16355

Исследование параметров микроклимата

Лабораторная работа

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

Исследование параметров микроклимата Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу Безопасность жизнедеятельности для студентов очного и заочного обучения всех направлений и специальностей Безопасность жизнедеятельности. Методические указ

Русский

2013-06-20

404 KB

39 чел.

Исследование параметров микроклимата

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу

«Безопасность жизнедеятельности» для студентов очного и заочного обучения всех направлений и специальностей

Безопасность жизнедеятельности. Методические указания  к выполнению лабораторной работы «Исследование параметров микроклимата».

Разработчики: Г.А. Аверьянов, Г.А. Воронина, И.А. Екимова, А.Г. Кан, Б.В. Крупеников, А.Г. Лощилов, Н.Е. Петровская, С.А. Полякова, А.Ф. Пустовойт, В.И. Туев, И.Е. Хорев. – Томск: 2011.

Практикум по безопасности жизнедеятельности предназначен для студентов, обучающихся дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». Включает описание лабораторной работы «Исследование параметров микроклимата». Лабораторной работе предшествует краткое теоретическое введение.

Цель работы: изучить методику измерения показателей, характеризующих микроклимат в производственных помещениях; приобрести навыки исследования микроклимата производственных помещений и его нормализации.

Оборудование: цифровой термоанеометр С.Е.М.ДТ−318, дистанционный термометр (пирометр) DT−8829, электронный гигрометр CENTER−313.

План работы:

– изучение теоретической части;

– ознакомление с правилами эксплуатации прибора;

– выполнение экспериментальной части;

– оформление полученных результатов;

− ответы на контрольные вопросы.

  1.  Теоретическая часть

С точки зрения физики, человеческий организм представляет собой обычную незамкнутую термодинамическую систему. Поэтому для нормального самочувствия человека должен быть обеспечен тепловой баланс между его организмом и окружающей средой. В противном случае будет иметь место переохлаждение, либо, наоборот, перегрев организма, чему сам организм до определённых пределов способен препятствовать.

Свойство организма человека поддерживать постоянную температуру тела называется терморегуляцией. Различают химическую и физическую терморегуляцию.

Химическая терморегуляция заключается в изменении интенсивности усвоения пищи и обмена веществ. Она сопровождается как непосредственно повышением или понижением (в зависимости от температуры) уровня тепловыделения, так и созданием в организме запаса внутренней (химической) энергии, способной превратиться в тепло при совершении физической работы.

При физической терморегуляции изменяется интенсивность теплоотдачи во внешнюю среду. Различают ниже перечисленные механизмы физической терморегуляции.

1. Конвекция, то есть передача тепла окружающему воздуху при непрерывном обновлении контактирующих с кожей его объёмов.

2. Тепловое (инфракрасное) излучение. Этот механизм охлаждения организма эффективен, когда температура тела заметно выше температуры окружающих предметов. Если последняя, наоборот, выше температуры тела, то получаемое организмом за счет излучения окружающих предметов количество теплоты окажется больше отдаваемого путём теплового излучения самого человеческого тела.

Организм способен управлять интенсивностью отдачи тепла по первым двум механизмам за счёт расширения или сужения подкожных кровеносных сосудов.

3. Затрата тепла на испарение влаги (пота). При температуре воздуха и окружающих предметов выше температуры тела этот механизм остается единственным. Следует подчеркнуть, что охлаждение происходит не в результате выделения пота, а только при его испарении. Поэтому эффект возрастает при интенсификации испарения за счёт уменьшения относительной влажности, роста скорости воздуха, а также температуры.

К параметрам микроклимата (метеоусловиям) относятся те параметры внешней среды, которые влияют на тепловой баланс организма. Они перечислены ниже.

Абсолютная влажность В, г/м3 – это масса водяных паров, находящихся в 1 м3 воздуха в момент измерения. Максимальная влажность Вmax, г/м3 –предельное количество водяных паров, которое может содержаться в 1 м3 воздуха при данной температуре. Максимальная влажность воздуха зависит от его температуры и с уменьшением температуры понижается.

Отношение абсолютной влажности к максимально возможной при данной температуре t = const называется относительной влажностью

Поскольку максимальная влажность зависит от температуры, относительная влажность меняется при изменении температуры, даже если абсолютная влажность остается неизменной. При охлаждении воздуха до температуры точки росы относительная влажность достигает 100 %. Точкой росы называется такая температура, при охлаждении до которой начинается конденсация воды, содержащейся во влажном воздухе (образование росы).

Относительную влажность воздуха определяют также как отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при одном и том же атмосферном давлении и температуре:

где Рп и Рн − парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе и насыщенного водяного пара, соответственно, Па.

Парциальным давлением называется давление определенного компонента газовой смеси (или воздуха).

Высокая относительная влажность воздуха при его высокой температуре способствует перегреву организма. Низкая влажность вызывает сухость слизистых оболочек дыхательных путей. Подвижность воздуха способствует повышению теплоотдачи организма в окружающую среду, что играет положительную роль при повышенных температурах воздуха, но отрицательную − при пониженных.

Отдача тепла излучением подчиняется закону Стефана-Больцмана и происходит в направлении поверхностей с более низкой температурой. Количество отдаваемого тепла Qизл зависит от площади излучающей поверхности тела человека Fизл и разности четвертых степеней температуры тела Тт и температуры поверхностей Тп. Однако при разности температур, не превышающей 40 С, можно считать, что за 1 час организм излучает

      (1.3)

где Кизл – приведенный коэффициент взаимоизлучения одежды и окружающих поверхностей, кДж/(м2 · ч · град).

Отдача тепла с поверхности тела излучением возможна тогда, когда температура окружающих поверхностей ниже температуры тела человека. В противном случае возможен перегрев организма.

Количество тепла, передаваемое в единицу времени конвекцией Qк, зависит от площади обдуваемой поверхности тела Fк, разности температур тела человека Тт и окружающего воздуха Т, а также скорости движения воздуха V

 (1.4)

где α− коэффициент конвективного теплообмена, кДж/м2 · ч · град.

При малых скоростях воздуха (V ≤ 4м/с) значение α может быть определено как

α = 6,31 V0,654 + 3,25 е−1,91V  (1.5)

теплопередача испарением

 (1.6)

где Fисп − площадь поверхности тела, участвующей в испарении; Рт − парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре тела человека, кПа; Рп − парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, кПа; Кисп − коэффициент испарительного теплообмена, кДж/(м2 · ч · Па).

При повышении температуры окружающего воздуха до 30 оС и выше основной путь теплоотдачи − испарение. Рефлекторно усиливается работа потовых желез, и влага с потом выделяется из организма. При испарении 1 л воды отводится 2,46 ·103 кДж тепловой энергии.

Длительное пребывание человека в воздушной среде при неблагоприятных значениях параметров микроклимата ведет к нарушению терморегуляции, перегреву организма (резкому повышению температуры тела до 38−39 °С), учащению пульса, обильному потоотделению и способствует возникновению ряда заболеваний.

За сутки вместе с потом из организма удаляется до 5 л воды и примерно 20−50 г солей. Нарушение водно-солевого обмена может привести к возникновению заболеваний почек, нарушений сердечно-сосудистой и нервной системы.

Правильный выбор и измерение фактических значений метеорологических условий производственном помещении имеют птимальные значения параметров микроклимата. Допустимые параметры ограничивают температуру, влажность и подвижность воздуха значениями, которые при длительной работе хотя и могут вызвать напряжение терморегуляторного аппарата человека, но без каких-либо патологических изменений в организме. Оптимальные параметры при работе не вызывают значительного напряжения терморегуляторного аппарата. Оптимальные параметры микроклимата принято также называть комфортными.

В качестве показателя, характеризующего степень нарушения комфортности воздушной среды используется комплексный показатель дискомфорта Ед, определяемый по уравнению теплового баланса организма человека

где Qпр – энергозатраты организма человека, кДж/ч; Qт – теплопотери организма, кДж/ч.

Получение дополнительного тепла (+Ед) приводит к перегреву организма, потеря тепла (−Ед) приводит к понижению температуры тепа и ощущению холода. Наиболее оптимальное комфортное состояние, при котором Ед≈0, что свидетельствует об отсутствии как перегрева, так и охлаждения организма. Величина Qпр обычно принимается в зависимости от характера выполняемой работы. Значения Qизл, Qк, Qисп при известных параметрах поверхности тела человека определяются лишь параметрами микроклимата и могут быть рассчитаны по формулам (1), (2) и (4). Таким образом при Ед≈0 выражение (5) описывает область комфортных сочетаний параметров микроклимата Т, φ и V. В зоне изменений любого из параметров микроклимата, допустимых действующими санитарно-гигиеническими нормами (ГОСТ 12.1.005−88), комфортное состояние воздушной среды может достигаться варьированием различных факторов

ГОСТ 12.1.005−88 устанавливает оптимальные (комфортные) диапазоны температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений (рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м от уровня пола или площадки, на которых расположены рабочие места).

При назначении оптимальных и допустимых диапазонов температуры, относительной влажности и скорости воздуха стандарт исходит, во-первых, из категории тяжести труда (для помещения в целом определяется категорией тяжести труда половины и более работающих). Все работы, проводимые на предприятиях, подразделяются по тяжести на три ниже перечисленные категории.

1. Категория I (легкая работа). Это работы точного машиностроения, приборостроения, а также конторские работы. Категория делится на две подкатегории:

Iа – суммарные затраты энергии до 120 ккал/час (139 Вт). Выполняются преимущественно сидя;

I6 – суммарные затраты энергии от 120 до 150 ккал/час (до 174 Вт). Выполняются преимущественно стоя.

2. Категория II (средней тяжести). Это работы, связанные с постоянной ходьбой, переноской небольших тяжестей (до 10 кг) и выполняемые стоя (основные процессы в механосборочных, сварочных цехах, в механизированном литейном, кузнечном, прокатном, термическом производстве и т.д.). Категория также подразделяется на две подкатегории:

IIа – суммарные затраты энергии от 150 до 200 ккал/час (до 232 Вт);

IIб – суммарные затраты энергии от 200 до 250 ккал/час (до 290 Вт).

3. Категория III (тяжёлые). Это работы, связанные с систематическим физическим напряжением, с постоянным передвижением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей (ручная ковка, ручная заливка и набивка опок в литейном  производстве и т.п.). Суммарные затраты энергии человеческого организма при работах данной категории превышают 250 ккал/час (290 Вт).

Как видно из приложения А, более тяжёлый физический труд требует снижения температуры и допускает повышение скорости движения воздуха.

Во-вторых, нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха зависят от периода года. Различают два периода: теплый и холодный, разграниченные между собой среднесуточной температурой наружного воздуха +10°С.

Помимо параметров микроклимата, ГОСТ 12.1.005−88 накладывает ограничения на температуру внутренних поверхностей конструкций, ограждающих рабочую зону (стен, пола, потолка и др.), или устройств (экранов и т.п.), а также на температуру наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств. Последняя, в любом случае, не должна превышать 45°С. Эти требования не распространяются на температуру поверхностей систем отопления. Кроме того, при выходе температуры поверхностей конструкций за допустимые пределы нормируется удаление от них рабочих мест.

  1.  Экспериментальная часть

  1.  Указания по технике безопасности

  1.  Пользоваться приборами можно только после ознакомления с их устройством и работой.
  2.  Во избежание растрескивания стекол и ранения рук избегать ударов по приборам, а также их падения.
  3.  При использовании вентилятора для создания потока воздуха на анемометр соблюдать правила электробезопасности (не пользоваться поврежденным электрическим шнуром, вилкой, розеткой и т.д.).

2.2 Оборудование

В лабораторной работе используются следующие приборы (рисунок 2.1):

- Цифровой термоанемометр С.Е.М.ДТ−318;

- Дистанционный термометр (пирометр) DT−8829;

- Электронный гигротермометр CENTER−313.

                               а         б                   в

Рисунок 2.1 – Приборы, используемые в работе:

а – электронный гигротермометр CENTER−313 . Предназначен для измерения влажности и температуры окружающего воздуха в жилых и производственных помещениях.

б – цифровой термоанемометр С.Е.М.ДТ−318. Предназначен для измерения скорости движения воздушного потока).

в – дистанционный термометр (пирометр) DT−8829. Служит для измерения температуры воздуха от −50 до 1000 оС.

  1.  Методика выполнения работы и обработка результатов

Перед выполнением заданий ознакомьтесь с требованиями к организации контроля параметров микроклимата (СанПин 2.2.4.548−96)

Задание 1. Измерить температуру воздуха, для этого снять показания температуры с дистанционного термометра. Величину барометрического давления узнать у преподавателя

Задание 2. Определить абсолютную и относительную влажность с помощью электронного термогигрометра, для чего:

1) снять показания сухого tсух и влажного tвл термометров;

2) из приложение А определить максимальную влажность для температур, соответственно, сухого и влажного термометров − Rmax сух и Rmax вл;

3) из приложение Б определить значение психрометрического коэффициента α (величину скорости воздуха принять минимальной);

  1.  рассчитать величину абсолютной влажности R по формуле

R=Rmax вл-α(tсухвл-tвл)B          (2.8)

  1.  рассчитать относительную влажность φ по формуле φ=(R/Rmax) 100%
  2.  определить относительную влажность φ по  психрометрической таблице;
  3.  определить относительную влажность φ по номограмме (рис. 2.2) − пример нахождения φ при tcyx=24 оC и tвл=20 оC дан на самом рисунке 2.2;
  4.  рассчитать влагосодержание d по формуле d=622 R/(BR)
  5.  результаты занести в таблицу 2.1.

Рисунок 2.2 – Номограмма для определения относительной влажности воздуха по показаниям сухого tcyx и влажного tвл термометров.


Таблица 2.2 − Результаты определения абсолютной и относительной влажности

Параметры

Значение параметра

Показания термометров, °C:

сухого  tcyx=t

влажного tвл

Максимальная влажность, мм. рт.ст., при температуре: сухого термометра Rmax сух=Rmax влажного термометра Rmax вл

Величина психрометрического коэффициента α, град-1

Абсолютная влажность воздуха, мм.рт.ст.

Относительная влажность воздуха, %: расчетная  и определенная по психрометрической таблице определенная по номограмме (психрометрическому графику)

Влагосодержание, г/кг

Задание 3. Измерить скорость движения воздуха, для чего:

  1.  снять начальное показание с анемометра Nнач;
  2.  направить на чашечки анемометра воздушный поток, например, с помощью вентилятора на 1−2 минуты (время τ при этом фиксируется секундомером);
  3.  по истечение этого времени вновь снять показание с анемометра (конечное) Nкон;
  4.  разделив полученную разность  показаний  на время  измерения τ, определить скорость возрастания показаний шкалы Vn в делениях за секунду;
  5.  определить среднюю скорость движения воздуха V, выразив Vn в м/с и прибавив к этому значению 0,8 м/с (порог чувствительности прибора);
  6.  результаты занести в табл. 2.2.

Таблица 2.2 – Результаты определения скорости движения воздуха

Параметр

Значение параметра

Показания анемометра:

начальное Nнач

конечное Nкон

Время измерения τ, с

Скорость возрастания показаний шкалы Vn=(Nкон-Nнач)/τ, с-1

Скорость движения воздуха V=(Vn+0.8), м/с

Рис. 2.3  – Психометрический график для определения относительной влажности по показаниям влажного tвл и сухого tсух термометров

Задание 4. Сравнить полученные данные с нормативными, для чего:

  1.  занести данные в Протокол;
  2.  определить категорию тяжести работы в аудитории, период года, а также вид рабочего места (постоянное или непостоянное);
  3.  сравнить полученные данные с нормативными величинами температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха;
  4.  сделать выводы о соответствии измеренных величин нормативным.

Общие требования по оформлению студенческих учебных работ содержатся в ОС ТУСУРа 61-97*.

Контрольные вопросы

  1.  Виды физической терморегуляции.
  2.  Какие параметры относятся к метеоусловиям?
  3.  Как изменится относительная влажность воздуха, если его нагреть, охладить?
  4.  Понятие рабочей зоны производственных помещений.
  5.  Понятие постоянного рабочего места.

6. От каких параметров зависят нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха?

7. Классификация выполняемых работ по тяжести.

8. Как зависят нормативные значения параметров микроклимата от категорий тяжести работы? От периода года?

9. Как осуществляется нормирование интенсивности теплового облучения работающих?

10. Понятие абсолютной влажности воздуха.

11. Какие приборы используются для определения параметров микроклимата?

12. Какие мероприятия проводят в производственных помещениях для создания оптимальных метеорологических условий?

Список использованных источников

1. Тупицына Т.В. Исследование параметров микроклимата в производственных помещениях –Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2006. -120с.

2. СанПиН 2.2.4.548-96. "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений".

3. ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".


Приложение А

(Справочное)

Зависимость максимальной влажности Rmax от температуры воздуха t

t,°C

Rmax, мм.рт.ст.

t,°C

Rmax, мм.рт.ст.

t,°C

Rmax, мм.рт.ст.

8

8,051

17

14,530

26

25,209

9

8,612

18

15,477

27

26.739

10

9,209

19

16,477

28

28,344

11

9,844

20

17,735

29

30.043

12

10,518

21

18,650

30

31,842

13

11.231

22

19,827

31

33,695

14

11.987

23

21,068

32

35,598

15

12,788

24

22.377

33

37,551

16

13,634

25

23,756

Приложение Б

(Справочное)

Величина психометрического коэффициента "α" в зависимости от скорости движения воздуха

V, m/c

α, град-1

V, m/c

α, град-1

V, м/с

α, град-1

0,13

0,00130

0,30

0,00100

2,30

0,00070

0,16

0,00120

0,40

0,00090

3,00

0,00069

0,20

0,00110

0.80

0,00080

4,00

0,00067

Приложение В (Справочное)

ПСИХРОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА АСПИРАЦИОННОГО ПСИХРОМЕТРА (ФРАГМЕНТ)

tвл ,оC

Разность показаний сухого tсух и влажного tвл термометров, °С

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

5

100

91

85

78

72

65

59

54

48

43

39

34

30

27

23

19

7

13

10

6

100

92

85

78

72

66

61

56

50

45

41

36

33

29

25

22

19

16

13

10

7

100

92

86

79

73

67

62

57

52

47

43

39

35

31

28

25

22

18

15

12

10

8

100

93

86

80

74

68

63

58

54

49

45

41

37

33

30

27

25

21

18

15

14

9

100

93

86

81

75

70

65

60

55

51

47

43

39

35

32

29

27

24

21

18

17

10

100

94

87

82

76

71

66

61

57

53

48

45

41

38

34

31

28

26

23

21

19

11

100

94

88

82

77

72

67

62

58

55

50

47

43

40

36

33

30

28

25

23

20

12

100

94

88

82

78

73

68

63

59

56

52

48

44

42

38

35

32

30

27

24

22

13

100

94

88

83

78

73

68

63

59

57

53

50

46

43

40

37

34

32

29

27

24

14

100

94

89

83

79

74

70

66

62

58

54

51

47

45

41

39

36

34

31

29

26

15

100

94

89

84

80

75

71

67

63

59

55

52

49

46

43

41

37

35

33

31

28

16

100

94

89

84

80

75

72

67

64

60

57

53

50

48

44

42

39

37

34

32

30

17

100

95

90

84

81

76

73

68

65

61

58

54

52

49

46

44

41

39

36

34

31

18

100

95

90

85

81

76

74

69

66

62

59

56

53

50

47

45

42

40

37

35

33

19

100

95

91

85

82

77

74

70

66

63

60

57

54

51

48

46

43

41

39

37

34

20

100

95

91

86

82

78

75

71

67

64

61

58

55

53

49

47

44

43

40

38

35

Приложение В

(продолжение)

21

100

95

91

86

83

79

75

71

68

65

62

59

56

54

51

49

46

44

41

39

37

22

100

95

91

86

83

79

76

72

69

65

63

60

57

55

52

50

47

45

42

40

38

23

100

96

91

87

83

80

76

72

69

66

63

61

58

55

52

51

48

46

43

41

39

24

100

96

92

88

84

80

77

73

70

67

64

62

59

56

53

52

49

47

44

42

40

25

100

96

92

88

84

81

77

74

70

68

65

63

59

58

54

52

50

47

45

44

42

26

100

96

92

88

85

81

78

75

72

69

66

63

61

58

56

53

51

49

47

45

43

27

100

96

92

89

85

82

78

75

72

69

67

64

61

59

56

54

52

50

48

46

44

28

100

96

92

89

85

82

79

76

73

70

67

65

62

60

57

55

53

51

49

47

45

29

100

96

93

89

86

82

79

76

73

70

68

65

63

60

58

55

54

52

50

48

46

30

100

96

93

89

86

83

79

76

74

71

68

65

63

61

58

55

54

52

50

48

47

31

100

96

93

89

86

83

79

76

74

71

68

65

63

61

58

55

54

52

50

49

48

32

100

96

93

89

86

83

79

76

74

71

68

65

63

61

59

57

55

53

51

50

48

33

100

96

93

89

86

83

79

76

74

71

68

66

64

62

60

58

56

54

52

50

49

34

100

96

93

89

86

83

79

76

74

71

69

67

65

63

61

59

57

55

53

51

50

35

100

96

93

89

86

83

79

76

74

72

70

68

66

64

62

60

58

56

54

52

50

36

100

96

93

89

86

83

80

77

75

72

70

68

66

64

62

60

58

56

55

37

100

96

93

89

86

83

81

78

76

73

71

69

67

65

63

61

59

38

100

96

93

90

87

84

81

79

77

74

72

69

67

65

63


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69658. DDX и переключатели 37.5 KB
  Подобно тому, как функция DDX DDX_Text позволяет ассоциировать элемент управления с переменной-членом, содержащей текст этого элемента управления, специальная функция DDX DDX_Radio организует взаимодействие с переключателями.