Основные теоретические сведения. Практическое занятие №1

Практическое занятие №1

КАЧЕСТВО ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ. МИКРОКЛИМАТ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспечить хорошее самочувствие и наилучшие для сохранения здоровья параметры среды обитания и характеристики трудового процесса.

Наиболее значимым для создания комфортных условий на рабочем месте является обеспечение нормативных метеорологических условий в производственных помещениях, оказывающих существенное влияние на самочувствие человека. Производственный микроклимат зависит от теплофизических особенностей технологического процесса, климата местности, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Основные теоретические сведения

Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещений, т.е. пространстве высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места.

Атмосферный воздух в своем составе содержит (% по объему): азота – 78,08; кислорода – 20,95; аргона, неона и других инертных газов Воздух с таким химическим составом наиболее благоприятен для дыхания.

Однако воздух рабочей зоны редко имеет приведенный выше химический состав, т.к. многие технологические процессы сопровождаются выделением в воздух производственных помещений вредных веществ – паров, газов, твердых и жидких частиц. В загрязненном воздухе количество диоксида углерода может достигать 0,5%; кроме этого в воздухе могут содержаться различные вредные (токсичные) газы и аэрозоли (см. Практическое занятие №1).

Для обеспечения безопасных условий жизнедеятельности для воздуха производственных помещений должно выполняться условие

, (2.1)

где С_i - концентрация i-гo вещества в воздухе,

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-гo вещества в рабочей зоне.

Если в воздухе присутствуют вещества однонаправленного действия на организм человека, вступает в силу так называемый эффект суммации.Для таких веществ должно выполняться условие

, (2.2)

где n - число суммирующихся веществ.

Защита от вредных веществ на производстве. Мероприятия по обеспечению безопасности труда при работе с вредными веществами должны предусматривать:

- замену более токсичных веществ менее токсичными;

- применение прогрессивных технологий на производстве (замкнутый цикл, автоматизация, дистанционное управление);

- выбор производственного оборудования, не допускающего выделения вредных веществ в количествах, превышающих ПДК;

- наличие вентиляции, средств пожаровзрывозащиты;

- применение средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Обеспечение микроклиматических условий. Кроме вредных примесей в воздух помещений в результате технологических процессов может поступать избыточное тепло от приборов, оборудования, людей, лучистой энергии солнца и т.п., а также избыточная влага (пары воды). Нормализация воздушной среды производственных помещений, т.е. удаление вредных примесей, избыточного тепла и влаги осуществляется с помощью вентиляции, как местной, организуемой в местах выделения примесей, тепла или влаги, так и общеобменной.

Таким образом, для обеспечения качества воздушной среды необходимо правильно выбрать систему вентиляции, рассчитать ее параметры, основным из которых является потребное количество воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него.

Потребным воздухообменом называется количество воздуха, которое необходимо вводить в помещение (или удалять из него) в течение часа. Для оценки качества вентиляции необходимо знать фактический воздухообмен, т.е. то количество воздуха, которое в действительности поступает (удаляется) в течение часа.

Кратностью воздухообмена называется число, показывающее, сколько раз в течение часа происходит полная замена воздуха в помещении. Кратность воздухообмена (ч^-1) определяется по формуле:

, (2.3)

где L_ф – фактический воздухообмен, м³/ч,

V – объем помещения, м³.

2.1.2. Определение потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции. При нормальном микроклимате (отсутствие избыточного тепла, влажности) в случае отсутствия выделений вредных веществ в результате технологических процессов или из материалов, хранящихся в помещении (или их содержание находится в пределах санитарных норм), воздухообмен (м³/ч) можно определить по формуле

, (2.4)

где N - число работающих,

L₁ - расход воздуха на одного работающего.

Значение L₁ зависит от объема помещения, который приходится на 1 человека, и нормируется СН 245-71 «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий». При отсутствии естественной вентиляции L₁ = 60 м³/чел.

Выделение вредных веществ.Пусть G – количество выделяемого вредного вещества, мг/ч; С_прит – концентрация этого же вредного вещества в приточном воздухе; q_выт – концентрация вещества в вытяжном воздухе; L₁ – количество воздуха, поступающего в помещение, L₂ – количество воздуха, удаляемого из помещения. Тогда, по закону сохранения вещества, имеем:

, (2.5)

Но, поскольку одним из требований, предъявляемых к вентиляции является L₁ = L₂ = L, получим

(2.6)

Воздух, поступающий извне, как бы разбавляет воздух в помещении до концентрации q_выт. Но по санитарным требованиям должно выполняться условие q_выт < ПДК. Следовательно, потребный воздухообмен

(2.7)

Требование к концентрации вещества в приточном воздухе:

(2.8)

В случае выделения нескольких веществ, не обладающих эффектом суммации, потребный воздухообмен рассчитывается по каждому из них, а затем выбирается максимальное значение. В случае n суммирующихся веществ окончательная величина потребного воздухообмена рассчитывается как ∑ L_n.

Выделение избыточного тепла.При вентиляции избыточное тепло Q расходуется на нагрев поступающего воздуха (изменение температуры с t = t_прит до t = t_выт:

, (2.9)

где L – воздухообмен, m = L·ρ - масса нагреваемого воздуха в час, ρ - плотность воздуха. с – теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг×°К). Плотность сухого воздуха при заданных температуре и давлении может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона: , где M — молярная масса сухого воздуха, равная 29 г/моль, p — абсолютное давление, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в Кельвинах. Таким образом, при стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кг⁄м³подстановкой получаем, что при 20 °C, 101,325 кПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кг⁄м³.

Из 2.9 получим:

(1.10)

Обычно известна температура в рабочей зоне (t_раб.з.), т.е. в объеме пространства, высотой до 2 м над полом или рабочей площадкой. Температура вытяжного воздуха (t_выт) в таком случае определяется по формуле

, (1.11)

где Н - высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки, м;

∆t = 0,5... 1°С/м - температурный градиент по высоте (в задачах принимать ∆t = 1 °С/м).