Охорона праці та екологія. Постановка лабораторної роботи на комп'ютері з дослідження місцевої вентиляції
Теоретична частина
Приступаючи до проектування вентиляції, необхідно перш за все дати характеристику виробничого приміщення і проводяться в ньому технологічних процесів. Слід зазначити всі види виділень (вологи, шкідливих речовин, надлишку тепла), характер їх впливу на людину, нормовані гранично допустимі концентрації шкідливих речовин і параметри мікроклімату в приміщенні, де здійснюється виробничий процес.
Вологовиділення
Волога виділяється в результаті випаровування з вільної поверхні води і вологих поверхонь матеріалів та шкіри, в результаті дихання людей, а також хімічних реакцій, роботи устаткування і т.д. Кількість вологи, що виділяється людьми (див. табл. 1), г/год, визначається за формулою:
W = n/w,
де n - число людей; w - кількість вологи, виділене однією людиною, г/ч.
Таблиця 1. Кількість тепла і вологи, що виділяється людиною.
Характер виконуваної роботи
Тепло, Вт
Волога, г/ч
повне
явне
при 10 ° С
при 35 ° С
при 10 ° С
при 35 ° С
при 10 ° С
при 35 ° С
Розумова
160
93
140
16
30
115
Фізична
Легка
180
145
150
8
40
200
Середня
215
195
165
8
70
280
Важка
290
290
195
16
135
415
Кількість вологи, що випаровується з відкритою поверхні не киплячої води, кг/год, визначається за формулою:
де - коефіцієнт, що залежить від температури поверхні випаровування (табл. 2); - швидкість руху повітря над поверхнею випаровування, м/с.;, - тиск водяної пари, відповідно, при температурі поверхні випаровування і повному насиченні і в навколишньому повітрі, кПа; - площа поверхні випаровування,; - барометричний тиск, кПа.
Абліцов 2. Значення коефіцієнта
40
50
60
70
80
90
0,02
0,028
0,033
0,037
0,041
0,046
0,051
Для некіпящей води температура поверхні випаровування перебувати з таблиці 3 по середній температурі води
Таблиця 3. Температура поверхні випаровування води
, ° С
20
30
40
50
60
70
80
90
, ° С
18
28
37
45
51
58
69
82
Кількість вологи, випарується при кипінні води,, кг/год, залежить від кількості підводиться до води тепла і виду укриття води і може бути визначено за формулою:
де - досвідчений коефіцієнт, що враховує вид укриття:
для щільних укриттів без відсмоктування повітря -, при відсмоктування повітря -; - потужність теплового джерела випаровування, Вт; - прихована теплота випаровування, кДж/кг.
Орієнтовно інтенсивність випаровування може бути прийнята рівною кг в 1 годину з 1 поверхні.
Кількість водяної пари, що утворюються при хімічних реакція, в тому числі і при горінні речовин, визначається за досвідченим даними. При спалюванні 1 кг пального кількість утворилася вологи може бути визначене за таблицею 4.
Таблиця 4. Кількість вологи, що утворюється при згоранні 1 кг палива
Пальне речовина
0,61
Ацетилен
0,7
Бензин
1,4
Кількість випаровується вологи (кг/год) при застосуванні охолоджуючих емульсій при охолодженні металлорежущіхстанков визначається за формулою, де - потужність верстатів, кВт.
Вологовиділення від технологічного устаткування зазвичай приймаються за довідковими даними.
Газо-і пилевиделенія
У приміщенні можуть перебувати різні джерела виділень газів і пилу. Необхідно враховувати газовиділення з вільної поверхні рідин, при згоранні палива, через нещільність апаратури і трубопроводів, при різних технологічних операціях (фарбуванню, зварюванні, гальванізації, пайку, травлення, нанесенні фоторезисторів і т.д.). Пилевиделенія мають місце при механічній обробці матеріалів, їх очищення, полірування, дробленні, транспортування, зварювальних роботах та інших операціях. Місця пилоутворення, як правило, обладнуються місцевою вентиляцією.
Кількість двоокису вуглецю, що міститься в повітрі що видихається людиною, визначається по таблиці 5.
При наявності в приміщенні джерел інших шкідливих виділень кількість цих виділень в повітрі (гази, пари, пил та ін) підраховуються виходячи з особливостей технологічного процесу та обладнання.
Таблиця 5. Кількість двоокису вуглецю, що виділяється людиною.
Характер виконуваної роботи
Витрата
об'ємний, л/ч
масовий, г/ч
Розумова
23
45
Фізична
легка
25
50
середня
35
70
важка
45
90
Розрахунки виділень тепла
Тепловиділення від людей.
Тепловиділення людини залежать від важкості роботи, температури та швидкості руху навколишнього повітря. Кількість тепла, що виділяється однією людиною, наведено в таблиці 1. Вважається, що жінка виділяє 85%, а дитина 75% тепловиділення дорослого чоловіка.
У розрахунках використовується явне тепло, тобто тепло, що впливає на зміну температури в приміщенні.
Тепловиділення від сонячної радіації
Розрахунок тепла, що надходить в приміщення від сонячної радіації і, проводитися за наступними формулами:
для засклених поверхонь
для покриттів
де, - площі поверхні скління і покриття,;, - тепловиділення від сонячної радіації,, через поверхні засклення (з урахуванням орієнтації по сторонах світу) і через покриття (таблиці 6 і 7); - коефіцієнт врахування характеру скління (таблиця 8). < br />
Таблиця 6. Тепловиділення від сонячної радіації через скління,
Характер скління
При орієнтації скління за географічною широтою
С і С
В і З
СВ і С
35
45
55
65
35
45
55
65
35
45
55
65
35
45
55
65
Вікна з подвійним склінням з палітурками:
дерев'яними
128
145
145
170
100
128
145
170
145
145
170
170
75
75
75
75
металевими
165
185
185
120
128
165
185
210
185
185
200
210
95
95
95
95
Ліхтарі з подвійним вертикальним склінням з палітурками:
дерев'яними
140
170
170
175
115
145
175
175
170
170
185
185
87
87
87
80
металевими
150
185
185
200
128
165
200
200
185
185
210
210
100
100
100
95
Для засклених поверхонь, орієнтованих на північ, = 0
Таблиця 7. Тепловиділення від сонячної радіації через покриття,
Характер покриття
При географічній широті
35
45
55
65
Плоске безчердачное
24
21
17
14
з горищем
6
6
6
6
Сонячну радіацію слід враховувати при зовнішній температурі від 10 ° С і вище.
Таблиця 8. Значення коефіцієнта
Характер скління, його стан
Подвійне скління в одній рамі
1,15
Одинарне засклення
1,45
Звичайне забруднення
0,8
Сильне забруднення
0,7
Забелка вікон
0,6
Остекление з матовими склом
0,7
Зовнішнє екранування вікон
0,25
За величину скління приймається велика величина, отримана при розрахунку двох варіантів:
тепловиділення через скління в одній стіні в сумі з тепловиділенням через покриття і ліхтарі;
тепловиділення через скління в двох взаємно перпендикулярних стінах з коефіцієнтом 0,7 у сумі з тепловиділенням через покриття і ліхтарі.
Тепловиділення від електродвигунів
Розрахунок тепловиділення від електродвигунів, Вт, вироблятися за формулою:
де - сумарна номінальна потужність електродвигунів, кВт; - коефіцієнт, що враховує використання настановної потужності двигунів, їх завантаження за потужністю, одночасність їх роботи, частку переходу механічної енергії в тепловою.
Наближення для електродвигунів, що працюють з пристроями без примусового рідинного охолодження; для приводів верстатів з використанням емульсії; для двигунів, що приводять пристрої з місцевими відсмоктувачами,.
Тепловиділення від печей
Розрахунок тепловиділення від печей, Вт, проводитися за наступними формулами:
для печей, що працюють на паливі:
Щоб електричних печей
де - витрата палива, кг/год;, - коефіцієнти, що враховують частку тепла, що надходить в приміщення (див. таблицю 9); - теплова здатність палива, кДж/кг (таблиця 10); - коефіцієнт неповноти згоряння палива, що приймається рівним; -- сумарна потужність електропечей, кВт.
Таблиця 9. Значення коефіцієнтів і
Вид обладнання, технологічних процесів
Частка тепла, що надходить в приміщення
при обігріві обладнання паливом,
при обігріві обладнання електрикою,
Індукційні печі плавки ємністю кг
Електродугової печі плавки ємністю кг
Тигельні газові печі
Таблиця 10. Теплотворна здатність,
Паливо
Бутан
12250
Пропан
91340
Ацетилен
47770
Природний газ
35620
Мазут
38970
Умовне тверде паливо
29330
Кам'яне вугілля
29330
Кокс
21780
Тепловиділення від джерел штучного освітлення
Розрахунок тепловиділення від джерел штучного освітлення, Вт, вироблятися за формулою:
,
де - сумарна потужність джерел освітлення, кВт; - коефіцієнт теплових втрат (для ламп розжарювання, для люмінесцентних ламп).
Для розрахунку тепловиділень від радіотехнічних установок і пристроїв обчислювальної техніки використовується аналогічна формула, в якій для радіотехнічних пристроїв і для пристроїв обчислювальної техніки.
Визначення потрібного повітрообміну
Необхідний витрата повітря визначається шкідливими факторами, що викликають відхилення параметрів повітряного середовища в робочій зоні від нормованих (надходження шкідливих речовин, вологи, надлишків тепла).
Потрібних повітрообмін під час вступу шкідливих речовин у повітря робочої зони
У приміщення, забруднених шкідливими парами, газами або пилом, кількість повітря,/ч, необхідного для розбавлення концентрації шкідливих речовин до допустимих, розраховують за формулою:
де - кількість шкідливих речовин, що виділяються в приміщенні за 1 годину, мг/год;, - концентрація шкідливих речовин в припливно і видаляти повітря,.
Концентрація приймається рівною гранично допустимої для даного шкідливої речовини.
При одночасному виділенні в повітря робочої зони декількох шкідливих речовин, що не володіють односпрямованим дією, потрібних повітрообмін слід приймати по тому шкідливої речовини, до якого потрібно подача чистого повітря в найбільшій кількості.
У тих випадках, коли відбувається одночасне виділення декількох шкідливих речовин однонаправленої дії, розрахунок загальнообмінної вентиляції виконується шляхом підсумовування кількості повітря, необхідного для розведення кожного речовини до його гранично допустимої концентрації.
Обмін повітря, що забезпечує видалення надлишків тепла
У приміщення із значними тепловиділеннями обсяг припливного повітря, необхідного для поглинання надлишків тепла,, ч, розраховують за формулою:
де - теплоізбиткі, Вт; - масова питома теплоємність повітря (); - щільність припливного повітря ();, - температура видаляється і припливного повітря ° С.
Температури припливного повітря приймаються за СНиП-П-33-75 для холодної і теплої пори року. Температура повітря, що видаляється визначається за формулою:
де - температура в робочій зоні за ГОСТ 12.1.005-76; - наростання температури на кожний 1 м висоти, ° С/м; - висота приміщення, м.
Величина залежно від тепловиділення ° С/м.
Визначення потрібного повітрообміну при наявність надлишків вологи
Розрахунок витрати повітря,/ч, ведеться за формулою:
де - кількість водяної пари, що виділяється в приміщенні, в/ч;, - вологовміст витяжного (приймається рівним гранично допустимого) і припливного повітря, г/кг, визначається по температурі і відносній вологості повітря з діаграми; - щільність припливного повітря,.
При одночасному виділення шкідливих речовин, тепла і вологи порівнюються відповідний повітрообмін, потрібні для їх видалення, і вибирається з них наібольшій.Расчет пристроїв місцевої вентиляції, що встановлюються на робочих місцях
Повітряне душірованіе
Повітряне душірованіе слід застосовувати, коли на працюючого впливає промениста теплота з інтенсивністю 350 Вт/і більше.
Норми температури ° С, і швидкостей, м/с, повітряного душірованія для робіт середньої тяжкості наведені в табл.12, отримані дані для всіх категорій робіт дані в Санітарних нормах проектування промислових підприємств СН 245-71 та ГОСТ 121.005-76 "Повітря робочої зони ".
Таблиця 12 Норми температури і швидкостей руху повітря при повітряному душірованіі для категорії робіт середньої важкості
Теплове
Період року
опромінення
Теплий (температура зовнішнього повітря +10 ° С і вище)
Холодний і перехідний (температура зовнішнього повітря нижче 10 ° С)
, ° С
, М/с
, ° С
, М/с
350 ... 700
21 ... 23
0,7 ... 1,5
21 ... 22
0,7 ... 1,0
700 ... 1400
20 ... 23
1,5 ... 2,0
20 ... 21
1,0 ... 1,5
1400 ... 2100
19 ... 21
1,5 ... 2,5
19 ... 20
1,5 ... 2,0
2100 ... 2800
18 ... 21
2,0 ... 3,5
19 ... 21
2,0 ... 2,5
більше 28000
18 ... 190
3,0 ... 3,5
19 ... 21
2,0 ... 25
Душірующій повітря подається на робоче місце припливними патрубками. Патрубки необхідно встановлювати на такій висоті, щоб вони створювали гарний обдування припливним повітрям верхньої частини тулуба людини і не перешкоджали нормальну експлуатацію обладнання.
На робоче місце повітря може подаватися або горизонтально, або зверху по кутом 45 °. Відстань від вихідного патрубка до робітника, що обслуговує установку, повинно бути не менше 1 метра. Розрахунок душірующего патрубка ведеться але наступною схемою:
Спочатку визначається відношення різниці температур:
,
де, і - температура в робочій зоні, нормована температура повітря на робочому місці і температура повітря на виході з душірующего патрубка.
При для досягнення досить адіабатні охолодження повітря, при потрібно штучне охолодження.
У завдання розрахунку повітряного душа входить визначення необхідної швидкості повітря на виході з патрубка та площі вихідного перетину патрубка.
При значення визначається за формулою:
,
де - відстань від душірующего патрубка до робочого місця, м; - досвідчений коефіцієнт, що характеризують зміна температури по здійсню струн (для патрубків типу ППД)
При в межах від до розрахунок веде за формулою:
.
Швидкість повітря на виході з патрубка (м/с), визначається як:
,
де - швидкість вітру на робочому місці (нормована) м/с. За значенням і визначається витрата повітря через патрубок:
.
Повітряний зонт
Повітряний зонт являє собою металевий ковпак, розташований над джерелом шкідливих виділень. Перетин всмоктуючого отвори ковпака повинна мати форму, геометрично подібну горизонтальної проекції дзеркала шкідливих виділень.
Розмір кожної зі сторін всмоктуючого перетину ковпака визначається за формулою:
,
де - розмір сторони (або діаметра) дзеркала виділень шкідливих речовин, м; - відстань від поверхні джерела виділення до приймальні отвори ковпака, м. Мінімальне значення визначається зручністю роботи при конкретному технологічному процесі.
Для рівномірності всмоктування кут розкриття ковпака слід приймати не менше 60 °.
Обсяг повітря, що видаляється, ч, визначає?? ся за формулою:
,
де - площа приймального отвору ковпака;
- Середня швидкість вітру в приймальному отворі парасольки, м/с (дані про значення наведені в таблиці 13).
Таблиця 13. Рекомендовані значення середніх швидкостей повітря в прийомних отворах витяжних парасольок.
Кількість відкритих сторін парасольки
4
3
2
1
Швидкість повітря, м/с
Часто парасолі встановлюють у завантажувальних отворів печей. У цьому випадку розмір парасольки у завантажувального отвору печі повинен відповідати розмірам виривалося вільної струменя з урахуванням її викривлення під дією гравітаційних сил.
Виліт парасольки розраховують за формулою:
,
де - висота завантажувального отвору печі м.
Ширину парасольки необхідно приймати на м більше ширини завантажувального отвору. Парасолька необхідно встановлювати на рівні верхнього краю вікна. Для парасольок, розташованих над нагрітими поверхнями, об'єм повітря в теплій струмені, що піднімається над джерелом, дорівнює:
,
де - кількість тепла, що видаляє за рахунок конвекції, Вт;-горизонтальна проекція джерела тепловиділення,; - відстань від площини тепловиділення до приймальні отвори парасольки, м.
Витяжні шафи
Витяжні шафи створюють укриття джерела шкідливих виділень з усіх боків. Для спостереження за роботою в шафі є робочі отвори, що закриваються рухомими шторками. Витяжні шафи з механічною тягою влаштовують з верхнім відсмоктуванням, з нижнім відсмоктуванням і комбіновані.
Обсяг відсмоктується з шафи повітря розраховується за формулою:
,
де - площа робочих прорізів шафи; - середня швидкість повітря в робочих отворах шафи, м/с.
Рекомендовані значення в залежності від характеру робіт наведені в таблиці 14
Таблиця 14. Рекомендовані значення
Характер технологічного процесу
Середня швидкість руху повітря в робочому отворі витяжної шафи, м/с
Обезжирення дрібних деталей
Лудіння
Розчинення кислот, лугів, солей:
холодні розчини
нагріті розчини
Кадміювання ціанисті або сріблення
Свінцованіе
Травлення
азотною кислотою
соляною кислотою
Хромування
Цинкування ціанисті
Пайка свинцем або третніком
Лабораторні роботи
При наявності в шафі теплового джерела (печі, пальники), обсяг повітря, що видаляється, ч, визначається за формулою:
,
де - висота робочих прорізів шафи, ч; - кількість тепла, що виділяється всередині шафи, Вт.
Пиловідводним панелі
Пиловідводним панелі застосовуються для видалення шкідливих виділень, захоплюємося конвективними потоками, в тому числі, коли зона шкідливих виділень відносно велика і більш повне укриття організувати важко. Пиловідводним панелі слід застосовувати при зварюванні, пайку, видувка скла, при видаленні нагрітих газів і пилу.
Витрата повітря через панель,, ч, обчислюється за формулою:
,
де - коефіцієнт, що залежить від конструкції панелі і її розташування відносно джерел тепла; - конвективна складова джерела тепла, Вт; - відстань від верху площині до центру всмоктуючих отворів панелі, м.; - ширина джерела тепла, м.
Коефіцієнт приймається рівним для панелей:
тип 1 (односторонняя панель)
тип 2 (панель з екраном)
Бортові відсмоктування
Бортовий відсмоктування є основним місцевим відсмоктуванням від ванн у гальванічних та травильних цехах та дільницях. В даний час поширення набули бортові відсмоктування звичайні і перекинуті, кожен з яких може бути активований піддуванням повітря (відсмоктування з передувкой). Бортові відсмоктування мають у своєму розпорядженні з одного боку ванни (однобортні відсмоктування) або з двох її сторін (двобортні відсмоктування).
Опис програм
Розроблена програма призначена для моделювання місцевої вентиляції. Програма має простий і інтуїтивно зрозумілий інтерфейс і призначена для виконання в середовищі Windows 9x.
Для проведення розрахунків вибрати один з п'яти типів розрахунку і натиснути кнопку "Далі". Потім необхідно ввести початкове значення досліджуваного діапазону, кількість обчислень і крок обчислень і також натиснути кнопку "Далі".
Після проведення розрахунків з'явитися найпростіший графік і, натиснувши на кнопку "Готово", можна зберегти отримані результати розрахунку.
Кнопка "Назад" служить для повернення в попередній стан програми та завдання нових початкових величин або вибору нового типу розрахунку.
За результатами дослідження роботи програми з моделлю повітряного парасольки (горизонтальна проекція джерела тепловиділень 0,75 кв.м., відстань до площини тепловиділення 1 м.) на діапазоні вхідних значень (кількості тепла, що виділяється під повітряним парасолькою, Вт) від 10 до 100 Вт з кроком в 10 Вт, побудований графік залежності (Графік 1)
Графік 1
Залежність обсягу видаляється повітряним парасолькою повітря від кількості тепла, що виділяється нагрітими поверхнями під парасолькою
За результатами дослідження роботи програми з моделлю витяжної шафи (усередині шафи виконуються лабораторні роботи, швидкість повітря 0,4 м/с) на діапазоні вхідних значень (площа робочих прорізів шафи) від 0,1 до 1 з кроком 0,1, побудований графік залежності (Графік 2)
Графік 2
Залежність обсягу повітря, що видаляється від площі робочих прорізів витяжної шафи
За результатами дослідження роботи програми з моделлю витяжної шафи (висота робочих прорізів шафи 1м.; Площа робочих прорізів шафи) на діапазоні вхідних значень (кількості тепла, що виділяється всередині шафи) від 10 до 100 Вт з кроком 10 Вт, побудований графік залежності (Графік 3 )
Графік 3.
Графік залежності об'єму повітря, що видаляється від обсягу виділяється всередині шафи тепла
