ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА
Чтобы узнать, насколько фактическое состояние воздушной среды в рабочей зоне соответствует нормативным значениям параметров микроклимата, измеряют температуру, влажность, скорость движения воздуха и интенсивность теплового излучения от нагретых тел. По результатам замеров можно также определить эффективность работы технических средств для обеспечения требуемого состояния микроклимата, например, систем отопления и вентиляции.
Температуру воздуха чаще всего измеряют спиртовыми или ртутными термометрами. Однако в помещениях с высоким уровнем теплового излучения (кормоприготовительные цехи, котельные и т. п.) температуру следует определять с помощью парного термометра, состоящего из двух ртутных термометров, резервуар одного из которых зачернен, а другого - посеребрен.
Истинную температуру воздуха в рабочей зоне (без учета влияния теплоизлучения) рассчитывают по формуле
t = tч-k(tч-tc),
где tч — показания зачерненного термометра, град; k — константа прибора, указанная в его паспорте; tc — показания посеребренного термометра, град.
Для непрерывной записи значений температуры воздуха на бумажную ленту применяют термографы М-16АС (суточный) и М-16АН (недельный). Измерительно-регистрирующая часть их представляет собой биметаллическую пластину, соединенную рычагом со стрелкой, на конце которой закреплено перо. Барабан с бумажной лентой приводится в движение тяговым механизмом. Продолжительность одного оборота барабана часового механизма составляет 26 ч для термографа М-16АС и 176 ч для М-16АН.
Температуру и относительную влажность воздуха чаще всего измеряют психрометрами: стационарным Августа и аспирационным Ассмана.
Стационарный психрометр Августа (рис. 14.2, а) состоит из двух одинаковых спиртовых термометров. Резервуар одного из них (влажного) обернут гигроскопичной тканью, конец которой опущен в наполняемый дистиллированной водой стаканчик. По ткани к резервуару этого термометра поступает влага взамен испаряющейся. Другой термометр (сухой) показывает температуру воздуха. Показания влажного термометра зависят от содержания водяных паров в воздухе, так как при снижении их массы в единице объема возрастает испарение воды с увлажненной ткани, вследствие чего резервуар охлаждается в большей мере. Определив показания термометров и разность температур, по психрометрической таблице, нанесенной на корпус психрометра, находят относительную влажность воздуха.
Психрометр Ассмана (рис. 14.2, б) устроен аналогично. Отличие его заключается в том, что для исключения влияния подвижности воздуха на показания влажного термометра в головной части прибора размещен вентилятор с часовым механизмом (у психрометров типа МВ-4М) или электрическим приводом (у психрометров типа М-34). Вентилятор создает постоянный напор воздуха, а следовательно, и скорость движения его в трубках с резервуарами ртутных термометров постоянна. Трубки предохраняют термометры от механических повреждений и отражают
Рис. 14.2. Психрометры:
а — стационарный Августа: 1 — термометры со шкалами; 2 — основание; 3 — ткань; 4— питатель; б— аспирационный Ассмана: 1 — металлические трубки; 2— термометры; 3— аспиратор; 4— предохранитель от ветра; 5— пипетка для смачивания влажного термометра
излучения, которые могут исказить показания прибора. Перед проведением измерений пипеткой смачивают ткань влажного термометра, психрометру придают вертикальное положение и приводят во вращение вентилятор. Через 3...5 мин регистрируют установившиеся показания термометров и по прилагаемому к прибору психрометрическому графику определяют относительную влажность воздуха.
Относительную влажность можно также определить непосредственно по циферблату гигрометра типа М-68, принцип работы которого основан на способности человеческого волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха.
Для непрерывной записи значений влажности воздуха на бумажную ленту применяют гигрографы М-21АС (суточный) и М-21АН (недельный).
Рис. 14.3. Анемометры:
а — крыльчатый; б — чашечный; 1 — крыло; 2 — ручка; 3 — счетчик оборотов; 4 — чашечка
Скорость движения воздуха от 0,5 до 10 м/с измеряют крыльчатым анемометром (рис. 14.3, а), а от 1 до 20 м/с — чашечным (рис. 14.3, б). Устройство и принцип их работы во многом сходны между собой. Посаженное на ось легкое колесо с лопастями (у крыльчатого анемометра) или чашечками соединено системой зубчатых колес с механизмом вращения стрелок. Центральная стрелка основного циферблата показывает единицы и десятки оборотов колеса, а стрелки малых дополнительных циферблатов — сотни и тысячи. С помощью расположенного сбоку рычага (арретира) можно разъединить ось и механизм вращения стрелок или соединить их. Перед проведением измерений записывают показания циферблатов и устанавливают прибор в место контроля так, чтобы ось вращения крыльчатого анемометра была параллельна направлению движения воздуха, а чашечного анемометра — перпендикулярна. После набора оборотов крыльчатки с помощью арретира одновременно включают регистрирующий механизм и секундомер. Через 1...2мин регистрирующий механизм выключают и снова снимают с него показания. Разделив разность конечного и начального показаний счетчика на время экспозиции, выраженное в секундах, находят число делений, которые прошла стрелка прибора за единицу времени. Затем по тарировочному графику, прилагаемому к каждому анемометру, определяют скорость движения воздуха в метрах в секунду.
Скорость движения воздуха менее 1 м/с измеряют кататермометром (рис. 14.4), который представляет собой спиртовой термометр с большим шаровым или цилиндрическим резервуаром и капилляром, расширяющимся в верхней части. Принцип действия кататермометра основан на зависимости скорости охлаждения
спирта в резервуаре от скорости омывания его воздухом. Перед измерением кататермометр опускают в теплую (60...70 °С) воду и держат в ней до заполнения спиртом половины верхнего резервуара. Обтерев кататермометр, подвешивают его в зоне контроля скорости движения воздуха и, следя за снижением спиртового столбика, с помощью секундомера регистрируют время уменьшения температуры от 38 до 35°С. Затем находят отношение охлаждающей способности воздуха Н к разности температур Q кататермометра (36,5 °С) и воздуха в помещении в момент измерения.
Охлаждающую способность воздуха, мкал/(с·см2), определяют по формуле
H = F/T,
где F— фактор прибора, представляющий собой потери теплоты в милликалориях с 1 см2 поверхности кататермометра за время его охлаждения от 38 до 35 °С (значение F указано на обратной стороне прибора); Т— время, в течение которого столбик спирта опустится с 38 до 35 °С, с.
Рис. 14.4. Кататермометры:
а — цилиндрический; б— шаровой
Зная значение H/Q, по справочным данным находят скорость движения воздуха.
Интенсивность теплового излучения определяют актинометром (рис. 14.5), на задней стенке которого расположены белые и зачерненные алюминиевые пластины, соединенные с термопарами. Принцип действия прибора основан на возбуждении электродвижущей силы термопарами вследствие того, что черные пластинки под воздействием лучистой энергии нагреваются до более высокой температуры, чем белые. Электродвижущая сила регистрируется гальванометром, шкала которого отградуирована в кал/(см2· мин).
Постоянное атмосферное давление, формирующееся над поверхностью земли на высоте, близкой к уровню моря, не оказывает отрицательного влияния на состояние здоровья и работоспособность человека. Однако даже для здоровых людей быстрые изменения давления на несколько миллиметров ртутного столба в ту или другую сторону от значения, нормального для данной климатической зоны, через центральную нервную систему могут вызвать расстройство жизнедеятельности внутренних органов и общее болезненное состояние. Поэтому необходимо контролировать атмосферное давление и его изменения.
Атмосферное давление измеряют барометрами, шкала которых может быть отградуирована в миллиметрах ртутного столба
Рис. 14.5. Актинометр:
а — вид спереди; б — вид сзади
(МД-49А) или килопаскалях (БАММ-1). Принцип действия этих приборов основан на свойстве мембраны анероидной коробки деформироваться при изменении давления. Линейное перемещение мембраны передаточным рычажным механизмом преобразуется в угловое перемещение стрелки барометра. Для регистрации изменения атмосферного давления в течение суток или недели применяют барографы М-22АС (суточный) и М-22АН (недельный), принцип работы которых аналогичен работе гигрографов.
14.6. КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАНИЯ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ И ПАРОВ В
ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ
Чистый и свежий воздух представляет собой смесь, состоящую из азота (77 %), кислорода (21 %), диоксида углерода (углекислого газа) и других активных газов (1 %) и инертных газов (1 %). Однако в производственных условиях воздух, как правило, загрязняется вредными и опасными для человека газами и парами. Основные источники загрязнения воздуха: автомобильный транспорт, химические и металлургические заводы.
В сельскохозяйственном производстве вредные вещества поступают в воздух при опрыскивании и опыливании посевов химикатами, протравливании семян, внесении аммиака в почву. В кабинах мобильных машин, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, а также в гаражах, пунктах ремонта и технического обслуживания таких машин может наблюдаться повышенная концентрация угарного газа, оксидов азота, акролеина и
тетраэтилсвинца. В животноводческих помещениях воздух загрязняется аммиаком, сероводородом, диоксидом углерода, а также другими вредными газами, парами, выделяемыми животными, и продуктами их жизнедеятельности. В воздухе кормоприготовительных цехов может присутствовать значительное количество оксидов углерода и азота, водяных паров. Большая концентрация аммиака, метана и углекислого газа возможна в колодцах, жижесборниках, навозохранилищах, сенажных башнях и других сооружениях.
При повышенной концентрации вредные газы и пары, попадая в организм через органы дыхания, отрицательно влияют на человека: ухудшают самочувствие, снижают работоспособность, а при постоянном воздействии приводят к профессиональным заболеваниям. При очень высокой концентрации таких газов (например, в колодцах, жижесборниках, внутри емкостей) может наступить смерть от удушья после 2...3 вдохов. Некоторые газы (аммиак, ацетилен, метан и др.) создают взрывоопасные смеси. Поэтому для обеспечения безопасных условий труда концентрация каждого вредного газа или пара в воздухе рабочей зоны не должна превышать предельно допустимую (табл. 14.4.).
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны — это концентрации, которые при ежедневной работе (кроме выходных дней) в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 40 ч в неделю в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Значения ПДК зависят от степени влияния вредного вещества на здоровье и окружающую среду. Для разработки оптимальных мероприятий по нормализации воздушной среды при наличии выделяющихся вредностей на предприятиях периодически контролируют ее состояние. Кроме того, измеряют концентрации вредных газов и паров в воздухе рабочей зоны при изменении технологии, установке новых машин или оборудования, реконструкции отдельных цехов и участков, а также перед началом работ в колодцах, жижесборниках и других закрытых емкостях.
Концентрацию газа в воздухе рабочей зоны определяют с помощью специальных приборов, для чего отбирают пробы воздуха на высоте расположения органов дыхания работающих (1,5 м от пола). По результатам анализа пробы воздуха судят о состоянии воздушной среды, об эффективности работы систем вентиляции и аспирации. При оценке условий труда сравнивают фактическую концентрацию вредного газа с предельно допустимой концентрацией и в случае превышения последней нормализуют условия труда с помощью соответствующих мероприятий — изменения технологического процесса, его механизации и автоматизации, герметизации источников выделения вредностей, установки фильтров-поглотителей,