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 С ₀ (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
С пдк, мг/м3
К	0,9		0,8		0,8
С 0, 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 С ₀₁ до С ₀₂ (мг/м³)?

Параметры	Варианты исходных данных
Вредное вещество	оксид углерода	сернистый газ	пыль сахара	оксид углерода	аммиак
С пдк, мг/м3
С 01, мг/м3
С 02, 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
С о, 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
М п, 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
М г, 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
t жнм

 

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
Q с, Вт
t жнм,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
t жнм, °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
t жнм,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
L а, м3/ч
С к, 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 С ₀ = 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
L а, м3/ч
С п, 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, С ₀ - 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;

D t _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 F ₀ выходного сечения душирующего патрубка и скорость воздуха V ₀ на выходе из которого рассчитывается по следующим формулам (при 0,6 £ P т £ 1):

F ₀ = , м². (2.9)

V ₀ = , 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;

t ₀ - температура воздуха на выходе из душирующего патрубка,^оС;

t ₀ = 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

 

Температура, оС	Давление насыщенного водяного пара, кПа, при температуре, оС
	0,61	0,66	0,71	0,76	0,81	0,87	0,94	1,00	1,07	1,15
	1,23	1,31	1,40	1,49	1,60	1.71	1,81	1,95	2,07	2,20
	2,33	2,49	2,64	2,81	2,99	3,18	3,36	3,56	3,79	4,00
	4,24	4,49	4,76	5,03	5,32	5,63