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 Спдк (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 Со=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 Коб, при которых запыленность воздуха на рабочих местах в производственном помещении объемом V (м3) не будет пре­вышать предельно допустимую концентрацию Спдк. При работе технологи­ческого оборудования и производственных процессах в помещение поступа­ет М (кг/ч) пыли. Подаваемый в помещение воздух содержит С0 (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
Спдк, мг/м3
К 0,9 0,8 0,8
С0, 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 Спдк (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 С01 до С02 (мг/м3)?

Параметры Варианты исходных данных
Вредное вещество оксид углерода сернистый газ пыль сахара оксид углерода аммиак
С пдк, мг/м3
С01 , мг/м3
С02 , 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
Со , 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 Мп (кг/ч) стал поступать газ в количестве Мг (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
Мп, 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
Мг, 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 20оС. 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 29оС. 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 tжнм (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
tжнм

 

Задача 9. Определить максимальную величину тепловыделений от оборудования Qоб(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 Qс (Вт). Расчетная температура наружного воздуха tжнм , а его плотность r =1,2 кг/м3.

Параметры Варианты исходных данных
L, м3/ч
Qс, Вт
tжнм ,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 tжнм; 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
tжнм , °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 tжнм. Высота от середины проема для приточного воздуха до устья шахты равна h.

Параметры Варианты исходных данных
Q изб.,Вт
t р.з., оС
tжнм ,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 Lа (м3/ч) с пылеулавливающим фильтром. Определить эффективность фильтра h (%), необходимую для снижения содержания пыли в выходящем из него воздухе до концентра­ции Ск (мг/м3).

Параметры Варианты исходных данных
М, кг/ч 0,4 0,5 0,8 1,0 1,2
Lа, м3/ч
Ск, 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 С0 = 1 и К = 1. При этом не были учтены утечки через неплотности в аспирационной системы, составляющие Lа (м3/ч) воздуха с концентраций пыли Сп (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
Lа, м3/ч
Сп, 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 tр = 22°С и скорость воздушного потока Vр = 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 tохл.(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 jн (%) при +11 °С, а от­носительная влажность воздуха в цехе должна быть равной jц (%) 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;

Спдк, С0 - предельно допустимая концентрация в рабочей зоне помещения, мг/м3 и его концентрация в поступающем для проветривания помещения воздухе.

Кратность воздухообмена Коб в помещении определяется по формуле

Коб = , (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 Qизб - 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 ;

tух, tпр - температура соответственно уходящего и приточного воздуха,оС;

Qизб = Qоб – Q , Вт, (2.4)

где Qоб - 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

tух = t р.з. + 3 , оС, (2.5)

где t р.з. - температура воздуха в рабочей зоне по санитарным нормам, оС.

t пр = tжнм ,оС - для теплого периода года;

t пр = t р.з. – 5 , оС - для холодного периода года,

где tжнм - 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;

Dt ср = (tух + t р.з.)/2 t пр.,оС (2.7)

Эффективность пылеулавливающей установки (фильтра) рассчитывается по формуле:

h = , % (2.8)

где Сн, Ск - 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 F0 выходного сечения душирующего патрубка и скорость воздуха V0 на выходе из которого рассчитывается по следующим формулам (при 0,6 £ Pт £ 1):

F0 = , м2 . (2.9)

V0 = , м/с (2.10)

где х - расстояние от душирующего патрубка до рабочего места, м;

Рт - 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);

Vр - 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):

Рт = , (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;

t0 - температура воздуха на выходе из душирующего патрубка,оС;

t0 = t охл + tп ,оС, (2.12)

где tохл - 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