Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие по практическим занятиям

Подождите немного. Документ загружается.

Определить интенсивность облучения человека, находящегося на рас-

стоянии 1,5 м от открытой дверцы кузнечной печи, имеющей размеры 0,5×0,8

м. Температура в печи 1350 °С, в помещении 22 °С. Толщина стенки 0,5 м.

Решение

1. Интенсивность теплового излучения из отверстия печи, Вт/м

(

)

(

)

[

]

.401053100/273135078,5100/

=+⋅==

потв

ТCq

2. По отношениям

δ/а = 0,5/0,5 = 1 и δ/b = 0,5/0,8 = 0,625,

из табл. 1 определяем:

отв

′

= 0,65 и

отв

′

= 0,75,

(

)

(

)

.7,02/75,065,02/

=+=+=

отвотвотв

ϕϕϕ

3. Интенсивность теплового излучения из отверстия в помещение,

Вт/м

.2807374010537,0

=⋅=⋅=

отв

отвотв

qq ϕ

4. Отношение расстояния до рабочего места к среднему линейному

размеру отверстия

37,28,05,0/5,1/ =⋅=Fх .

По табл. 2 определяем

мр.

= 0,04.

5. Интенсивность облучения рабочего, находящегося на расстоянии 1,5

м от дверцы, Вт/м

.44924,028073704,0

⋅

Fqq

отвмрмр

Вывод: так как расчетная интенсивность облучения рабочего превыша-

ет допустимую (35 Вт/м

), необходимо предусмотреть на рабочем месте

средства защиты. По условиям технологии здесь возможно применение цеп-

ной завесы или воздушное душирование рабочего места.

Задача

Рассчитать необходимую толщину плоской однослойной стенки печи,

чтобы температура наружной поверхности не превышала допустимой 45 °С.

Материал стенки – шамот, температура внутри печи 1000 °С, плотность теплово-

го потока через стенку q = 3000 Вт/м

Решение

1. Толщина однослойной стенки из шамота, м,

(

)

qТТ

нарвн

−

= 1,146⋅(1268 − 318)/3000 = 0,36.

2. Коэффициент теплопроводности, Вт/м⋅К,

= 0,67 + 0,0006Т = 0,67 + 0,0006⋅793 = 1,146,

где Т − средняя температура стенки печи;

Т = 0,5⋅(Т

ВН

+ Т

НАР

) = 0,5⋅(1268 + 318) = 793 К;

ВН

= Т

ПЕЧИ

− 5 = 1000 − 5 = 995 °С = 1268 К;

НАР

= 45 + 273 = 318 К.

Примем толщину стенки в 1,5 кирпича 370 мм.

Задача

Рассчитать необходимую толщину однослойной плоской стенки зака-

лочной печи, чтобы температура наружной поверхности не превышала до-

пустимой по санитарным нормам 45 °С. Температура воздуха на рабочих

местах 25 °С. Температура нагрева металла в печи 1000 °С. Материал футе-

ровки – шамот.

Решение

1. Толщина однослойной плоской стенки

(

)

( )

нарвн

зрнарн

ТТ

−⋅

−

⋅

2. Температура в градусах Кельвина

нар

= 318; Т

вн

= 1268; Т

р.з

= 298;

коэффициент теплопроводности

= 1,146 Вт/м⋅К (см. предыдущий пример).

3. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности печи, Вт/м

⋅К,

клн

где

– коэффициент теплоотдачи излучением;

– коэффициент тепло-

отдачи конвекцией.

4. Коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/м

⋅К,

(

)

(

)

[

]

( ) ( )

[ ]

.12,5

298318

100/298100/3182,4

100/100/

−

−⋅

−

−⋅

зрнар

зрнарпр

ТТ

ТТС

5. Коэффициент теплоотдачи конвекцией (для вертикальной стенки),

Вт/м

⋅К,

.65,42983182,2

=−⋅=−⋅=

зрнарк

ТТаα

6. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности печи, Вт/м

⋅К,

77,965,412,5

Вт/м

⋅К,

= [9,77⋅(318 − 298)] /[1,146⋅(1268 − 318)] = 0,18 м.

Примем толщину стенки в 1 кирпич 250 мм.

На фиксированных местах для защиты рабочих от перегрева в горячих

цехах и местах, на которых они подвергаются одновременному воздействию

теплоты и пыли, или местах, на которых в воздух поступают пыль, вредные

газы и пары, применяют воздушные души. Для воздушного душирования ра-

бочих мест применяют наружный или внутренний воздух после соответст-

вующей обработки (охлаждение, подогрев, увлажнение, очистка) или без та-

ковой. Необходимость предварительной обработки обосновывают расчетом.

Расчет воздушных душей заключается в определении площади сечения

душирующего патрубка и скорости истечения воздуха на выходе из патрубка

в зависимости от выбранной конструкции и турбулентности свободной струи

по эмпирическим формулам.

Задача

Требуется устроить воздушное душирование рабочего места размером

А×В = 1×1 м. Интенсивность теплового облучения работающих – 350 Вт/м

. Не-

обходимая скорость на рабочем месте V

= 2 м/с. Расстояние от душирующего

патрубка до площадки x = 2,5 м. Температура на рабочем месте t

= 22 °С, t

= 25

°С, t

окр

= 28 °С.

Решение

1. Принимаем цилиндрический патрубок с диаметром выходного сечения

= 400 мм и коэффициентом турбулентности а = 0,08 (табл. 4).

Таблица 4

Коэффициент турбулентности струи, применяемый в расчетах воздуш-

ного душирования

Выходное сечение душирующего

патрубка

Kоэффициент турбулентности

струи, а

Сопло с плавным поджатием 0,066-0,07

Цилиндрическая труба 0,08

Патрубок Батурина 0,122

2. Диаметр поперечного сечения струи d

на расстоянии от патрубка

x=2,5 м:

= 6,8 (аx/d

+ 0,145);

= 6,8 (аx + 0,145⋅d

) = 6,8⋅(0,08⋅2,5 + 0,145⋅0,4) = 1,75 м;

(

)

(

)

,4,24/75,114,34/

222

мdS

=⋅== π

что более 1 м

, т. е. удовлетворяет условию.

3. d

= 1 (т. к. А×В = 1×1), а отношение

= 1/1,75 = 0,572.

4. По графику (рис. 1) определим коэффициенты:

b = 0,25, с = 0,3.

Рис. 1. График для определения коэффициентов b и с

5. Начальная скорость воздуха в плоскости патрубка, м/с,

= (V

/в)(аx/d

+ 0,145) =

= (2,0/0,25)⋅(0,08⋅2,5/0,4 + 0,145) = 5,16.

6. Объем воздуха, подаваемого патрубком, м

/с,

(

)

4/ VdL

π=

= (3,14⋅1,75

/4)⋅5,16 ≈ 12,4.

7. Необходимая температура воздуха при выходе из душирующего пат-

рубка, °C,

= t

окр

− [(t

окр

− t

)/c]⋅(аx/d

+ 0,145) =

= 28 − [(28 − 22)/0,3)] (0,08⋅2,5/0,4 + 0,145) = 20,6.

Вывод: так как наружная температура 25 °С, в душирующей установке

воздух необходимо предварительно охладить, например, разбрызгиванием воды

форсунками в оросительной камере.

2. Вентиляция

Вентиляция − это организованный и регулируемый обмен воздуха в

помещении для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других ве-

ществ, а также улучшающий микроклиматические условия в обслуживаемой

или рабочей зоне. Вентиляция бывает общеобменная и местная.

Общеобменная вентиляция предназначена для удаления из помеще-

ний вредных паров, газов, пыли, избыточной влажности, теплоты или дове-

дения указанных вредностей до допустимых значений в объеме всего поме-

щения.

В помещение могут поступать одновременно несколько вредностей. В

этом случае воздухообмен рассчитывают по каждой вредности, а для проек-

тируемых вентиляционных систем принимают большее из полученных коли-

честв воздуха. Если выделяющиеся вещества действуют на организм челове-

ка однонаправленно, то рассчитанные объемы воздуха суммируют.

Рассчитанный объем воздуха следует подавать подогретым в рабочую

зону помещения, а загрязненный воздух – удалять от мест выделения вредно-

стей из верхней зоны помещения.

Объем воздуха, требуемый для удаления из помещения углекислоты,

/ч,

L = G/(x

− x

где G – количество углекислоты, выделяющейся в помещении, г/ч или л/ч; x

–

концентрация углекислоты в наружном воздухе; x

– концентрация в воздухе

рабочей зоны, г/м

или л/м

Количество воздуха для удаления из помещения вредных паров, газов и

пыли, м

/ч,

L = G/(c

− c

где G – количество газов, паров или пыли, выделяющихся в помещении, мг/ч;

– предельно допустимая концентрация газа, паров или пыли в воздухе ра-

бочей зоны, мг/м

; с

– концентрация указанных вредностей в наружном

(приточном) воздухе, мг/м

Количество воздуха для удаления из помещения влагоизбытков, м

/ч,

L = G/

⋅(d

− d

где G – количество влаги, испаряющейся в помещении, г/ч;

– плотность воз-

духа в помещении, кг/м

; d

– влагосодержание воздуха, удаляемого из поме-

щения, г/кг сухого воздуха; d

– влагосодержание приточного воздуха, г/кг

сухого воздуха.

Количество воздуха для удаления из помещения избыточной теплоты,

/ч,

L = Q

изб

/C⋅

⋅(t

выт

− t

прит

где Q

изб

– количество избыточной теплоты, поступающей в помещение, Вт; С

– удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг ⋅К);

– плотность воздуха в поме-

щении, кг/м

; t

выт

– температура воздуха в вытяжной системе, °С; t

прит

– тем-

пература приточного воздуха, °С.

Задача

Определить необходимый воздухообмен по избыткам тепла в сборочном

цехе для теплого периода года. Общая мощность оборудования в цехе N

обор

120 кВт. Количество работающих 40 человек. Объем помещения 2000 м

Температура приточного воздуха t

прит

= 22,3 °С, влажность

= 84 %. Тепло

солнечной радиации составляет 9 кВт (Q

СР

). Удельная теплоемкость сухого

воздуха С = 0,237 Вт/кг⋅К; плотность приточного воздуха

= 1,13 кг/м

;

температура вытяжного воздуха t

ВЫТ

= 25,3 °С. Принять количество тепла,

выделяемого одним человеком, 0,116 кВт; от оборудования 0,2 кВт − на 1

кВт мощности.

Решение

1. Необходимый воздухообмен, м

/ч,

L = Q

изб

/[C⋅

⋅(t

выт

− t

прит

)] = (

люди

изб

обор

изб

+ Q

ср

)/[C⋅

⋅(t

выт

− t

прит

)].

2. Количество тепла от людей, кВт,

люди

изб

= 0,116⋅40 = 4,64.

3. Количество тепла от оборудования, кВт,

обор

изб

= 120⋅0,2 = 24.

4. Необходимый воздухообмен, м

/ч,

(

)

( )

46849

3,2953,29813,1237,0

100092464,4

−⋅⋅

⋅

=L .

Задача

Определить необходимый воздухообмен в сборочном цехе для холод-

ного периода года. Общая мощность оборудования N

обор

= 120 кВт. Количест-

во работающих в цехе – 40 человек. Температура приточного воздуха t

прит

−13 °С, влажность

= 84 %, влагосодержание приточного воздуха d

прит

= 1

г/кг, вытяжного воздуха d

выт

= 12,95 г/кг. Плотность приточного воздуха ρ =

1,357 кг/м

(принимаем в зависимости от температуры приточного воздуха).

Теплопотери за счет вентиляции и через ограждения – 7 кВт (Q

ПОТЕРИ

). Влага и

тепло, выделяемые одним человеком, соответственно равны 0,18 кг/ч и 0,116

кВт. Влагу и тепло, выделяемые оборудованием, принять равными соответст-

венно 0,15 кг/ч и 0,2 кВт на 1 кВт мощности оборудования. Удельная теплоем-

кость сухого воздуха С = 0,237 Вт/кг⋅К; температура вытяжного воздуха t

выт

18,5 °С.

Решение

1. Необходимый воздухообмен по избыткам влаги, м

/ч,

вл

изб

вл

выт

− d

прит

)] = (

люди

вл

обор

вл

)/[

выт

− d

прит

)],

где

− плотность приточного воздуха.

2. Выделяемое людьми количество влаги, кг/ч,

люди

вл

= 40⋅0,18 = 7,2.

3. Выделяемое оборудованием количество влаги, кг/ч,

обор

вл

= 0,15⋅120 = 18.

4. Выделяющееся в помещении общее количество влаги, кг/ч,

изб

вл

люди

вл

обор

вл

= 7,2 + 18 = 25,2.

5. Необходимый воздухообмен, м

/ч,

вл

= 25,2⋅1000/[1,357⋅(12,95 − 1)] =1554.

6. Необходимый воздухообмен по избыткам тепла, м

/ч,

тепло

изб

/[C⋅

выт

− t

прит

)] =

= (

люди

изб

обор

изб

− Q

потери

)/[C⋅

выт

− t

прит

)].

7. Выделяемое людьми тепло, кВт,