех задач раздела следует перейти к решению за­дач других разделов.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ЦЕХОВ И ДУШИРОВАНИЕ РАБОЧИХ МЕСТ.

УСЛОВИЯ ЗАДАЧ

Задача 1. Определить воздухообмен L (м³/ч), который необходимо обеспечить общеобменной механической вентиляцией для того, чтобы концентрация вредного газа в воздухе рабочей зоны производственного помещения не превышала предельно допустимую С_пдк (мг/м³). В помещении выделяется М (кг/ч) токсичного газа. Его концентрацию в воздухе, поступающем для проветривания помещения, принимать исходя из содержания в атмосферном воздухе. Коэффициент равномерности распределения вентиляционного воз­духа равен К. Содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе С_о=540 мг/м³.

Параметры	Варианты исходных данных
М, кг/ч	0,04	0,02	0,05	0,03
Газ	оксид углерода	сернистый ангидрид	аммиак	сероводород	диоксид углерода
С пдк, мг/м3
К		0,7		0,9	0,8

Задача 2. В цехе в ходе технологического процесса выбрасывается в воздух М (г) вредного вещества в час. Какую кратность воздухообмена должна обеспечивать вентиляцион­ная установка, если ПДК вредного вещества свинца в воздухе равна С _пдк (мг/м³) а размеры цеха B´L´H (м)? Коэффициент равномерности распределения вентиляцион­ного воздуха равен К. Поступающий воздух содержит одноименное вещество в количестве 0,3 ПДК.

Параметры	Варианты исходных данных
М, г/ч	0,014
Вещество	свинец	ацетон	бензин	раствори-тель	сернистый ангидрид
С пдк, мг/м3	0,01
К	0,9		0,75		0,85
B´L´H	20х40х5	10х20х5	20х20х5	4х5х2,5	6х6х5

Задача 3. Определить создаваемые общеобменной вентиляцией возду­хообмен L (м³/ч) и кратность воздухообмена К_об, при которых запыленность воздуха на рабочих местах в производственном помещении объемом V (м³) не будет пре­вышать предельно допустимую концентрацию С_пдк. При работе технологи­ческого оборудования и производственных процессах в помещение поступа­ет М (кг/ч) пыли. Подаваемый в помещение воздух содержит С₀ (мг/м³) аналогичной пыли. Коэффициент равномерности распределения вентиляцион­ного воздуха равен К.

Параметры	Варианты исходных данных
V, м3
М, кг/ч	0,007	0,01	0,02	0,01	0,02
Вид пыли	зерновая	мучная	сахарная	табачная	известняк
Спдк, мг/м3
К	0,9		0,8		0,8
С0, мг/ м3	0,8	0,2	0,1	0,4	0,0

Задача 4. Во сколько раз должен быть увеличен создаваемый общеоб­менной механической вентиляцией воздухообмен в помещении любого объема для обеспечения предельно допустимой концентрации С_пдк (мг/м³) в рабо­чей зоне, если при сохранении постоянным количества поступающего в не­го вредного вещества М (кг/ч) его содержание в поступающем для провет­ривания помещения воздухе изменится от С₀₁ до С₀₂ (мг/м³)?

Параметры	Варианты исходных данных
Вредное вещество	оксид углерода	сернистый газ	пыль сахара	оксид углерода	аммиак
С пдк, мг/м3
С01 , мг/м3
С02 , мг/м3

Задача 5. Какое количество пыли или газов М (г/ч) может выде­ляться в производственное помещение, если вентиляционная система пода­ет в него воздух в количестве L (м³/ч) и при условиях указанных в таб­лице?

Параметры	Варианты исходных данных
Вредное вещество	аммиак	оксид углерода	пыль мучная	сернистый газ	пыль табачная
С пдк, мг/м3
Со , мг/м3			0,3		0,2
К		0,9		0,8	0,9
L, м3 /ч

Задача 6. Какой воздухообмен L (м³/ч) должна обеспечивать система общеоб­менной вентиляции в производственном помещении, если в него кроме пыли в количестве М_п (кг/ч) стал поступать газ в количестве М_г (кг/ч)? Пос­тупающий в помещение воздух пыли не содержит, а концентрация газа со­ответствует имеющейся в атмосферном воздухе. Коэффициент равномерности распределения воздуха по помещению К=1.

Параметры	Варианты исходных данных
Вид пыли	мучная	зерновая	известняка	мучная	крахмальная
Мп, кг/ч	0,02	0,01	0,03	0,01	0,012
С пдк, мг/м3
Газ	оксид углерода	сернистый газ	оксид углерода	диоксид углерода	оксид углерода
Мг, кг/ч	0,01	0,03	0,02		0,04
С пдк, мг/м3

Задача 7. Определить производительность общеобменной вентиляции L (м³/ч), обеспечивающей в холодный период года удаление теплоизбытков Q _изб (Вт) из производственного помещения и поддержание минимально до­пустимой температуры воздуха в рабочей зоне t _р.з. на постоянных рабо­чих местах с легкой физической работой категории Iб, которая согласно санитарным нормам равна 20^оС. Тепловыделения в помещении от технологического оборудования равны Q _об (Вт), а теплопотери через на­ружные ограждения составляют Q _н.о.(Вт). Плотность воздуха при расче­тах принимать равной 1,25 кг/м³ .

Параметры	Варианты исходных данных
Q об, Вт
Q н.о.,Вт

Задача 8. Определить производительность общеобменной вентиляции L (м³/ч), обеспечивающий в теплый период года удаление теплоизбытков Q _изб (Вт) из производственного помещения и поддержание максимально допустимой температуры воздуха в рабочей зоне t _р.з. на непостоянных рабочих местах с физической работой средней тяжести категории IIа, которая согласно санитарным нормам равна 29^оС. Тепловыделения в поме­щении от технологического оборудования равны Q _об (Вт), от электродви­гателей - Q _э.д.. (Вт) и приток тепла от солнечной инсоляции - Q _с (Вт).

Средняя температура наружного воздуха в 13 ч наиболее жаркого месяца t^ж_н^м (^оС). Плотность воздуха при расчетах принимать равной 1,2 кг/м³.

Параметры	Варианты исходных данных
Q об.,Вт
Q э.д.,Вт
Q с, Вт
tжнм

Задача 9. Определить максимальную величину тепловыделений от оборудования Q_об(Вт) в теплый период года, которая должна быть обеспечена за счет теплоизоляции технологического оборудования при про­изводительности общеобменной вентиляции L (м³/ч) для поддержания температуры воздуха в рабочей зоне t _р.з. на постоянных рабочих местах с тяжелой физической работой, которая согласно санитарным нормам равна 26 ^оС. Поступление тепла от солнечной инсоляции Q_с (Вт). Расчетная температура наружного воздуха t^ж_н^м , а его плотность r =1,2 кг/м³.

Параметры	Варианты исходных данных
L, м3/ч
Qс, Вт
tжнм ,оС

Задача 10. Рассчитать во сколько раз должна быть увеличена произ­водительность общеобменной вентиляции в теплый период года по сравнению с холодным для удаления избыточного тепла из помещения при следую­щих условиях: приток тепла от технологического оборудования - Q _об (Вт), от солнечной инсоляции в теплый период Q _с (Вт), потери тепла через на­ружные ограждения в холодный период - Q _н.о. (Вт), средняя температура наружного воздуха в 13 ч наиболее жаркого месяца t^ж_н^м; его плотность в теплый период – 1,2, а в холодный – 1,25 кг/м³; температура в рабочей зоне в теплый период - 28 ^оС, в холодный - 24 ^оС.

Параметры	Варианты исходных данных
Q об,Вт
Q с, Вт
Q н.о.,Вт
tжнм , °С

Задача 11. Рассчитать площадь аэрационной шахты F(м²), обеспечивающей температуру t _р.з. в рабочей зоне производственного помещения с избы­точными тепловыделениями Q _изб. (Вт) для теплого периода года со средней температурой наружного воздуха наиболее жаркого месяца в районе рас­положения предприятия t^ж_н^м. Высота от середины проема для приточного воздуха до устья шахты равна h.

Параметры	Варианты исходных данных
Q изб.,Вт
t р.з., оС
tжнм ,оС
h, м

Задача 12. Рассчитать среднюю концентрацию пыли в воздухе цеха С (мг/м³) при его проветривании в холодный период года с помощью аэрационной шахты площадью 10 м² за счет избыточного тепла. В цех поступает М кг/ч пыли, температура воздуха в рабочей зоне t _р.з. Высота от средины про­ема для приточного воздуха до устья шахты равна 10 м. Плотность возду­ха 1,25 кг/м³, пыль в поступающем воздухе отсутствует, коэффициент распределения воздуха К=1.

Параметры	Варианты исходных данных
t р.з.,оС
М, кг/ч	0,04	0,08	0,1	0,15	0,2

Задача 13. Для предупреждения поступления в производственное помещение пыли в количестве М (кг/ч) от производственного оборудования установлена аспирационная система производительностью L_а (м³/ч) с пылеулавливающим фильтром. Определить эффективность фильтра h (%), необходимую для снижения содержания пыли в выходящем из него воздухе до концентра­ции С_к (мг/м³).

Параметры	Варианты исходных данных
М, кг/ч	0,4	0,5	0,8	1,0	1,2
Lа, м3/ч
Ск, мг/м3

Задача 14. Общеобменная вентиляция рассчитана исходя из предельно допустимой концентрации пыли в рабочей зоне по ее поступлению в произ­водственное помещение от технологического оборудования в количестве М (кг/ч) при значениях С₀ = 1 и К = 1. При этом не были учтены утечки через неплотности в аспирационной системы, составляющие L_а (м³/ч) воздуха с концентраций пыли С_п (мг/м³). На сколько процентов должен быть увеличен воздухообмен для обеспечения нормальных условий труда по пы­левому фактору?

Параметры	Варианты исходных данных
М, кг/ч	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
Lа, м3/ч
Сп, мг/м3

Задача 15. Определить количество воздуха L (м³/ч), которое должно подавать­ся воздушным путем на рабочее место при выполнении легкой физической работы категории Iб, обеспечивающее нормируемые температуру t_р = 22°С и скорость воздушного потока V_р = 0,2 м/с. Температура воздуха в рабо­чей зоне t _р.з. (°С). Расстояние душирующего патрубка до рабочего места х (м). Температура воздуха, выходящего из форсуночной камеры t_охл.(^оС). При движении по воздуховодам температура этого воздуха возрастает на t _п (^оС).

Параметры	Варианты исходных данных
t р.з.,оС
t охл.,оС
t,оС			1,5
х, м		1,5			1,5

Задача 16. Нужно ли осушать или увлажнять воздух, поступающий с улицы в приточную вентиляционную систему, ес­ли относительная влажность воздуха на улице j_н (%) при +11 °С, а от­носительная влажность воздуха в цехе должна быть равной j_ц (%) при температуре +22 °С? (Максимальная влаж­ность воздуха при +22 °С в 2 раза выше, чем при +11 °С.)

Параметры	Варианты исходных данных
jн , %
j ц, %

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Общее количество воздуха L, которое должно подаваться общеобмен­ной вентиляцией в производственное помещение для обеспечения в рабочей зоне предельно допустимой концентрации вредных газов, паров и пыли, рассчитывается по формуле:

L = , м³/ч, (2.1)

где М - интенсивность выделения рассматриваемого вредного вещества в

помещении, кг/ч;

К - безразмерный коэффициент равномерности распределения вентиляционного воздуха в помещении;

С_пдк, С₀ - предельно допустимая концентрация в рабочей зоне помещения, мг/м³ и его концентрация в поступающем для проветривания помещения воздухе.

Кратность воздухообмена К_об в помещении определяется по формуле

К_об = , (2.2)

где V - объем проветриваемого помещения, м³.

Воздухообмен, необходимый для обеспечения установленной санитар­ными нормами температуры воздуха в рабочей зоне производственных поме­щений, рассчитывается по формуле:

L = , м³/ч, (2.3)

где Q_изб - избыточное явное тепло, выделяемое в помещении, Вт;

с - удельная теплоемкость воздуха (в расчетах можно принять с = 1 кДж/(кг×град);

r - плотность наружного (приточного) воздуха при рассматрива­емой температуре, кг/м³ ;

t_ух, t_пр - температура соответственно уходящего и приточного воздуха,^оС;

Q_изб = Q_об – Q , Вт, (2.4)

где Q_об - тепловыделения в помещении от технологического оборудова­ния, Вт;

Q - выделение тепла от других источников (плюс) или его поте­ри (минус), Вт;

Для теплого и холодного периодов года

t_ух = t _р.з. + 3 , ^оС, (2.5)

где t _р.з. - температура воздуха в рабочей зоне по санитарным нормам, ^оС.

t _пр = t^ж_н^м ,^оС - для теплого периода года;

t _пр = t _р.з. – 5 , ^оС - для холодного периода года,

где t^ж_н^м - средняя температура наружного воздуха в 13 ч наиболее жаркого месяца в районе расположения предприятия,^оС.

Площадь аэрационной шахты (фонаря), обеспечивающая удаление теплоизбытков из помещения и установленную санитарными нормами температуру в его рабочей зоне в холодный период года, рассчитывается по форму­ле:

F = , м² , (2.6)

где L - воздухообмен, обеспечивающий в рабочей зоне требуемую температуру воздуха, м³/ч;

r - плотность воздуха при рассматриваемой температуре, кг/м³;

К - безразмерный коэффициент, учитывающий конструкцию вытяжного устройства (К фонаря = 1; К шахты = 1,2);

h - высота от середины проема для приточного воздуха в поме­щении до устья шахты (фонаря), м;

Dt _ср = (t_ух + t _р.з.)/2 t _пр.,^оС (2.7)

Эффективность пылеулавливающей установки (фильтра) рассчитывается по формуле:

h = , % (2.8)

где С_н, С_к - концентрация пыли в воздухе соответственно поступающем и выходящем из установки, мг/м³.

При нецелесообразности (технической или экономической) обеспече­ния нормируемой температуры в рабочей зоне помещения с помощью общеоб­менной вентиляции применяются воздушные души на отдельных рабочих мес­тах, площадь F₀ выходного сечения душирующего патрубка и скорость воздуха V₀ на выходе из которого рассчитывается по следующим формулам (при 0,6 £ Pт £ 1):

F₀ = , м² . (2.9)

V₀ = , м/с (2.10)

где х - расстояние от душирующего патрубка до рабочего места, м;

Р_т - отношение разности температур, определяемое по формуле (2.11);

n - опытный коэффициент, характеризующий изменение температуры на оси душирующей струи ( для патрубков разных типов изменяется в пределах 2,8...4,5, при ориентировочных расчетах принимают­ся равными 3);

V_р - скорость движения воздуха на рабочем месте, нормируется са­нитарными нормами, м/с;

m - опытный коэффициент, характеризующий изменение скорости по оси душирующей струи (для патрубков разных типов изменяется в пределах 4...6,8, при ориентировочных расчетах принимается равным 5):

Р_т = , (2.11)

где t _р.з. - фактическая температура воздуха в рабочей зоне,^оС;

t _р.м. - температура воздуха на рабочем месте по санитарным нормам,^оС;

t₀ - температура воздуха на выходе из душирующего патрубка,^оС;

t₀ = t _охл + t_п ,^оС, (2.12)

где t_охл - температура воздуха на выходе из форсуночной камеры после адиабатического охлаждения,^оС;

t _п - повышение температуры этого воздуха в вентиляторе и воздухо­водах при движении от форсуночной камеры до душирующего патрубка (принимается не мене 1,5 ^оС).

Относительная влажность воздуха j (%) показывает степень насыщения воздуха водяными парами. Она выражает отношение абсолютной влажности воздуха е при данном состоянии к максимальной влажности, т.е. абсолютной влажности воздуха при полном его насыщении при тех же значениях температуры и давления е _max.

j = ×100 (2.13)

Относительная влажность может быть также выражена отношением парциального давления водяных паров при данном состоянии р к парциальному давлению этих паров при полном насыщении воздуха р _н (в %)

j = ×100 (2.14)

При нагреве воздуха в системах вентиляции и кондиционирования его абсолютная влажность остается постоянной, а максимальная влажность увеличивается пропорционально изменению парциального давления водяных паров при полном насыщении воздуха (табл.1).

Таблица 1.

Давление насыщенного водяного пара