Лабораторный стенд для исследования микроклимата.

Министерство образования Российской Федерации

Костромской государственный технологический университет

Кафедра промышленной экологии и безопасности

 

Лабораторная работа БЖ-6

 

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

 

Кострома, 2004

 

 

 

УДК 658 (382)

 

 

Казанаклий М.А., Лебедева Т.В. Исследование метеорологических условий и теплового излучения. Лабораторная работа. Кострома, КГТУ, 2004 – 19с.

 

 

Лабораторная работа «Исследование метеорологических условий и теплового излучения» соответствует учебным планам по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех специальностей и факультетов.

 

 

Рецензенты: кафедра ПЭиБ; доцент, к.т.н. Бойко С.В.

Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом "____"_________ 2004 г.

 

ãКостромской государственный технологический университет

ИНСТУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА

 

 

Общие требования безопасности.

В лабораторной работе используются электрические приборы и устройства, питающиеся от сети 220 В (психрометр, кондиционер, нагревательные элементы). Опасными зонами могут быть места присоединения их к источнику электроэнергии, поврежденные электрические провода, а также зона перемещения цепных завес.

При выполнении лабораторной работы соблюдать тишину, не отвлекаться на посторонние дела, а при обнаружении каких-либо неисправностей срочно приостановить работу и сообщить преподавателю или лаборанту.

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и изучившие данные требования.

 

 

Требования безопасности перед началом работы.

Убедиться в отсутствии посторонних предметов на рабочем месте, в исправности всех приборов и устройств путем внешнего осмотра и пробных пусков.

 

Требования безопасности во время работы.

Готовить психрометр к работе следует при выключенном электропитании.

При подготовке кататермометра во избежание разрыва капилляра в верхней части не допускается его заполнение рабочей жидкостью более чем на одну четверть.

Изменять число цепных завес на установке по изучению тепловой радиации следует только при выключенном нагревательном элементе.

Следует оберегать приборы от механических повреждений.

 

Требования безопасности в аварийных ситуациях.

 

Электрическое оборудование отключить в следующих случаях:

- при попадании человека под напряжение;

- при появлении дыма, огня или специфического запаха, возникающего при нагревании изоляции;

- при возникновении опасной ситуации на других лабораторных стендах.

 

При ожогах сделать пострадавшему стерильную повязку и направить в медпункт. При поражении человека электрическим током освободить его от действия тока и в зависимости от состояния оказать первую помощь. При эвакуации соблюдать спокойствие и действовать быстро, но без паники.

 

Требования безопасности по окончании работы.

 

Отключить все электроприборы от сети:

-штепсель кондиционера;

-штепсель питания подогрева кататермометра и вентилятора психрометра;

- штепсель установки по изучению теплового излучения.

Привести в порядок рабочее место, известить преподавателя или зав. лабораторий обо всех неисправностях, обнаруженных во время работы.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Цель лабораторной работы заключается в ознакомлении студентовс приборами по измерению параметров микроклимата: оценке его комфортности; измерении интенсивности теплового излучения; оценке эффективности тепловых завес и экранов.

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

 

3.1. Изучение требований безопасности;

3.2. Изучение методических указаний по выполнению данной лабораторной работы;

3.3. Подготовка приборов к измерению;

3.4. Измерение параметров метеоусловий согласно указанному в данной методике порядку с занесением результатов измерений в таблицы отчета;

3.5. Обработка экспериментальных данных и сравнение их с соответствующими нормами;

3.6. Разработка предложений, выводы по работе.

 

4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ.

 

4.1. Измерение температуры.

Для измерения температуры воздуха на практике могут быть использованы газовые, жидкостные, термоэлектрические и др. термометры.

Жидкостные термометры применяются для измерения температуры в диапазоне от -200 до 750 °С. Жидкостный термометр представляет собой прозрачный стеклянный резервуар с припаянным к нему капилляром. Шкала в °С наносится на пластинку, жестко соединенную с ним. В зависимости от диапазона измерений термометры заполняют пентаном (от- 200 до 20 °С), этиловым спиртом (от - 30 до 70 °С), керосином (от -20 до 300 °С), ртутью (от - 35 до 750 °C) и др. Наиболее распространенные ртутные термометры.

Для измерения температуры в производственных помещениях пользуются сухим термометром психрометра.

4.2. Измерение относительной влажности.

Относительная влажность воздуха измеряется психрометром, гигрометром или гигрографом, еслитребуется регистрация этого параметра.

Психрометр состоят из двух термометров - сухого и смоченного. Сухой термометр показывает температуру воздуха, а смоченный, теплоприемник которого обмотан влажным батистом, - его собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения, происходящего с поверхности его резервуара.

По показаниям сухого и смоченного термометров с помощью психрометрической таблицы или графика, рассчитанных по психрометрической формуле, определяют упругость водяного пара или относительную влажность в процентах.

Для измерения относительной влажности воздуха в производственных помещениях чаще пользуются психрометром Августа. Он состоит из двух обыкновенных ртутных термометров. Ртутный шарик (теплоприемник) одного из термометров обернут батистом, погруженным в резервуар с дистиллированной водой (это смоченный термометр).

Для более точных измеренийпользуются психрометром Асмана (аспирационным).

 

Рис. 4.1. Аспирационный психрометр

 

В аспирационном психрометре (рис. 4.1) термометры укреплены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового воздействия прямых солнечных лучей, и обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2 м/с. В аспирационном психрометре батист смачивается специальной пипеткой. Аспирационный психрометр используется для измерения относительной влажности при положительных и отрицательных температурах до -10 °С. При температурах ниже -10°С используется волосяной гигрометр.

4.3. Измерение скорости движения воздуха.

Для измерения скорости движении воздуха используются анемометры, термоанемометры, кататермометры и др. приборы.

В производственной практике применяется 2 типа анемометров - крыльчатый и чашечный. Крыльчатый анемометр пригоден для измерения скоростей от 0,5 до 5 м/с, а чашечный - от I до 20 м/с.

Приемной частью анемометра является многолопастная крыльчатка или
крестовина с полушариями, легко вращающаяся под действием струи движущегося потока воздуха. С помощью механической передачи вращение крыльчатки передается стрелкам, движущимся по циферблату. Деления циферблата характеризуют длину пути, пройденного потоком воздуха. Поэтому для определения скорости движения воздуха необходимо учитывать и время по секундомеру. Действительная скорость движения воздуха определяется по графикам, прилагаемым к каждому прибору или с помощью цифрового индикатора.

Для более точных измерений скоростей воздушных потоков (а иногда и их направления) применяется термоанемометры.

Термоанемометр – это прибор для измерения скорости потока воздуха (или жидкости) от 0,1 м/с и выше, принцип действия которого основан на зависимости между скоростью потока и теплоотдачей металлической нити, помещённой в поток воздуха и нагреваемой электрическим током. Эта нить (плечо измерительного моста) является чувствительным элементом прибора. Шкала прибора отградуирована в м/с.

Для измерения малых скоростей движения воздуха, что является характерным для производственных помещений (от 0,02 до 0,5 м/с), применяют кататермометры. Их действие основано на измерении скорости охлаждения прибора в зависимости от скорости движения воздуха, омывающего прибор.

Кататермометр (рис. 4.2.) представляет собой спиртовой термометр со шкалой от 33 до 40 °С. Каждый кататермометр имеет свой фактор (указан на обратной стороне), измеряемый в ккал / см².

Фактор кататермометра_; показывает, какое количество тепла в милликалориях выделяется с 1 см² поверхности кататермометра при охлаждении его с 38 ° до 35 °С, или с 40 до 33 °С и др.

Для определения скорости движения воздуха производят вычисления по формулам или пользуются специальными таблицами.

4.4. Измерение интенсивности теплового излучения. Для измерения интенсивности теплового излучения пользуются радиометром, актинометром. Актинометр (рис. 4.З) состоит из гальванометра и приемника (батареи термопар: медь - константан), которые смонтированы в общем корпусе. Гальванометр отградуирован в кал/см² мин.

При воздействии тепловой радиации на приемник в нем возникает ЭДС, пропорциональная величине излучения.

 

Рис. 4.2. Кататермометр

 

Рис. 4.3. Актинометр

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА.

 

Стенд представляет собой специальный стол, на котором установлен кондиционер, источник теплового излучения и размещены приборы для измерения параметров микроклимата и интенсивности теплового изучения, рис. 5.1.

Все электрические приборы подключаются к сети с помощью индивидуального провода со штепселем.

 

Рис. 5.1. Рисунок лабораторного стенда

 

6. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА.

 

6.1.В ходе выполнения лабораторной работы необходимо провести два эксперимента (или больше):

· 1 опыт проводится в режиме «Кондиционер выключен»;

· 2 опыт проводится в режиме «Кондиционирование» или «Вентилирование».

Количество опытов и режим работы кондиционера задаются преподавателем.

6.2. Перед тем как приступить к измерению параметров микроклимата, приборы необходимо подготовить к работе.

Подогрев кататермометра осуществляется путем включения нагревательного элемента тумблером. Для этого тумблер необходимо поднять в положение «включено» и удерживать его до тех пор, пока спирт не заполнит ¼ верхнего расширенного капилляра.

Тумблер заведомо не зафиксирован во избежание перегрева кататермометра.

Пока нагревается кататермометр, необходимо подготовить к работе психрометр. Для этого в пипетку (лучше в специальную) набирают дистиллированную воду и, заводя ее снизу в защитную трубку психрометра, смачивают ткань, закрепленную на теплоприемнике левого термометра. После этого прибор необходимо включить в сеть.

6.3. Затем одновременно ведется наблюдение за кататермометром и психрометром.

Как только спирт в капилляре спустится до уровня 38 ^оС, включают секундомер и снимают показания сухого и смоченного термометров.

Секундомер останавливают, когда спирт в капилляре опустится до уровня 35⁰С. Одновременно снимают показания термометров.

По данным замеров, снятых с термометров, определяют среднюю температуру:

 

t_c =(t₁+t₂) / 2, ^оС,

 

где,

t₁ – температура по сухому или смоченному термометрам в начале опыта, т.е. при включении секундомера;

t₂ – температура по сухому или смоченному термометрам в конце опыта, т.е. при выключении секундомера.

Время охлаждения кататермометра и среднюю температуру заносят в таблицу 1 бланка отчета. Опыт повторяется при работе кондиционера или вентилятора.

6.4. Влажность воздуха определяют с помощью психрометрического графика (рис. 6.1.), на котором по горизонтальной шкале отмечены значения температуры (как для сухого, так и для смоченного термометров) (в ^оС), а по вертикальной – значения относительной влажности (в %). Относительную влажность воздуха определяют в следующем порядке: по вертикальным линиями отмечают показания сухого термометра, а по наклонным - показания смоченного термометра. На пересечении этих линий получают значение относительной влажности, которые заносят в таблицу 1 бланка отчета.

6.5.Скорость движения воздуха определяют, используя время охлаждения кататермометра, среднюю температуру сухого термометра и табл. 7.1.

 

 

Определение скорости движения воздуха.

Таблица 7.1.

К/Dt	V, м/с	К/Dt	V, м/с	К/Dt	V, м/с
0,33	0,048	0,51	0,48	0,69	1,35
0,34	0,062	0,52	0,52	0,70	1,39
0,35	0,077	0,53	0,57	0,71	1,43
0,36	0,09	0,54	0,62	0,72	1,48
0,37	0,11	0,55	0,68	0,73	1,52
0,38	0,12	0,56	0,73	0,74	1,57
0,39	0,14	0,57	0,80	0,75	1,60
0,40	0,16	0,58	0,88	0,76	1,65
0,41	0,18	0,59	0,97	0,77	1,70
0,42	0,20	0,60	1,00	0,78	1,75
0,43	0,22	0,61	1,03	0,79	1,79
0,44	0,25	0,62	1,07	0,80	1,84
0,45	0,27	0,63	1,11	0,81	1,89
0,46	0,30	0,64	1,15	0,82	1,84
0,47	0,33	0,65	1,19	0,83	1,98
0,48	0,36	0,66	1,22	0,84	2,03
0,49	0,40	0,67	1,27
0,50	0,44	0,68	1,31

 

 

Пример:

Допустим, что время охлаждения_; кататермометра t = 65 сек,

средняя температура по сухому термометру tс = 22,9 °С,

тогда Dt = 36,5-22,9 = 13,6 °С (где, 36,5 °С - температура тела человека).

Фактор кататермометра в нашем случае = 555 мкал/см, (смотри на оборотной стороне прибора), тогда комфортность

K = 555/65 = 8,5

По отношению К/Dt = 8,5/13,6 = 0.6 в табл. 7.1. находим значение скорости движения воздуха 1м/с.

Значение полученных скоростей движения воздуха записывают в таблицу 1 бланка отчета.

6.6. По данным, полученным в результате измерений и обработки (температура, относительная влажность, скорость движения воздуха), определяются категории тяжести работ (по ГОСТ 12. 1.005 – 88, см. таблицу на стенде), для которых фактические параметры микроклимата являются:

а) оптимальными,

б) допустимыми

в тёплое и холодное время года.

Если фактические параметры микроклимата не соответствуют ни одной категории работ, предлагаются мероприятия по нормализации микроклимата.