Короткі теоретичні відомості
Лабораторна робота №6
Оцінка впливу кліматичних параметрів в надзвичайних ситуаціях
На життєдіяльність людини
6.1 Мета роботи. Визначити ефективну, еквівалентну температури, відносну вологість повітря та швидкість вітру в умовах надзвичайних ситуацій
Короткі теоретичні відомості
Самопочуття людини багато в чому залежать від стану навколишнього середовища і насамперед від зміни метеорологічних умов (мікроклімату – в виробничому і побутовому середовищах) .
Для підвищення працездатності і збереження здоров’я важливо створити для людини стабільні метеорологічні умови – мікроклімат повітряного середовища, в поняття якого входять температура, відносна вологість, швидкість руху повітря, інтенсивність теплового випромінювання, барометричний тиск.
Температура повітря в приміщеннях вимірюється ртутними чи спиртовими термометрами. При наявності джерела теплового випромінювання використовують парний термометр. До його складу входять два термометри, резервуари яких в одному зачорнено, в другому посріблено. Реальну температуру повітря визначають за формулою:
t = tc – k(tc – tз) (6.1)
де: tc – показання посрібленого термометра, tз – показання зачорненого термометра; k – стала приладу, визначається емпірично.
Для безперервної реєстрації температури використовують самописні прилади – термографи. Основною частиною приладу, яка реагує на зміну температури повітря є біметалічна пластинка.
Виміри проводяться в одній–двох точках на рівні 1,3–1,5м від підлоги. Якщо температура повітря біля підлоги значно відрізняється від температури повітря верхньої зони приміщення, вона вимірюється на рівні ніг (0,2–0,3 м від підлоги).
Відносна вологість повітря (відношення фактичного вмісту водяних парів в грамах, які знаходиться в даний час в 1 м3 повітря, до максимально можливого їх вмісту в цьому об'ємі) визначається психрометрами стаціонарними (психрометр Августа) чи аспіраційними.
Психрометр Августа складається з двох ртутних термометрів. Ртутна кулька одного з термометрів обгорнута марлею, кінець якої у вигляді джгута опускається в стаканчик з чистою водою. Цей термометр називається вологим, другий – сухим. При випаровуванні води з поверхні марлі ртуть вологого термометра охолоджується. Випаровування відбувається тим інтенсивніше, чим сухіше повітря і чим більше швидкість його руху. Відповідно змінюється і кількість тепла, яке віднімається від вологого термометра. Тому вологий термометр показує більш низьку температуру, чим сухий.
В аспіраційному психрометрі два ртутних термометри закріплені в металевій оправі і поміщені в захисні металічні трубки, з’єднані одним повітряводом з вентилятором, який знаходиться зверху приладу; через трубку з рівномірною швидкістю протягується повітря, завдяки чому забезпечується постійність психрометричного коефіцієнта, а також виключається вплив теплового випромінювання. За показниками термометрів, користуючись спеціальними психрометричними таблицями чи графіками (таблиця 6.1, рисунок 6.1), які прикладаються до приладу визначають відносну вологість повітря. Визначення відносної вологості по психрометричному графіку проводиться в такій послідовності: за вертикальними лініями відкладаються показання сухого термометра, а по нахильним – показання вологого термометра; на перетині цих ліній отримують значення відносної вологості, виражене в процентах.
Таблиця 6.1 – Психрометрична таблиця для температур від 0 до +250С за вологим термометром аспіраційного психрометра
| Показання вологого термометра | Різниця у показаннях сухого та вологого термометрів, 0С | ||||||||||||||
| 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | ||||
Для систематичних спостережень за вологістю повітря використовують самопишучі прилади – гігрографи. В якості сенсора, який реагує на зміну вологості використовується пучок волосся (волосся в вологому повітрі здовжується, в сухому – скорочується). Прилад забезпечує безперервну реєстрацію змін відносної вологості повітря впродовж довгого часу.
Вимірювання швидкості руху повітря здійснюється анемометрами. Для виміру в приміщеннях використовуються два типи анемометрів – чашечний та крильчастий .
Таблиця 6.2 – Показники шкали Бофорта
| Характеристика руху повітря | Бал за шкалою | Швидкість вітру, м/с |
| Штиль | 0,0 – 0,5 | |
| Легкий вітер | 1,8 – 3,3 | |
| Сильний вітер | 9,9 – 12,4 | |
| Шторм | 18,3 – 21,5 | |
| Ураган | >29 |
В організмі людини відбуваються біохімічні зміни: підвищення кількості залишкового азоту, зменшення насиченості крові киснем і т.і. ІЧ-промені з λ=0,7..1,5 мкм проникають глибоко в ткані, з λ=1,5...3 мкм – поглинаються шкірою. Неприємність теплової дії збільшується з підвищенням λmax (і зниженням Т джерела випромінювання).
Разом з тим, значне переохолодження організму людини призводить до втрати свідомості та смерті.
Таблиця 6.3 – Охолоджуюча дія вітру виражена через еквівалентну температуру
| Показання термометра, °С | Еквівалентні температури повітря у штиль,°С при швидкості вітру, м/с | Небезпека обмороження | |||||||
| 2,2 | 4,4 | 6,6 | 8,8 | 11,0 | 13,3 | 15,4 | |||
| +10 | +10 | +8,9 | 4,4 | 6,6 | 0,0 | --1,1 | -2,2 | -2,8 | Мала |
| +4,4 | +4,4 | +2,8 | -2,2 | -5,6 | -7,8 | -8,9 | -10,6 | -11,7 | |
| -1,1 | -1,1 | -2,8 | -8,9 | -12,8 | -15,6 | -17,8 | -18,9 | -20,0 | |
| -6,7 | -6,7 | -8,9 | -15,6 | -20,6 | -23,3 | -26,1 | -27,8 | -28,9 | |
| -12,2 | -12,2 | -14,4 | -22,8 | -27,8 | -31,7 | -33,9 | -36,1 | -37,2 | Підвищена |
| -17,8 | -17.8 | -20,7 | -29,4 | -35,6 | -39,4 | -42,2 | -44,5 | -46,1 | |
| -23,3 | -23,3 | -26,1 | -36,1 | -42,8 | -47,2 | -50,6 | -52,8 | -55,0 | |
| -28,8 | -28,8 | -32,0 | -43,2 | -49,5 | -55,0 | -58,9 | -61,7 | -63,3 | Найбільша |
| -34,4 | -34,4 | -37,6 | -50,0 | -57,8 | -63,3 | -66,7 | -70,0 | -72,2 | |
| -40,0 | -40,0 | -44,0 | -56,7 | -65,0 | -71,0 | -75,6 | -78,3 | -80,6 | |
| -45,5 | -45,5 | -49,4 | -63,9 | -72,8 | -78,9 | -83,3 | -87,2 | -89,4 | |
| -51,1 | -51,1 | -55,6 | -70,6 | -80,0 | -86,7 | -91,7 | -95,6 | -98,3 |
Вітер також здійснює охолоджуючу дію на людину. Ця дія може бути визначена через еквівалентну температуру повітря (табл.. 6.3).
Наприклад, при t= –12,20С, v=17,6 м/с, tекв= –38,30С. Це означає, що відкриті ланки тіла людини будуть перебувати під охолоджуючою дією вітру, яка аналогічна тому, якби температура повітря була –38,30С при відсутності вітру. Тому виникає небезпека обмороження відкритих ланок тіла (симптоми ”траншейної стопи”), воно може мати місце при будь-якій температурі. Жирна ламана лінія поділяє на три області небезпеки: нижня – максимальна небезпека, підвищена – середня частина таблиці, верхня – мінімальна небезпека. Ефективна температура враховує, крім швидкості повітря, ще відносну вологість .
Експериментальна частина
6.3.1. Виміряти температуру повітря за допомогою ртутного термометру. При наявності місцевих тепловиділень користуватися парним термометром.
6.3.2. Визначити вологість повітря. Для цього за допомогою піпетки змочити марлю вологого (правого) термометра. Ввімкнути до розетки (завести пружину вентилятора до упору, якщо це механічний) аспіраційний психрометр. Через 7–8 хвилин зняти показання обох термометрів. Визначити відносну вологість за психометричним графіком (рис. 6.1), табл. 6.1, розрахунком. Результати занести в табл. 6.4. Порівняти отримані результати.
Таблиця 6.4 – Відносна вологість повітря
| Температура t,0C | Відносна вологість R, % | |||
| за сухим термометром | за вологим термометром | за графіком | за розрахунком | за таблицею |
Відносну вологість повітря розраховують за формулою:
R=[pв – 0,5(tс – tв)р/755]´100/pc (6.2)
де: pв, pc – тиск насичених водяних парів (табл. 6.5) при температурі вологого і сухого термометрів, мм рт. ст., р – барометричний тиск, мм рт. ст, tв, tс – температура по сухому і вологому термометрах, 0С
Таблиця 6.5 – Тиск насичених водяних парів
| t, 0C | PH2O, мм рт. ст. | t, 0C | PH2O, мм рт. ст. |
| 9,2 | 17,5 | ||
| 9,8 | 18,7 | ||
| 10,5 | 19,8 | ||
| 11,2 | 21,1 | ||
| 12,0 | 22,4 | ||
| 12,8 | 23,8 | ||
| 13,6 | 25,2 | ||
| 14,5 | 26,7 | ||
| 15,5 | 28,3 | ||
| 16,5 | 30,0 |
6.3.3. Виміряти швидкість руху повітря за допомогою крильчастого анемометру. З метою моделювання надзвичайної ситуації рух повітря утворюється за допомогою вентилятору. Методика проведення вимірів наступна: беруть початковий відлік по всім шкалам лічильника крильчастого анемометру (тисячі, сотні, одиниці) і записують, встановлюють анемометр на місці заміру і через 10–15 с (коли крильця почнуть рухатись з постійною швидкістю) вмикають одночасно анемометр і секундомір, через 100 с анемометр вимикають і беруть кінцевий відлік по всім шкалам. Провести три заміри. Після кожного із трьох замірів розраховується різниця між кінцевим та початковим відрахунками. Отримані результати складаються і діляться на сумарний час замірів. Визначив кількість поділок шкали, які приходяться на одну секунду визначають швидкість руху повітря за графіком (рис. 6.2). Результати замірів і оброблені дані занести в табл. 6.6.
 |
Таблиця 6.6 – Визначення швидкості руху повітря
| Відліки за анемометром | Час заміру, с | Число поділок ,1/с | Швидкість руху повітря, м/с | ||
| початковий | кінцевий | різниця | |||
6.3.4. Визначити за номограмою (рисунок 6.3) ефективну та еквівалентні температури.
6.3.5. За даними, вказаними викладачем (температура повітря, швидкість вітру), користуючись табл. 6.3, визначити еквівалентну температуру. Зробити висновок про небезпеку для нормальної життєдіяльності людини.
|
Висновки.
Експериментально визначені: ефективна температура …0С, еквівалентна температура …0С при швидкості вітру …м/с, відносна вологість повітря …%, які перевищують нормативні та допустимі параметри для категорії робіт …, а також еквівалентну температуру при штормовому вітрі … м/с і температурі повітря –…0С, яка складає –…0С.