Задачі до контрольної роботи та вказівки до їх рішення

Задача 1. Робоче місце, де періодично виконуються технологічні операції тривалістю до 20 хвилин, віддалене від стінки печі площею F, м² на відстань l, м. Оцінити відповідність інтенсивності теплового випромінення на робочому місці припустимому рівню за ГОСТ 12.1.005-88. Матеріал кладки, її товщина S, мм і температура внутрішньої поверхні t_в, ⁰С, температура оточуючого повітря та обладнання t₀, ⁰С наведені в табл. 1

Таблиця 1- Вихідні дані до задачі 1

№№ вар.	Матеріал кладки	F, м2	l, м	S, мм	tв, 0С	t0, 0С
	Шамот	3,5
	Динас	1,5
	Піношамот		4,5
	Червона цегла	6,5
	Шамот	8,8
	Динас		1,5
	Піношамот	1,5
	Червона цегла
	Шамот
	Динас

Вказівки до рішення

Інтенсивність теплового випромінення на робочому місці наближено можна визначити за формулами:

 

- при l £ F , Вт/м²; (3.1.1)

 

- при l > F , Вт/м² (3.1.2)

де Т₃ – абсолютна температура зовнішньої поверхні стінки печі, К, яку знаходять за методом ітерацій. Спочатку приймають t₃ = Т₃ –273 = t₀, ⁰С, коефіцієнт тепловіддачі від стінки в оточуюче середовище a₃ = 15¸20 Вт/(м²*К) та знаходять:

- середню температуру кладки: , ⁰С;

- коефіцієнт теплопровідності матеріалу кладки l, Вт/(м*К) при цій температурі за відповідною формулою додатку 2;

 

- тепловий потік крізь кладку: , Вт/м².

 

Потім уточнюють величини t₃ та a₃:

 

, ⁰С; , Вт/(м²*К), (3.1.3)

 

де С₀ = 5,67 Вт/(м²*К⁴) – коефіцієнт випромінення абсолютно чорного тіла;

e₃ – ступінь чорноти поверхні кладки (додаток 2);

Т₀ =t₀ + 273 – абсолютна температура оточуючого середовища, К.

Ці значення t₃ та a₃ використовують для уточнення t, l, q за наведеними формулами. Аналогічно виконують переуточнення t₃, a₃, t, l, q у другому та наступних наближеннях. Якщо значення t ₃, що отримано у попередньому та наступному наближенні, відмінні не більш, ніж на 5⁰С, уточнення t ₃ припиняють і приймають у якості розрахункової величину, яка отримана в останньому наближенні.

Припустимий рівень теплового випромінення знаходять з додатку 3 у залежності від тривалості роботи, що треба виконувати на робочому місці.

 

Задача 2. Визначити максимальну тривалість неперервного виконання технологічних операцій робітником на відстані l,м від нагрітої до температури t3, 0С поверхні обладнання площею F,м2. Який сумарний час на протязі години він може працювати на цьому місці?

 

Таблиця 2- Вихідні дані до задачі 2

№№ вар.	F, м2	l, м	t3, 0С
	2,2	2,5
	1,5
		3,2
	1,5	1,6
	8,8
		1,5
	1,5

 

Вказівки до рішення

 

Інтенсивність теплового випромінення на робочому місці визначають як:

 

, Вт/м² при l £ F (3.2.1)

 

або , Вт/м² при l > F, (3.2.2)

де Т₃ – абсолютна температура поверхні обладнання, К.

За величиною q інтерполяцією даних додатку 3 знаходять величини t₁ і t_S.

 

Задача 3. У скільки разів буде зніжено інтенсивність теплового випромінення на робочому місці, якщо зовнішню поверхню кладки печі площею F, м² з температурою t₃, ⁰С екранувати металевим листом? Відстань від екрана до робочого місця l, м; зазор між екраном та кладкою l₃ = 200мм. Матеріал кладки та екрана наведений в табл. 3; температура оточуючого повітря і конструкцій t₀ = 30⁰С.

 

Таблиця 3- Вихідні дані до задачі 3

№№ вар.	F, м2	l, м	t3, 0С	Матеріал
Кладки	Екрана
	2,2	2,5		Шамот	Алюміній полірований
	1,5			Динас	Алюміній шорсткий
		3,2		Червона цегла	Жесть біла стара
	1,5	1,6		Піношамот	Сталь листова шліфована
	8,8			Шамот	Сталь окислена шорстка
		1,5		Динас	Алюміній дуже окислений
	1,5			Червона цегла	Залізо оцинковане блискуче
				Піношамот	Алюміній полірований
				Шамот	Алюміній шорский
				Динас	Жерсть біла стара

Вказівки до рішення

Інтенсивність теплового випромінення на робочому місці при відсутності екрана та при його установці можна визначити за формулами:

 

,Вт/м² при l_р £ F (3.3.1)

 

або ,Вт/м² при l_р > F, (3.3.2)

де l_р – відстань від робочого місця до поверхні, що випромінює, м; при відсутності екрана: l_р= l + l₃,м; при його установці: l_р= l,м;

Т_р – абсолютна температура поверхні, що випромінює, К; при відсутності екрана: Т _р= t₃ + 273,К; при його установці: Т _р= Т_е,К.

Абсолютну температуру екрана Т_е,К визначають за формулою:

 

, К, (3.3.3)

 

де - зведена ступінь чорноти системи “кладка – екран”;

 

Т₀ = t₀ +273 – абсолютна температура оточуючого середовища, К;

e_к, e_е – ступінь чорноти матеріалу кладки і екрана, які знаходять з додатків 2 і 4.

 

Задача 4. Стінка печі площею F,м² і товщиною S, мм виконана з шамотної цегли та віддалена на l, м від робочого місця. Визначити товщину шару теплоізоляції кладки з піношамоту для можливості періодичної роботи тривалістю до t₁, хвилин. Температура внутрішньої поверхні кладки t_B, ⁰С; оточуючого повітря і обладнання t₀ = 30⁰С.

 

Таблиця 4- Вихідні дані до задачі 4

№№ вар.	F, м2	l, м	S, мм	t1, хвилин	tв, 0С
		1,5
		2,5
		1,5
		1,5
		2,5
		1,5

Вказівки до рішення

Припустима температура поверхні, що випромінює, тобто зовнішньої поверхні шару теплоізоляції, визначають за формулою:

 

, ⁰С, (3.4.1)

 

де q – припустима інтенсивність теплового потоку на робочому місці, Вт/м², яку знаходять інтерполяцією за тривалістю одноразової дії випромінення t₁, хвилин з додатку 3.

Коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні теплоізоляції в оточуюче середовище:

 

, Вт/(м²*К), (3.4.2)

 

де С₀ = 5,67 Вт/(м²*К⁴) – коефіцієнт випромінення абсолютно чорного тіла;

e₃ – ступінь чорноти поверхні теплоізоляції (додаток 2);

Т₀,Т₃ – абсолютна температура оточуючого середовища і зовнішньої поверхні шару теплоізоляції, К.

Тепловий потік крізь стінку печі: q_ст = a₃(t₃ – t₀), Вт/м².

Необхідну товщину шару теплоізоляції знаходять за формулою:

 

,м, (3.4.3)

 

де l_і – коефіцієнт теплопровідності піношамоту, Вт/(м*К), який розраховують за відповідною формулою додатку 2 для його середньої температури: , ⁰С;

t_c – температура на межі робочого шару кладки (шамоту) і теплоізоляції, ⁰С, яку знаходять за методом ітерацій. Спочатку приймають температуру на межі шарів: , ⁰С; знаходять середню температуру шару шамоту: , ⁰С; коефіцієнт його теплопровідності при цій температурі l_ш за відповідною формулою додатку 2 і значення температури на межі шарів у другому наближенні: , ⁰С. За уточненим значенням t_c роблять перерахунок t_ш, l_ш та знову уточнюють t_c. Якщо різниця між отриманим у попередньому і наступному наближенні значеннями t_c не перевищує 5⁰С, пере уточнення припиняють і приймають величину t_c за останнім наближенням.

Задача 5. У виробничому приміщенні розмірами 20´10´4м з апаратів об^/ємом V₁ і V₂, м ³ за припустимих умов їх герметизації крізь нещільності відбувається виток газів відповідно А₁ і А₂. Тиск в апаратах становить Р₁ і Р₂, МПа; температура t₁ і t₂,⁰С. Визначити потрібний повітрообмін у приміщенні, якщо у припливному повітрі концентрація цих газів складає а,% від їх ГДК_рз.

 

Таблиця 5- Вихідні дані до задачі 5

№№ вар.	Газ	Р1, Мпа	Р2, Мпа	V1,м 3	V2,м 3	t1,0С.	t2,0С.	а,%
А1	А2
	SO2	H2S	0,1	0,2
	SO2	NO2	0,3	0,5
	SO2	HF	0,6	0,8
	HF	HCl	1,0	1,2
	Cl2	HCl	1,6	1,0
	SO2	SO3	0,6	1,6
	NH3	NO2	1,0	2,5
	SO3	NO2	2,0	3,0
	Cl2	NH3	4,0	6,0
	HF	SO3	0,5	1,0

 

Вказівки до рішення

Кількість газів, що точиться крізь нещільності апаратів, визначають за наближеною формулою Н. Н. Репіна:

 

, кг/годину; і = 1, 2,

 

де К_і - коефіцієнт, що враховує ступінь зношування обладнання; К_і = 1¸2;

V_і – об^/єм і – того апарата, м³;

М_і і Т_і – молекулярна маса газу або пари в і – тому апараті і їх абсолютна температура, К;

b_i – коефіцієнт, що залежить від тиску газу або пари в і – тому апараті і який визначають інтерполяцією з додатку 5.

Для комбінацій шкідливих речовин, що володіють ефектом сумарної дії на організм, повітрообмін у приміщенні повинен забезпечувати дотримання умови:

 

,

 

де С₁, С₂ – фактичні концентрації окремих шкідливих домішок у повітрі, мг/м³;

ГДК₁, ГДК₂ – їх гранично допустимі концентрації у робочій зоні приміщення, мг/м³, які наведені у додатку 6.

З урахуванням цієї умови і концентрації шкідливих речовин у припливному повітрі: , мг/м³; , мг/м³ з рівнянь матеріального балансу шкідливих компонентів:

 

, мг/с;

 

, мг/с визначають потрібний повітрообмін V, м³/с і коефіцієнт повітрообміну: , с^-1,

де V_пр – об^/єм приміщення, м³.

 

Задача 6. З технологічних агрегатів у робоче приміщення розмірами 40´15´10м виділяються речовини А₁ та А₂ у кількості V₁ і V₂, м ³/с з температурою t₁ i t₂, ⁰С при нормальному атмосферному тиску. Визначити потрібний коефіцієнт повітрообміну у приміщенні, якщо концентрація цих компонентів у припливному повітрі становить а, % від їх ГДК_рз.

 

Таблиця 6- Вихідні дані до задачі 6

№№ вар.	Газ або пара	V1,м3/c ´103	V2,м3/c ´103	T1,0С	T2,0С	а,%
А1	А2
	СО	SO2	0,1	0,1
	NH3	СО	0,2	0,2
	СО	HCl	0,15	0,2
	HF	СО	0,1	0,2
	CS2	H2S	0,2	0,1
	СО	SO3	0,3	0,1
	CS2	NO2	0,4	0,1
	СО	NO2	0,1	0,4
	CS2	HF	0,5	0,1
	HCl	CS2	0,1	0,5

 

Вказівки до рішення

При одночасному виділенні у повітря робочої зони приміщення декількох шкідливих речовин, що не володіють односпрямованою дією, кількість повітря при розрахунку загально обмінної вентиляції приймають за тою шкідливою речовиною, для якої потрібна подача найбільшого об^/єму повітря:

 

, м³/с; і = 1,2,

 

де G_i – кількість і – того шкідливого домішка, що виділяється до приміщення, мг/с. Значення G_i знаходять з рівняння стану:

 

, мг/с; і = 1,2;

 

Р _а – атмосферний тиск, що дорівнює 101325Па;

М_і – мольна маса і – того домішка, кг/кмоль;

R = 8314 Дж/(кг*кмоль) – універсальна газова стала;

Т_і – абсолютна температура і – того домішка,К;

ГДК_і – гранично допустима концентрація і – того шкідливого домішка у повітрі робочої зони приміщення, мг/м³, яка наведена у додатку 6;

С_іо – вміст і – того домішка у припливному повітрі: , мг/м³.

За потрібний коефіцієнт повітрообміну вибирають найбільше з отриманих значень:

, с^-1; і = 1, 2,

 

де V_пр – об^/єм приміщення, м³.

 

Задача 7. У робоче приміщення розмірами 40´15´10м з апаратів та газопроводів сумарним об^/ємом V_об, які працюють при тиску Р, Мпа і температурі t, ⁰С, точиться газ крізь нещільності за регламентних умов герметизації обладнання. Механічна вентиляція забезпечує коефіцієнт повітрообміну у приміщенні К, с^-1 при вмісті газу у припливному повітрі а,% від його ГДК_рз. Атмосферний тиск – нормальний; температура в приміщенні t_п = 20⁰С. Дайте оцінку відповідності ГОСТ 12.1.005-88 концентрації газу у робочій зоні приміщення. Через який час після аварійного відключення вентиляції у приміщенні концентрація газу буде перевищувати ГДК_рз і коли може утворитися вибухонебезпечна суміш газу з повітрям?

 

Таблиця 7- Вихідні дані до задачі 7

№№ вар.	Газ	Vоб,м3	Р, Мпа	t,0С	К,с-1	а,%
	СО		1,8		0,035
	H2S		2,8		0,05
	СО		4,7		0,04
	H2S		5,5		0,045
	СО				0,027
	H2S				0,057
	СО				0,045
	H2S				0,047
	СО		1,9		0,05
	H2S		3,4		0,047

 

Вказівки до рішення

Кількість газу, що точиться крізь нещільності обладнання G, кг/годину можна визначити за формулою Н.Н. Репіна (див. вказівки до рішення задачі 5).

Повітрообмін у приміщенні:

 

V = KV_пр, м³/с,

 

де V_пр – об^/єм приміщення, м³.

Концентрацію газу у повітрі робочої зони С, мг/м³ знаходять з рівняння матеріального балансу за цім компонентом:

 

, мг/с,

 

де - концентрація домішка у припливному повітрі, мг/м³

 

ГДК_рз – гранично допустима концентрація шкідливого домішка у повітрі робочої зони приміщення, мг/м³, яка наведена у додатку 6.

Отримане значення С порівнюють з ГДК_рз і роблять висновок щодо відповідності якості повітря робочої зони санітарним нормам.

Вміст газу у повітрі робочої зони при відключенні вентиляції через час t₁, с складе:

 

, мг/м³.

 

Час досягнення гранично допустимої концентрації t₁, с знаходять з умови: С₁ = ГДК_рз.

Оскільки у повітрі приміщення до відключення вентиляції знаходиться , кг газу, а після її відключення через час t₂, с його кількість зросте на , кг, то з рівняння стану об^/єм газу у приміщенні через час t₂, с становить:

 

, м³,

 

де Т_п – абсолютна температура повітря у приміщенні, К;

Р _а – атмосферний тиск (101325 Па);

R – універсальна газова стала; R = 8314Дж/(кмоль*К);

М – мольна маса газа, кг/кмоль.

Час досягнення вибухонебезпечної концентрації газу у повітрі t₂, с знаходять з умови:

 

,

 

де l _н – нижня межа спалахування газу у повітрі, % (додаток 7).

 

Задача 8.В результаті розгерметизації обладнання виник витік V, м3 газу, який змішався з повітрям у приміщенні розмірами 20´10´4м. Дайте оцінку вибухонебезпечності газоповітряної суміші, що утворилася у приміщенні.

 

Таблиця 8- Вихідні дані до задачі 8

№№ вар.	Склад газу, % об.	V, м3
СО	Н2	СН4	СО2	N2

Вказівки до рішення

Вибухонебезпечна суміш у приміщенні утворюється при дотриманні умови:

l_H^б < l < l_B^б,

де l – фактичний вміст газу у суміші з повітрям: 100%;

V_пр – об^/єм приміщення, м³;

l_H^б, l_B^б – нижня та верхня межі сполоху газу заданого складу у суміші з повітрям, %.

Межі сполоху газу з урахуванням наявності в ньому інертних (баластних) компонентів можна визначити за формулами:

 

,%; ,%,

 

де б – частка баластних домішок в газі: б = ;

l_H, l_В – межі сполоху суміші горючих компонентів газу, які розраховують за формулою Лє – Шательє:

 

, %; , %;

 

l_H(Н2), l_H(СО), l_H(СН4) та l_В(Н2), l_В(СО) , l_В(СН4) – нижня та верхня межі спалахування окремих горючих компонентів газу в суміші з повітрям, %, які наведені в додатку 7.

 

Задача 9. Визначити число вертикальних заземлювачів діаметром d, мм і довжиною l = 3м контурного заземлення у вигляді прямокутника а ´ в, м для установки потужністю N, кВ*А і з напругою U, В. Заземлювачі зариті у грунт з вологістю 10¸20% на глибину t₀, м та з^/єднані між собою сталевою стрічкою з перерізом h ´ x, мм.

 

Таблиця 9- Вихідні дані до задачі 9

№	Грунт	Клім. зона	D,м	а ´ в, м	T0, м	h ´ x,мм	N, кВ*А	U, В
	Глина	І	0,06	10´15	0,7	40´4
	Супісок	ІV	0,12	8´14	0,95	60´4,5
	Суглинок	III	0,08	9´16	0,5	50´3
	Чорнозем	IV	0,15	20´22	0,8	70´5
	Супісок	III	0,08	10´20	0,6	60´5
	Глина	I	0,05	6´9	0,75	45´6
	Чорнозем	III	0,12	16´20	0,9	40´4
	Чорнозем	IV	0,12	14´22	0,55	35´3,5
	Пісок	IV	0,15	20´40	0,65	60´6
	Суглинок	II	0,08	10´20	0,5	50´4

Вказівки до рішення

Орієнтовно кількість вертикальних заземлювачів n_в приймають як найближче ціле парне число до значення ; для цього n_в отримують відношення відстані між вертикальними заземлювачами до їх довжини: і з додатку 10 шляхом інтерполяції по n_в і К знаходять коефіцієнт екранування вертикальних заземлювачів h_в. Тут l _п – периметр заземлення: l _п = 2(а + в), м.

Уточнення числа вертикальних заземлювачів виконують за формулою: , яке також приймають найближчим парним.

Тут R_B – опір розтіканню струму для одного вертикального стрижневого заземлювача:

 

, Ом;

 

t – відстань від середини вертикального заземлювача до поверхні грунту:

 

, м;

 

r - питомий опір грунту за нормальної вологості, Ом*м, який знаходять з додатку 8;

y - коефіцієнт сезонності для заданої кліматичної зони при установці вертикального електрода (додаток 9);

R₃ – припустимий опір заземлення, Ом; при напрузі U < 1000B для установок з N< 100кВ*А R₃ £ 10 Ом; з N ³ 100кВ*А R₃ £ 4 Ом; при напрузі U ³ 1000B R₃ £ 0,5 Ом.

За уточненим n_в визначають К, h_в і знову n_в; таке переуточнення виконують до співпадіння числа n_в (цілого парного) у попередньому і наступному його розрахунку.

Вибрана кількість вертикальних заземлювачів n_в повинна забезпечувати фактичний опір системи, що не перевищує припустимого:

 

, Ом,

 

де R_C – опір розтіканню струму з^/єднувальної сталевої стрічки:

 

, Ом;

 

y ^/ - коефіцієнт сезонності для горизонтальної з^/єднувальної стрічки (додаток 9);

h_С – коефіцієнт екранування з^/єднувальної стрічки, що знаходять інтерполяцією з додатку 10 для вибраних n_B і К.

У разі R > R₃ кількість вертикальних заземлювачів збільшують на парне число (2, 4,...) та роблять повторний перерахунок.

 

Задача 10. Визначити об/ємну витрату води крізь порожнину металевого екрану з теплосприймаючою поверхнею F, м2 для захисту від теплового випромінення стінки печі, що має температуру tc, 0C. Температура поверхні екрана tе, 0C; води на вході та виході його tп і tк, 0C.

 

Таблиця 10- Вихідні дані до задачі 10

№№ вар.	Матеріал	F, м2	tc, 0C	tе, 0C	tп, 0C	tк, 0C
стінки	Екрана
	Шамот	Алюміній полірований
	Динас	Алюміній шорсткий	2,5
	Червона цегла	Жерсть біла стара
	Піношамот	Сталь листова шліфована
	Шамот	Сталь окислена шорстка
	Динас	Алюміній дуже окислений
	Червона цегла	Залізо оцинковане блискуче
	Піношамот	Алюміній полірований
	Шамот	Алюміній шорский
	Динас	Жерсть біла стара

 

Вказівки до рішення

Витрату води крізь металевий екран визначають за формулою:

 

, м³ /годину,

 

де q_e – інтенсивність теплового випромінення на екран від стінки печі:

 

, Вт/м²;

 

e - зведена ступінь чорноти системи “стінка печі – екран”:

 

;

 

e_с, e_е – ступінь чорноти матеріалу стінки печі і екрана (додатки 2, 4);

Т_с, Т_е – абсолютна температура стінки і екрана, К;

С, r– теплоємність та густина води; С = 4186 Дж/(кг*К); r = 1000 кг/м³.

 

Задача 11. Лабораторія НМетАУ довжиною l, м і шириною в, м має n вікон розміром в₁´h₁, м зі світлотехнічною характеристикою h = 10. Азимут вікон a, ⁰; вони не затінені протилежними спорудами; сонцезахисні пристрої та захисні сітки не встановлені; коефіцієнти втрат світла на матеріалі вікон, у віконній рамі та несучих конструкціях t₁ = 0,8; t₂ = 0,6; t₃ = 0,8. За рахунок відбиття світла від поверхні приміщення коефіцієнт природного освітлення підвищується у r разів. Дайте висновок щодо можливості виконання у приміщенні робіт з розмірами об^/єктів розпізнання d, мм при запасі природного освітлення 20%. Який розряд зорової роботи можна виконувати у цій лабораторії без додаткового освітлення і з об^/єктами яких розмірів?

 

Таблиця 11- Вихідні дані до задачі 11

№№ вар.	l, м	в, м	N	в 1´ h 1, м	D, мм	r	a, 0
	10,1	5,1		1,2´2	0,08	1,2
	12,2	6,3		1,2´2	0,1	1,3
	14,3	5,2		1,1´2,1	0,4	1,25
	10,0	6,0		1,25´2,1	0,7	1,22
	15,0	7,5		1,0´2	1,0	1,24
	11,4	7,2		1,15´2,1	1,5	1,26
	12,0	5,0		1,2´2	2,0	1,28
	12,5	6,0		1,12´2	0,09	1,32
	14,5	8,0		1,0´2,1	0,8	1,3
	10,5	8,0		1,16´2,1	0,3	1,27

 

Вказівки до рішення

У перевірочному розрахунку бічного природного освітлення визначають необхідну площу вікон у приміщенні та порівнюють її з фактичною. Необхідну сумарну площу вікон визначають за формулою:

 

, м²,

 

де S_п – площа підлоги; S_п = в*l, м²;

К₃ – коефіцієнт запасу освітлення; з урахуванням 20% - го запасу К₃ = 1,2;

К_зат – коефіцієнт, що враховує затінення вікон протилежними спорудами; при його відсутності К_зат = 1,0;

t – коефіцієнт світло пропускання вікон: t = t₁ t₂ t₃ t₄ t₅;

t₄, t₅ – коефіцієнти, що враховують втрати світла у сонцезахисних пристроях та захисних сітках; при їх відсутності t₄ = t₅ = 1,0;

е_н – нормоване значення коефіцієнта природного освітлення: е_н = е_н^ІІІmc;

е_н^ІІІ – КПО для ІІІ поясу світлового клімату, який приймають з урахуванням характеру зорової роботи (додаток 11);

m – коефіцієнт світлового клімату; більша частина України, у т.ч. м. Дніпропетровськ, розташовані у ІV поясі світлового клімату, де m = 0,9;

с – коефіцієнт сонячності клімату, який приймають у залежності від поясу світлового клімату і азимуту, тобто орієнтації світлових промів у зовнішніх стінах споруди по боках горизонту; для ІV поясу південніше 50⁰ північної широти при a = 135¸225⁰ с = 0,7; при a = 316¸45⁰ с = 0,95; для інших a с = 0,75.

Шляхом порівняння отриманого значення S_å з фактичною площею вікон S_в = n в ₁ h ₁, м² роблять висновок щодо достатності бічного природного освітлення або необхідності його доповнення у денний час штучним.

Розряд зорової роботи, яку фактично можна виконувати у приміщенні без додаткового освітлення, а також мінімальний розмір об^/єкта разпізнання, визначають шляхом порівняння нормативних значень е_н^ІІІ з додатку 11 і фактичного КПО у перерахунку для ІІІ пояс світлового клімату:

 

, %

 

Задача 12. Визначити площу витяжних та припливних отворів системи аерації прольоту прокатного цеха для видалення надлишків теплоти. Висота приміщення від підлоги до осі витяжних отворів Н, м; відстань між осями витяжних та припливних отворів h, м; необхідний повітрообмін L, м³/годину. Атмосферний тиск Р, Па; температура у робочій зоні становить t_рз, ⁰С; зовнішня температура t_з, ⁰С; температурний градієнт по висоті приміщення D t, ⁰С/м. Кут відкривання стулок витяжних та припливних отворів складає a, ⁰; відсоток надлишкового тиску на рівні припливного отвору від повного теплового тиску Х, %.

Таблиця 12- Вихідні дані до задачі 12

№№ вар.	L, тис. м3/годину	Н, м	h, м	Р, Па	tз, 0С	tрз, 0С	D t, 0С/м	Х, %	a, 0
		10,5	8,5		18,5	23,1	0,5
	230,1	10,6	8,6		18,6	23,2	0,55
	230,2	10,7	8,7		18,7	23,3	0,6
	230,5	10,8	8,75		18,8	23,4	0,65
	230,7	10,9	8,8		18,9	23,5	0,7
	230,9	11,0	8,85		19,0	23,6	0,75
		11,1	8,9		19,1	23,7	0,8
	240,1	11,2	8,95		19,2	23,8	0,85
	240,2	11,3	8,96		19,3	23,9	0,9
	240,5	11,4	8,97		19,4	24,0	0,95

 

Вказівки до рішення

Площу припливних та витяжних отворів системи аерації визначають за формулами:

, м²; , м²,

 

де v_n, v_в – швидкість руху повітря у припливних та витяжних отворах:

 

, м/с; , м/с;

 

m_н, m_в – коефіцієнти, що залежать від конструкції стулок нижнього та верхнього отворів та кута їх відкривання; наближено їх значення можна знайти за формулою:

m_н(m_в) = 0,63sina;

 

DР_н, DР_в – надлишковий тиск на рівні осі нижнього та верхнього отворів:

 

DР_н = Р_п Х/100, Па; DР_в = Р_п - DР_н, Па;

 

Р_п – повний тепловий тиск: Р_п = (r_з - r_с)gh, Па;

g – прискорення вільного падіння; g = 9,81м/с²;

r_з, r_в, r_с – густина припливного повітря при температурі t_з, ⁰С;

-повітря, що видаляється з приміщення, при його температурі t_в = t_рз + Dt(Н – 2), ⁰С;

-повітря при середній температурі у приміщенні t_с = (t_рз + t_в)/2, ⁰С.

Значення r_з, r_в, r_с можна отримати інтерполяцією з додатку 12 за відповідною температурою та атмосферним тиском Р, Па.

 

Задача 13. Визначити необхідний повітрообмін в офісному приміщенні розмірами в´l´h, м, де встановлені с₁ персональних комп^/ютерів з моніторами кожен потужністю N₁, Вт і с₂ принтерів потужністю N₂, Вт кожен. На них постійно працюють К₁ жінок і К₂ чоловіків. Природне освітлення крізь m вікон розміром в₁´h₁, м доповнено штучним за допомогою п₁ світильників з двома люмінесцентними лампами потужністю N₃, Вт кожна та п₂ місцевих світильників з лампами розжарювання потужністю по N₄, Вт. У розрахунку прийняти: втрати тепла з приміщення на рівні 10% від сумарних тепловиділень у ньому; температуру припливного повітря t_п = 18⁰С, у робочій зоні t_рз = 20⁰С; градієнт температур по висоті приміщення Dt = 1⁰С/м; густину теплового потоку від сонячної радіації крізь вікна та покриття q_в = 150 Вт/м²; q_п = 6 Вт/м².

Таблиця 13- Вихідні дані до задачі 13

№ вар

В ´ l ´ h, м

К1

К2

m

в 1´ h 1, м

С1

N1, Вт

С2

N2, Вт

П 1

N3, Вт

п 2

N4, Вт

10´5,1´3,5

1,2´2

12´6,3´3,8

1,2´2

14´5,2´3,7

1,1´2,1

10´6´3,6

1,2´2,1

15´7,5´3,5

1´2

11´7,2´3,4

1,1´2,1

12´5´3,3

1,2´2

12´6´3,5

1,12´2

14´8´3,8

1´2,1

10´8´3,9

1,1´2,1

 

Вказівки до рішення

Об^/єм припливного повітря, який потрібен для поглинання надлишків теплоти у приміщенні визначають за формулою:

 

, м³/годину,

 

де t_в – температура повітря, що видаляється з приміщення:

 

t_в = t_рз + Dt(h – 2), ⁰C;

 

С^/ - об^/ємна ізобарна теплоємність повітря; С^/ = 1310 Дж/(м³*⁰С);

Q_н – надлишок теплоти у приміщенні, який знаходять як різницю між сумарним тепловиділенням у ньому Q_S і втратами тепла Q_в.

Оскільки Q_в= 0,1Q_S, то Q_н = 0,9Q_S, Вт.

Сумарне тепловиділення у приміщенні Q_S складається з тепловиділення людей Q₁, від сонячної радіації Q₂, джерел штучного освітлення Q₃, від пристріїв обчислювальної техніки Q₁:

 

Q_S = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄, Вт;

Q₁ = К₁N_ж + К₂ N_ч, Вт;

Q₂ = q_BF_B + q_nF_n, Вт;

Q₃ = 2n₁N₃ a ₁ + n₂N₄ a ₂, Вт;

Q₄ = (с₁N₁ + c₂N₂) a ₃, Вт,

де N_ж, N_ч – тепловиділення від жінок та чоловіків у приміщенні, яке залежить від важкості роботи та метеоумов у ньому. Для розумової роботи за нормальних умов мікроклімату (20⁰С) явне тепловиділення дорослого чоловіка складає біля 55 Вт, жінки – 85%, дитини – 75% від його тепловиділень;

F_B, F_n – площа вікон та покриттів: F_B = m в ₁ h ₁, м²; F_п = lв, м²;

a ₁, a ₂, a ₃ – коефіцієнти тепловтрат для люмінесцентних ламп, ламп розжарювання та пристроїв обчислювальної техніки:

 

a ₁ = 0,55; a ₂ = 0,9; a ₃ = 0,5.

Задача 14. Людина знаходиться на відстані l ₁,м від проводу діаметрам d,м, який лежить на землі і знаходиться під напругою. Довжина ділянки проводу, що лежить на землі l,м; струм замикання на землю І, А. Визначити напругу дотику і крокову напругу, яка діє на людину при виході з зони ураження електричним струмом на першому і другому кроці.

 

Таблиця 14- Вихідні дані до задачі 14

№№ вар.	Грунт	Кліматична зона	l,м	l 1,м	d,м	І, А
	Глина	І			0,010
	Супісок	ІV		3,5	0,008
	Суглинок	III			0,009
	Чорнозем	IV	4,5	2,8	0,011
	Супісок	III	5,5	3,3	0,012
	Глина	I	6,5	3,8	0,010
	Чорнозем	III	4,8		0,008
	Чорнозем	IV	5,8	3,5	0,009
	Пісок	IV	6,8		0,011
	Суглинок	II	5,2	3,1	0,012

 

Вказівки до рішення

Напругу дотику визначають за формулою: U_д = (j_п - j₁) а, В,

де j_п, j₁ – потенціал проводу, що лежить на землі, і потенціал поверхні землі, де стоїть людина, В;

а – поправний коефіцієнт, що враховує падіння напруги в опорі розтіканню струму в тілі людини:

 

;

R_л – опір тіла людини, який у розрахунках приймають 1000 Ом;

r - питомий опір грунту за нормальної вологості, Ом*м, який знаходять з додатку 8;

y ^/ - коефіцієнт сезонності для заданої кліматичної зони при горизонтальному заземлювачі (додаток 9);

Ділянку проводу, що лежить на землі, можна розглядати як довгий заземлювач круглого перерізу. Тому потенціал його:

 

, В.

 

Потенціал поверхні землі, де стоїть людина:

 

, В,

 

де х ₁ – відстань від людини до середини замкненої на землю ділянки проводу: х ₁ = l /2 + l ₁, м.

Розрахункова довжина кроку складає 0,8м. Тому крокова напруга, яка діє на людина при першому і другому кроці буде:

 

U₁ = (j₁ - j₂) а, В; U₂ = (j₂ - j₃) а, В,

 

де j₂, j₃ – потенціали на поверхні землі на відстані х ₂ = (х ₁ + 0,8), м і х ₃ = (х ₂ + 0,8), м від середини замкненої на землю ділянки проводу, які визначають аналогічно j₁.

Задача 15. Визначити звукоізолюючу здатність одношарової загороди товщиною h, м і критичну частоту звуку, нижче якої використання її є неефективним. Матеріал загороди, його модуль пружності Е, кг/см², щільність r, кг/м³ і коефіцієнт втрат енергії звуку в ньому h наведені в табл. 15.

 

Таблиця 15- Вихідні дані до задачі 15

№№ вар.	Матеріал	Е, кг/см2	r, кг/м3	h	h, м
	Залізобетон	2,0*105		0,005	0,1
	Цегляна кладка	2,8*104		0,01	0,05
	Шлакобетон	1,1*105		0,005	0,05
	Пінобетон	3*104		0,008	0,04
	Дерево	1*105		0,01	0,03
	Плити ДСП	5*104		0,01	0,05
	Асбоцементні плити	2*105		0,005	0,03
	Скло силікатне	4*105		0,002	0,02
	Скло органічне	3*104		0,002	0,01
	Гума	1*102		0,1	0,05

 

Вказівки до рішення

Оскільки товщина загороди знаходиться в межах 10¸100мм, то розрахунок її звукоізолюючої здатності виконують за формулою:

 

R = 30lgr - 10lgE + 2lgh - 9,6, дБ.

 

Критичну частоту звуку, нижче якої використання загороди є неефективним, знаходять за формулою:

 

, Гц,

 

де с – швидкість звуку у повітрі, яка дорівнює 343м/с.

Рекомендована література

1.Конституція України, Київ,1996. – 108с.

2.Законодательство Украины по охране труда (в 5 – ти томах)- Киев, 1995. - 384с.

3.Геврик Є.О. Охорона праці: Навч. Посібник для студентів вищих навчальних закладів. – К.: Ельга, Ніка-Центр, 2003.-280с.

4.Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. – Львов: Афіша, 2000. – 350с.

5.Охрана труда: Учебник для студентов вузов/Б.А. Князевский, П.А. Долин, Т.П. Марусова и др.; Под