Количество теплоты, поглощаемое ввозимыми в помещения материалами, машинами и оборудованием, кВт,

Q_м = c_мm

Tв - Tм

3600τ

 

где с_м — массовая теплоемкость материалов или оборудования, кДж/(кг· К): для воды 4,19, зерна 2,1...2,5, железа 0,48, кирпича 0,92, соломы 2,3; т — масса ввозимых в помещения сырья или оборудования, кг; T_м —температура ввозимых в помещение материалов, сырья или оборудования, К: для металлов Т_м = Т_н, для несыпучих материалов Г_м = Т_н + 10, сыпучих материалов Т_м = Т_н + 20; т — время нагрева материалов, машин или оборудования до температуры помещения, ч.

Количество теплоты, потребляемой на технологические нужды, кВт, определяют через расход горячей воды или пара:

Q_т =

Gт

(I - k_вi_в)

где G_т- — расход на технологические нужды воды или пара, кг/ч: для ремонтных мастерских 100...120, на одну корову 0,625, на теленка 0,083 и т.д.; i —

теплосодержание воды или пара на выходе из котла, кДж/кг; k_в — коэффициент возврат; конденсата или горячей воды, изменяющийся в пределах 0...0,7: в расчетах обычно принимают k_в = 0,7; i_в — теплосодержание возвращаемых в котел конденсат; или воды, кДж/кг: в расчетах можно принять равным 270...295 кДж/кг.

Тепловая мощность котельной установки Р_к с учетом расхода теплоты на собственные нужды котельной и потерь в теплосетях принимается на 10... 15 % больше суммарного расхода теплоты:

P_K=(1,1...1,15)(Q_o+Q_в+ Q_м + Q_т).

По полученному значению Р_к подбирают тип и марку котла. Рекомендуется устанавливать однотипные котельные агрегаты с одинаковой тепловой мощностью. Число стальных агрегатов должно быть не менее двух и не более четырех, чугунных — не более шести. Следует учитывать, что при выходе из строя одного котла оставшиеся должны обеспечить не менее 75...80 % расчетной тепловой мощности котельной установки.

Для непосредственного обогрева помещений применяют нагревательные приборы различных видов и конструкций: радиаторы, чугунные ребристые трубы, конвекторы и пр.

Общую площадь поверхности нагревательных приборов, м², определяют по формуле

F =

1000 (Q0+ QB + QM + QT)

k[0,5(TГ + TX) - TB)]

где k — коэффициент теплопередачи стенок нагревательных приборов, Вт/(м²·К): для чугуна 7,4, для стали 8,3; Т_г — температура воды или пара на входе в нагревательный прибор, К: для водяных радиаторов низкого давления 338...348, высокого давления 393...398; для паровых радиаторов 383...388; T_х — температура воды на выходе из нагревательного прибора, К: для водяных радиаторов низкого давления 338...348, для паровых и водяных радиаторов высокого давления 368.

По известному значению F находят требуемое число секций нагревательных приборов:

n = F/f,

где f —площадь одной секции нагревательного прибора, м², зависящая от его типа: 0,254 у радиаторов М-140; 0,299 у М-140-АО; 0,64 у МЗ-500-1; 0,73 у конвектора плинтусного типа 15КП-1; 1 у чугунной ребристой трубы диаметром 500мм.

Бесперебойная работа котлов возможна только при достаточном запасе топлива для них. Кроме того, зная требуемое количество альтернативных топливных материалов, можно с помощью экономических показателей определить оптимальный вид топлива.

Потребность в топливе, кг, на отопительный период года ориентировочно можно рассчитать по формуле

G_т = k_зgV_н(T_в-Т_н),

где k_з= 1,1... 1,2— коэффициент запаса на неучтенные потери теплоты; g— годовой расход условного топлива на повышение температуры 1 м³ воздуха отапливаемого здания на 1 К, кг/(м³·К): 0,32 для здания с К_н< 1000м³; 0,245 при 1000 м³< V_н< 5000м³: 0,215 при 5000 м³ < К_н<10000м³ и 0,2 при V_н > 10000м³.

Условным принято считать топливо, теплота сгорания 1 кг которого равна 29,3 МДж, или 7000 ккал. Для перевода условного топлива в натуральное применяют поправочные коэффициенты: для антрацита 0,97, бурого угля 2,33, дров среднего качества 5,32, мазута 0,7, торфа 2,6.

249:: 250:: 251:: 252:: 253:: 254:: Содержание

 

253:: 254:: 255:: 256:: Содержание

Глава 19

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ И ВИБРАЦИЯ

19.1. ФИЗИКО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШУМА

Если из окружающей среды внезапно исчезнут привычные звуки, то человек будет испытывать значительные неудобства, волнение и даже чувство беспричинного страха: ведь люди рождаются и живут в мире звуков. Не следует забывать, что цивилизация достигла высокого уровня развития благодаря способности к общению в форме речи — одного из видов связи с помощью звуков. Тем не менее шум является одним из главных неблагоприятных производственных факторов. Из-за шума у работающих возникает более быстрое утомление, которое приводит к снижению производительности на 10...15%, увеличению числа ошибок при выполнении операций трудового процесса и, следовательно, к повышенной опасности возникновения травм. При длительном воздействии шума снижается чувствительность слухового аппарата, возникают патологические изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах.

Шум — это совокупность звуков различной силы и частоты (высоты), беспорядочно изменяющихся во времени. По своей природе звуки являются механическими колебаниями твердых тел, газов и жидкостей в слышимом диапазоне частот (16...20 000 Гц). В воздухе звуковая волна распространяется от источника механических колебаний в виде зон сгущения и разрежения. Механические колебания характеризуются амплитудой и частотой.

Амплитуда колебаний определяет давление и силу звучания: чем она больше, тем больше звуковое давление и громче звук. Сущность слухового восприятия состоит в улавливании ухом отклонения давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного. Значение нижнего абсолютного порога чувствительности слухового анализатора составляет 2-10~5Па при частоте 1000 Гц, а верхнего порога — 200 Па при той же частоте звука.

Частота колебаний влияет на слуховое восприятие и определяв! высоту звучания. Колебания с частотой ниже 16 Гц составляют область инфразвуков, а выше 20 000 Гц — ультразвуков. С возрастом (примерно с 20 лет) верхняя граница воспринимаемых человеком частот снижается: у людей среднего возраста до 13... 15 кГц, пожилого — до 10 кГц и менее. Чувствительность слухового аппарата с увеличением частоты от 16 до 1000 Гц повышается, на частотах 1000...4000 Гц она максимальна, а при частоте более 4000 Гц падает.

Физиологической особенностью восприятия частотного состава звуков является то, что ухо человека реагирует не на абсолютный, а на относительный прирост частот: увеличение частоты колебаний вдвое воспринимается как повышение высоты звучания на определенную величину, называемую октавой. Поэтому октавой принято называть диапазон частот, в котором верхняя граница вдвое больше нижней. Слышимый диапазон частот разбит на октавы со средними геометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 и 16000Гц. Средние геометрические частоты занимают как бы промежуточное положение в октаве. Их определяют из выражения

f_c = √ f_нf_в

где f_н и f_в — соответственно нижнее и верхнее значения частоты в октаве.

При гигиенической оценке шума измеряют его интенсивность (силу) и определяют спектральный состав по частоте входящих в него звуков. Интенсивность звука — это количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени и отнесенное к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Значения интенсивности звука изменяются в очень широких пределах — от 10^-12 до 10 Вт/м². В связи с сильной растянутостью диапазона изменения интенсивности и особенностями восприятия звуков (см. закон Вебера — Фехнера) введены логарифмические величины — уровень интенсивности и уровень звукового давления, выражаемые в децибелах (дБ). При использовании логарифмической шкалы уровень интенсивности звука:

L_i = 101g(I/I₀),

уровень звукового давления:

L = 20lg(p/p₀)

где I и I₀ — соответственно фактическое и пороговое значения интенсивности звука, Вт/м²: I₀= 10^-12 Вт/м² при эталонной частоте f_э= 1000Гц; р и P ₀ - соответственно фактическое и пороговое звуковое давление, Па: р₀ = 2*10^-5 Па при f _э= 1000 Гц.

Рис. 19.1. Кривые равной громкости звуков

Использовать логарифмическую шкалу уровней звукового давления удобно, так как отличающиеся между собой по силе в миллиарды раз звуки укладываются в диапазон 130...140 дБ. Например, уровень звукового давления, создаваемый при нормальном дыхании человека, находится в пределах 10...15 дБ, шепоте — 20....25, нормальном разговоре — 50...60, создаваемый мотоциклом—95...100, двигателями реактивного самолета на взлете — 110... 120 дБ. Однако при сравнении различных шумов необходимо помнить, что шум с уровнем интенсивности 70 дБ вдвое громче шума в 60 дБ и в четыре раза громче шума с уровнем интенсивности 50 дБ, что следует из логарифмического построения шкалы. Кроме того, звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты воспринимаются на слух неодинаково, особенно при уровне интенсивности менее 70 дБ. Причина такого явления заключается в большей чувствительности уха к высоким частотам.

В связи с этим введено понятие громкость звука, единицами измерения которой служат фоны и соны. Громкость звуков определяют, сравнивая их с эталонным звуком частотой 1000 Гц. Для эталонного звука единицы его интенсивности в децибелах приравнены к фонам (рис. 19.1). Так, громкость звука частотой 1000 Гц и интенсивностью 30 дБ равна 30 фонам, такой же величине равна громкость звука в 50 дБ частотой 100 Гц.

Измерение громкости в сонах нагляднее показывает, во сколько раз один звук громче другого. Уровень громкости в 40 фон

принят за 1 сон, в 50 фон — за 2 сона, в 60 фон — за 4 сона и т. д. Следовательно, с увеличением громкости на 10 фонов ее величина в сонах увеличивается вдвое.

Для обеспечения безопасности производственной деятельности необходимо учитывать способность звуковых волн отражаться от поверхностей или поглощаться ими. Степень отражения зависит от формы отражающей поверхности и свойств материала, из которого она изготовлена. При большом внутреннем сопротивление материалов (таких, как войлок, резина и т. п.) основная часть падающей на них звуковой волны (энергии) не отражается, а поглощается.

Особенности конструкции и формы помещений могут приводить к многократному отражению звука от поверхностей пола, стен и потолка, удлиняя тем самым время звучания. Такое явление называют реверберацией. Возможность возникновения реверберации учитывают на стадии проектирования зданий и помещений, в которых предполагается установить шумные машины и оборудование.

253:: 254:: 255:: 256:: Содержание

 

256:: 257:: Содержание

19.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМА

По источнику образования шум подразделяют на:

механический — создается колебаниями твердой или жидкой поверхности;

аэро- и гидродинамический — возникает в результате турбулентности соответственно газовой или жидкой среды;

электродинамический — обусловлен действием электро- или магнитодинамических сил, электрической дуги или коронного разряда.

По частоте различают шум низкочастотный (до 300 Гц), среднечастотный (от 300 до 800 Гц) и высокочастотный (более 800 Гц).

По характеру спектра шум бывает:

широкополосный — имеет непрерывный спектр шириной более одной октавы;

тональный — характеризуется неравномерным распределением звуковой энергии с преобладанием большей ее части в области одной-двух октав.

По времени действия различают следующие виды шума:

постоянный — изменяется в течение рабочей смены не более чем на 5 дБА в ту или иную сторону от среднего уровня;

непостоянный — уровень его звукового давления за рабочую смену может меняться на 5 дБА и более в любую сторону от среднего уровня.

Непостоянный шум, в свою очередь, можно подразделить на:

колеблющийся — с плавным изменением уровня звука во времени;

прерывистый — характеризуется ступенчатым изменением уровня звукового давления на более чем 5 дБА при длительности интервалов с постоянным уровнем давления звука не менее 1 с;

импульсный — состоит из одного или нескольких звуковых сигналов, продолжительность каждого из которых менее 1 с.

Классификацию шума важно учитывать при разработке мероприятий по снижению его вредного влияния на работающих. Например, определение источника возникновения шума и выработка соответствующих оптимальных мер противодействия, направленных на уменьшение уровня давления звука, создаваемого его генератором, способствуют повышению работоспособности людей и снижению их заболеваемости.

Определение частотного спектра шума также важно для обеспечения безопасности и гигиены труда. Так, если низкочастотные звуки распространяются в пространстве сферически от источника их образования, то высокочастотные — в виде узконаправленного потока волн. Поэтому шум низкой частоты легче проникает через неплотные преграды и от него нельзя защититься экранированием, которое особенно эффективно при борьбе с распространением высокочастотного шума.

Неодинаковое действие на организм человека различных видов шума учитывают при его гигиеническом нормировании.

256:: 257:: Содержание

 

257:: 258:: 259:: 260:: Содержание

19.3. НОРМИРОВАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ШУМА

Нормирование шума проводят двумя методами: 1) по предельному спектру шума в дБ; 2) по интегральному показателю (уровню звука) в дБА.

Первый метод применяют для нормирования постоянного шума. В основу норм положены ограничение уровня звукового давления в пределах октав, характер шума и особенности труда (табл. 19.1) для девяти октавных полос со средними геометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц. Полосу с f _c = 16 000 Гц не учитывают, так как звуки такой частоты слышны слабо.

Из таблицы 19.1 видно, что допустимый в пределах октав уровень звукового давления снижается от низких частот к высоким, так как высокочастотный шум более вреден. Однако табличные значения уровней звукового давления установлены для случаев, когда шум является широкополосным. При наличии в помещении аэродинамического тонального и импульсного шумов эти значения следует уменьшить на 5 дБ.

Второй метод заключается в нормировании интегрального (по всему диапазону частот) уровня шума, измеренного по шкале А шумомера. Этот показатель называют уровнем звука и обозначают дБА. Шкала А шумомера предназначена для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, приблизительно со-