В.Б. Кольцов, Н.М. Ларионов, И.М. Никулина,

В.П. Привалов, А.С. Рябышенков, И.М. Чечерников

Лабораторный практикум по курсу

“Безопасность жизнедеятельности”

Под редакцией

кандидата технических наук, доцента А.А. Вяльцева

Утверждено редакционно-издательским советом института

в качестве методических указаний

 

Москва 2006

 

 

УДК 658.382.3

Рецензент докт. техн. наук, проф А.М. Грушевский

А.А. Вяльцев, А.О. Ивченков, В.И. Каракеян,В.Б. Кольцов, Н.М. Ларионов, И.М. Никулина, В.П. Привалов, А.С. Рябышенков, И.М. Чечерников.

Лабораторный практикум по курсу “Безопасность жизнидеятельности” / Под ред. А.А. Вяльцева. - М.: МИЭТ, 2006. – с.: ил.

Лабораторный практикум служит дополнением к материалам лекций по курсу “Безопасность жизнедеятельности” и направлен на приобретение навыков работы с нормативной документацией по технике безопасности, а также навыков самостоятельного исследования параметров микроклимата в производственных помещениях, аэродинамических и шумовых характеристик систем вентиляции, условий освещения и теплового режима рабочих мест, безопасности работы с электроустановками и источниками СВЧ излучения, методов защиты от шума и вибрации.

Предназначен для студентов всех специальностей МИЭТ.

 

Ó МИЭТ, 2006

 

Лабораторная работа № 1

Исследование параметров микроклимата

Цель работы: оценка параметров микроклимата в лаборатории и разработка рекомендаций по их нормализации.

Продолжительность работы - 2 часа.

Оборудование и приборы

1. Гигрометр психометрический ВИТ-1.

2. Психрометр аспирационный М-34.

3. Барометр-анероид.

4. Анемометр цифровой переносной АП1-1.

5. Вентилятор настольный.

6. Лабораторные планшеты.*

Теоретические сведения

Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и барометрического давления. Санитарно-гигиенические условия в помещении зависят также от интенсивности тепловых излучений и качественного состава газов в окружающей среде (от степени загрязнения воздуха газами, парами, пылью, степени ионизации и т.д.). Практический интерес представляют значения указанных параметров в рабочей зоне - пространстве высотой до 2 м над уровнем пола, где находится рабочее место (РМ).

По своей физической сущности температура среды отражает среднюю энергию теплового движения молекул, так же как барометрическое давление отражает удельную внутреннюю энергию единицы объема среды. Таким образом, эти два параметра непосредственно влияют на процессы теплообмена человека и окружающей среды, предопределяя величину энергии, которую молекулы воздуха отдают человеку или отбирают у него. Температура и давление отражают среднюю тепловую (хаотическую) скорость молекул воздуха.

* Планшеты содержат необходимый справочный материал и выдаются при выполнении лабораторной работы.

Но у скорости молекул воздуха есть и другая составляющая - внешняя скорость потока воздуха в целом относительно человека. Эта составляющая также влияет на процессы теплообмена человека и среды.

Влажность воздуха обычно характеризуется относительной влажностью, которую определяют по формуле

j = P _п / Р _нас × 100%,

где Р _п - парциальное давление водяных паров в воздухе; Р _нас - максимальное парциальное давление водяных паров, возможное при данной температуре воздуха (парциальное давление насыщенного пара).

Для определения относительной влажности чаще всего используют психрометрический метод, заключающийся в сопоставлении показаний двух рядом расположенных термометров, шарик одного из которых покрыт увлажненной тканью. Влага, пропитывающая ткань, испаряется с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха и отнимает тепло у термометра, поэтому показания влажного термометра t _в оказываются ниже показаний сухого термометра t _с. На основании показаний двух термометров определяют парциальное давление водяных паров:

Р _п = Р _нас – А ×(t _c – t _в)× Р _б , (1)

где Р _нас - парциальное давление насыщенных паров при температуре влажного термометра t _в, определяемое по таблице физических свойств воздуха; А – психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха (для v = 0,13 - 4 м/с A = 0,0013 – 0,00067); P _б - барометрическое давление.

С достаточной для инженерных расчетов точностью значение Р _нас можно определить по формуле

lg Р _нас = 8,82 – 2200 / (t _c + 273). (2)

На основании расчетов составлены психрометрические таблицы для определения относительной влажности воздуха (планшет 3).

Атмосферное давление влияет на парциальное давление основных компонентов воздуха (кислорода и азота), а следовательно, на процесс дыхания. Однако необходимо учитывать, что для здоровья человека опасно быстрое изменение, а не сама величина атмосферного давления. В большинстве случаев оно не оказывает существенного влияния на условия труда, поэтому нередко при исследовании условий труда этот показатель не регламентируют.

Температура воздуха оказывает большое влияние на функционирование человека. При нормальных климатических условиях температура тела здорового человека поддерживается на уровне 36,5 ± 0,5 ºС. При отклонении температуры от нормы на несколько градусов ухудшаются окислительно-восстановительные процессы и нарушается жизнедеятельность организма. Человек вырабатывает определенное количество энергии, которая расходуется на поддержание обмена веществ
(320 - 630 кДж/ч) и отдается окружающей среде (840 - 2100 кДж/ч).

Чрезмерный перегрев организма ухудшает работоспособность, резко учащает пульс и дыхание, нарушает водно-солевой баланс, замедляет мыслительную деятельность, рассеивает внимание, ухудшает восприятие информации, вызывает опасные сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и другие заболевания. Наиболее тяжелое последствие перегрева организма - тепловой удар, симптомами которого являются рвота, головокружение, расширение кровеносных сосудов кожи, падение кровеносного давления, нарушение кровообращения и дыхания, судороги, иногда потеря сознания. Первая помощь при тепловом ударе заключается в энергичных мерах по охлаждению организма человека путем принятия душа или ванны либо обертывания мокрой простыней на 10 - 15 мин. Затем необходимы покой в тени или прохладном помещении и вызов врача.

При температуре воздуха 15 - 25 ºС теплопродукция организма человека находится на приблизительно постоянном уровне. По мере понижения температуры воздуха теплопродукция повышается за счет мышечной активности, проявлениями которой являются дрожь и усиление обмена веществ. При охлаждении человека резко падает работоспособность, теряются координация движений, быстродействие, появляются сонливость, опасная заторможенность центральной нервной системы, наблюдается рост числа ошибок и неправильных действий. При пониженной температуре окружающей среды сужаются кровеносные сосуды кожи, скорость протекания крови через них замедляется, а отдача тепла организмом человека в окружающую среду уменьшается.

Человек наделен защитной функцией терморегуляции, заключающейся в способности при изменяющихся микроклиматических условиях регулировать процессы теплообразования в организме и теплопередачи в окружающую среду, сохраняя постоянную температуру тела (36,1 - 37,0 ºС). Тепло, выделяемое человеком, отводится в окружающую среду благодаря конвекции воздуха у тела q _к, теплопроводности через одежду q _т, излучению q _и и массообмену q _м (при испарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами q _исп, и при дыхании q _в)

Q = q _к + q _т + q _и + q _исп + q _в.

В обычных микроклиматических условиях при выполнении легкой физической работы человек 30% всего тепла отдает путем конвекции и теплопроводности через одежду, 45% - теплоизлучением, 20% - испарением пота и 5% - при дыхании. В зависимости от температуры окружающей среды t _c и других факторов удельная теплоотдача может изменяться. Так, при t _c > 30 ºС большая часть тепла отдается путем испарения влаги с поверхности кожи, а при t _c, близкой к температуре тела, - исключительно за счет испарения пота. При нормальных условиях с потом человек теряет в сутки около 0,6 л жидкости.

Температура воздуха на РМ зависит от количества тепла, поступающего в помещение от источников тепловыделения, количества тепла, уходящего из помещения через ограждения и различные открытые проемы, и степени разбавления его приточным наружным воздухом. Ввиду неравномерного распределения тепла в помещении лаборатории температуру воздуха из- меряют в разных точках рабочей зоны (как правило, на высоте 1 м от пола).

Движение воздуха способствует отдаче теплоты, если температура воздуха ниже температуры тела человека. Если температура воздуха выше температуры тела человека, то происходит перегрев организма. Минимально ощутимая человеком скорость движения воздуха равна 0,2 м/с. Легкое движение воздуха при обычных температурах способствует хорошему самочувствию, сдувая обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха.

Действие температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха может быть антагонистическим (действие одних ослабляет действие других) или синкретическим (действие одних усиливает действие других).

Все параметры микроклимата нормируются. Устанавливаются оптимальные и допустимые значения температуры, влажности и скорости движения воздуха с учетом избытка тепла, времени года и тяжести выполняемой работы. Под оптимальными микроклиматическими условиями понимают такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизма терморегуляции, создают ощущение теплового комфорта, предопределяют хорошую работоспособность. Допустимыми микроклиматическими условиями считают такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека способны вызывать проходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряженную работу механизма терморегуляции, не выходящую за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Так как тепловые ощущения человека определяются суммарным действием температуры, влажности, скорости движения воздуха и температуры окружающих поверхностей, возникает необходимость введения величины, которая служила бы критерием тепловых ощущений человека и в то же время являлась функцией величин, характеризующих состояние среды. Такая величина получила название эффективной температуры (ЭТ) - температуры насыщенного неподвижного воздуха, обладающего такой же охлаждающей способностью, как и воздух на рабочем месте с заданными значениями температуры и влажности. Чем больше отклонение ЭТ от комфортной, тем выше степень дискомфорта. Наблюдениями установлено, что максимум комфорта для людей, занятых легкой работой, в теплый период года соответствует 21 - 22 ºС ЭТ,
в холодный и переходный периоды - 18 - 19 ºС ЭТ.

В то же время для любого сочетания температуры, относительной влажности и скорости воздуха можно найти температуру неподвижного насыщенного воздуха, которая создает те же тепловые ощущения, т.е. обладает той же охлаждающей способностью. Эта температура называется эквивалентно-эффективной (ЭЭТ).

По номограмме (планшет 2) можно определить значения ЭТ и ЭЭТ для различных сочетаний температуры, относительной влажности и скорости воздушных потоков.

Известен математический метод учета тепловых ощущений:

S = k – 0,1 t _c – 0,0968 t _o – 0,0372 Р _п + 0,0367 × (37,8 – t _c)× , (3)

где S - характеристика тепловых ощущений; k - константа (для зимы
k = 7,83 и для лета k = 8,45); t _c - температура воздуха по сухому термометру; t _o - температура окружающих поверхностей (на 5 - 10 ºС ниже t _c); Р _п - парциальное давление пара в воздухе, мм рт. ст.; v - скорость движения воздуха, м/с.

Данный метод применяется при влажности воздуха 30 - 70%. Значение S характеризует тепловые ощущения людей, находящихся в покое или выполняющих легкую физическую работу: 1 - очень жарко; 2 - жарко; 3 - тепло; 4 - нормально; 5 - прохладно; 6 - холодно; 7 - очень холодно.

Для измерения t _c, t _в и j используются гигрометр психометрический ВИТ-1 и психрометр аспирационный М-34. Гигрометр психометрический - стационарный; показания его в значительной степени зависят от подвижности воздуха и источников теплового излучения в помещении (j определяется по таблице на гигрометре). Психрометр аспирационный состоит из двух ртутных термометров, укрепленных в металлической оправе и заключенных в защитные металлические трубки, сообщающиеся общим воздуховодом с вентилятором, который находится в головке прибора. Через трубку с равномерной скоростью под действием вентилятора продувается исследуемый воздух, благодаря чему обеспечивается постоянство психрометрического коэффициента. Защитные металлические трубки устраняют влияние теплового излучения от окружающей среды и предметов. Вентилятор приводят в движение с помощью электромотора. Через 4 - 5 мин (а зимой через 2 - 5 мин) после запуска вентилятора можно, не выключая его, снимать показания прибора (j определяется по планшету 3).

Для измерения атмосферного давления служат ртутные и анероидные барометры. В практике применяют барометры-анероиды разных моделей, основной деталью которых является металлическая анероидная коробка.

Методика выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством приборов, проверить наличие воды в психрометрах. Начертить план помещения, показать на нем РМ и наметить дополнительные точки замеров параметров микроклимата.

2. Определить параметры микроклимата на РМ при неподвижном воздухе (v = 0):

а) измерить давление воздуха с помощью барометра-анероида;

б) определить температуру воздуха и относительную влажность на РМ, зафиксировав показания t _c1 и t _в1 гигрометра психометрического ВИТ-1.

3. Определить параметры микроклимата на РМ при подвижном воздухе (v ¹ 0):

а) установить вентилятор на расстоянии 0,8 - 1,0 м от гигрометра психометрического ВИТ-1, включить и направить воздушный поток на гигрометр, с помощью анемометра произвести замеры скорости воздуха;

б) определить температуру воздуха и относительную влажность на РМ, зафиксировав показания гигрометра психометрического ВИТ-1 t _c2 и t _в2.

4. В соответствии с данными планшета 1 определить, какими являются полученные результаты на РМ: оптимальными, допустимыми или недопустимыми.

5. Произвести замеры относительной влажности в 2 - 3 точках лаборатории с помощью переносного психрометра аспирационного. Результаты замеров нанести на план помещения.

6. Провести оценку метеорологических условий методом учета тепловых ощущений и по эффективной температуре:

а) вычислить характеристику тепловых ощущений S при подвижном и неподвижном воздухе (формулы (1), (2), (3)) и оценить по ней метеоусловия на РМ;

б) определить величины ЭТ и ЭЭТ по номограмме (планшет 2) и оценить по ним метеоусловия на РМ.

7. Дать рекомендации по улучшению метеоусловий данного помещения.

8. Оформить отчет по работе.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1) название и цель лабораторной работы;

2) план лаборатории с указанием точек контроля микроклимата и числовых значений его параметров;

3) расчеты характеристики тепловых ощущений;

4) выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Дать определение микроклимата.

2. Перечислить параметры микроклимата.

3. Как определяется относительная влажность воздуха?

4. Как влияет атмосферное давление на условия труда работающих?

5. Какое влияние оказывает температура производственного помещения на работоспособность человека?

6. Как влияет скорость движения воздуха на самочувствие человека?

7. Дать определения эффективной и эквивалентно-эффективной температур.

8. Рассказать о математическом методе учета тепловых ощущений человека.

9. Что такое терморегуляция организма человека?

Литература

1. ГОСТ 12.1.005-83. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

2. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

Лабораторная работа № 2