Качество воздушной среды. Микроклимат помещений

Министерство образования  Российской Федерации

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уфимский государственный  авиационный технический 

университет

 

Кафедра безопасности производства

и промышленной экологии

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА

 

по дисциплине «Безопасность  жизнедеятельности»

 

 

 

 

Выполнил:   Студент гр. … … … …

Проверил:   К.г.н., ст.преп. каф.БПиПЭ Кияшко И.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уфа, 2013 г.

 

1. КАЧЕСТВО ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ.

МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЙ

 

Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспечить хорошее самочувствие и наилучшие  для сохранения здоровья параметры  среды обитания и характеристики трудового процесса.

Наиболее  значимым для создания комфортных условий  на рабочем месте является обеспечение  нормативных метеорологических  условий в производственных помещениях, оказывающих существенное влияние  на самочувствие человека. Производственный микроклимат зависит от теплофизических особенностей технологического процесса, климата местности, сезона года, условий отопления и вентиляции.

 

Теоретические сведения:

Одним из необходимых  условий здорового и высокопроизводительного  труда является обеспечение чистоты  воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещений, т.е. пространстве высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места.

Атмосферный воздух в  своем составе содержит (% по объему): азота-78,08; кислорода – 20,95; аргона, неона и других инертных газов - 0,93; углекислого газа (диоксида углерода) - 0,03; прочих газов – 0,01. Плотность воздуха при нормальных условиях (температура t = 0°С, давление Р = 760мм рт.ст.=1015 кПа) равна ρ = 1,29 кг/м³. Удельная теплоемкость воздуха с=0,24кал/г или с=1005,6Дж/кг (1кал = 4,19Дж). Воздух такого химического  состава наиболее благоприятен для дыхания.

Однако воздух рабочей зоны редко имеет приведенный  выше химический состав, т.к. многие технологические  процессы сопровождаются выделением в воздух производственных помещений вредных веществ – паров, газов, твердых и жидких частиц. В загрязненном воздухе количество диоксида углерода может достигать 0,5%; кроме этого в воздухе могут содержаться различные вредные (токсичные) газы и аэрозоли.

По характеру  воздействия на организм человека вредные  вещества, содержащиеся в воздухе, подразделяются на:

общетоксические – вызывающие отравление всего организма (окись углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения и др.);

раздражающие – вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, окислы азота, озон, ацетон и др.);

сенсибилизирующие – действующие как аллергены (формальдегид, различные растворители и лаки на основе нитро- и нитрозосоединений и др.);

канцерогенные – вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, амины, окислы хрома, асбест и др.);

мутагенные – приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и др.);

влияющие  на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и др.).

 

Для обеспечения  безопасных условий жизнедеятельности  для воздуха производственных помещений  должно выполняться условие

q_i < ПДК_i ,      (1)

где q_i - концентрация i-гo вещества в воздухе,

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-гo вещества.

Если в  воздухе присутствуют вещества однонаправленного  действия на организм человека, вступает в силу так называемый эффект суммации. Для таких веществ должно выполняться условие

,       (2)

где n - число суммирующихся веществ.

Кроме вредных  примесей в воздух помещений может  поступать избыточное тепло в результате технологических процессов, от приборов, оборудования, людей, лучистой энергии солнца и т.п., а также избыточная влага (пары воды). Нормализация воздушной среды производственных помещений, т.е. удаление вредных примесей, избыточного тепла и влаги осуществляется с помощью вентиляции, как местной, организуемой в местах выделения примесей, тепла или влаги, так и общеобменной.

Таким образом, для обеспечения качества воздушной  среды необходимо правильно выбрать  систему вентиляции, рассчитать ее параметры, основным из которых является потребное количество воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него.

Потребным воздухообменом называется количество воздуха, которое необходимо вводить в помещение (или удалять из него) в течение часа. Для оценки качества вентиляции необходимо знать фактический воздухообмен, т.е. то количество воздуха, которое в действительности поступает (удаляется) в течение часа.

Кратностью воздухообмена называется число, показывающее, сколько раз в течение часа происходит полная замена воздуха помещении. Кратность воздухообмена (ч^-1) определяется по формуле:

К=L_ф/V,      (3)

где L_ф - фактический воздухообмен, м³/ч ,

V- объем помещения, м³.

 

Определение потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции

При нормальном микроклимате (отсутствие избыточного  тепла, влажности) в случае отсутствия выделений вредных веществ в результате технологических процессов или из материалов, хранящихся в помещении (или их содержание находится в пределах санитарных норм), воздухообмен (м³/ч) можно определить по формуле

L = N∙L₁ ,       (4)

где N - число работающих,

L₁ - расход воздуха на одного работающего.

Значение L₁ зависит от объема помещения, который приходится на 1 человека, и нормируется СН 245-71 «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий». При отсутствии естественной вентиляции L₁=60м³/чел.

 

Расчет  общеобменной вентиляции при выделении вредных веществ и избыточного тепла

 

1. Выделение вредных веществ

Пусть G - количество выделяемого вредного вещества, мг/ч; q_прит - концентрация этого же вредного вещества в приточном воздухе; q_выт - концентрация вещества в вытяжном воздухе; L₁ - количество воздуха, поступающего в помещение, L₂ -количество воздуха, удаляемого из помещения. Тогда, по закону сохранения вещества, имеем:

G + L₁∙q_ПРИТ = L₂∙q_ВЫТ  (5)

Но, поскольку  одним из требований, предъявляемых к вентиляции является Li « L₂ = L_B, получим

L   =

             (6)

Воздух, поступающий  извне как бы разбавляет воздух в  помещении до концентрации q_BЫТ. Но по санитарным требованиям должно выполняться условие q_BЫТ < ПДК. Следовательно, потребный воздухообмен

G

L =

               (7)

Требование  к концентрации вещества в приточном  воздухе:

q_ПРИТ = 0,3 ПДК                   (8)

В случае выделения  нескольких веществ, не обладающих эффектом суммации, потребный воздухообмен рассчитывается по каждому из них, а затем выбирается максимальное значение. В случае n суммирующихся веществ окончательная величина потребного воздухообмена рассчитывается как  ∑L_n.

 

2. Выделение  избыточного тепла

При вентиляции избыточное тепло Q расходуется на нагрев поступающего воздуха (изменение температуры с t = t_ПРИТ до t = t_BЫТ:

Q = c · m  · (t_ВЫT - t_ПPИТ)                   (9)

где m = L·ρ - масса воздуха. Отсюда получим:

 

 

L_Q =

                     (10)

Обычно известна температура в рабочей зоне t_рз, т.е. в объеме пространства, высотой 2м над полом или рабочей площадкой. Температура вытяжного воздуха (t_выт) в таком случае определяется по формуле

t_выт ⁼ t_рз + ∆t ∙(H-2)     (11)

где Н - высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки, м;

∆t = 0,5... 1 °С/м - температурный градиент по высоте (в задачах принимать ∆t=1°С/м).

 

Задачи для  самостоятельного решения:

Задача 1.1. Оценить пригодность цеха (т.е. соответствие потребного и фактического воздухообмена) объемом V,м³ для выполнения работ, в ходе которых выделяется оксид углерода (G₁,г/ч), этилен (G₂,г/ч), аммиак  (G₃,г/ч),  диоксид серы (G₄,г/ч), а также избыточное тепло (Q,ккал/час). Вентиляционная система обеспечивает полную замену воздуха в цехе 5 раз в течение часа. Температура в рабочей зоне равна t₁, температура приточного воздуха равна t_прит=22°С. Вытяжные отверстия находятся на высоте 5м от рабочей площадки.

 

Примечания:

ПДК₁=20мг/м³; ПДК₂= 1мг/м³; ПДК₃=20 мг/м³; ПДК₄=10 мг/м³.

 

 

 

 

2. ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

 

Ионизирующее  излучение - излучение, которое при взаимодействии с веществом непосредственно или косвенно вызывает ионизацию и возбуждение его атомов и молекул.

Основными видами ионизирующего  излучения, с которыми нам чаще всего приходится сталкиваться, являются:

- альфа-излучение; 

- бета-излучение; 

- гамма-излучение.

Таблица 2.1.

Свойства	Альфа-распад	Бета-распад	Гамма-излучение
Природа	Атом гелия Не	Электрон е, ( )	Коротковолновое Электромагнитное излучение
Схема распада			Y А*®YA+g-квант
Ионизирующая  способность	Очень высокая	Средняя	Слабая
Проникающая способность	Низкая	Высокая	Тело человека пронизывает  насквозь

 

Различие этих видов излучения заключается в их физических характеристиках, в происхождении, в  свойствах, в радиотоксичности и поражающем действии на биологические ткани.

 

Защита от ИИ

В производственном цикле  существуют различные способы защиты от ионизирующих излучений: защита расстоянием, временем, экранированием источника излучения и количеством (мощностью) источников.

«Защита расстоянием» основана на том, что интенсивность облучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния между источником излучения и работающим. «Защита временем» заключается в уменьшении продолжительности контакта человека с источником излучения. «Защита экранированием» – укрытие источника излучения конструкционными материалами, хорошо поглощающими излучение: свинцом, железом, бетоном, алюминием, свинецсодержащим стеклом и др. «Защита количеством» заключается в уменьшении мощности источников до минимальных величин.

Поток a-частиц полностью поглощается листом бумаги; поток b-частиц полностью поглощается тонким слоем алюминия; поток  g-частиц поглощается свинцовой пластиной и различными бетонными плитами с наполнителями из металла.

 

 

 

Источники ионизирующих излучений

Можно привести следующую  классификацию источников ионизирующих излучений, оказывающих радиационное воздействие на человека:

1. Естественные  источники ионизирующих излучений:

   - космического происхождения (тритий ³Н , радиоуглерод ¹⁴С);

   - земного происхождения  (радий ²²⁶Rа, калий ⁴⁰К, радон ²²²Rn, уран ²³⁵U)

2. Технологически  измененный фон:

- Полеты на самолетах

- Угольные ТЭС

- Отопление жилищ,  приготовление пищи

- Предметы широкого потребления

- Продукты переработки  фосфоритов

- Озоновые дыры.

3. Искусственные  источники излучений

- в среде обитания (ускорители заряженных частиц, городские  свалки, медицина);

- атомные предприятия  (отвалы урановых шахт, отходы  обогатительных заводов);

- ядерные взрывы (аварии  на подводных лодках, космических  аппаратах, испытания ядерного  оружия).

Ионизирующее излучение  от естественных источников радиации является неотъемлемым экологическим фактором окружающей природной среды, приводящим к облучению любого объекта биосферы.

Из естественных радионуклидов  особо значимую роль играет не имеющий  цвета и запаха инертный газ радон. В настоящее время радон считается  одним из наиболее опасных «невидимых врагов» человека. Газ без цвета, запах, тяжелее воздуха в 8 раз. Газ является мощными a-излучателем. Имеет склонность скапливаться в подвалах зданий и на первых этажах. В пределах нашей страны радон содержится:  в приземном слое воздуха, подпочвенном воздухе, в подземных водах, в источниках питьевого водоснабжения, в природном газе.

Из искусственных источников основной вклад в глобальную дозу обеспечивают источники излучения, применяемые в медицине, главным  образом, источники рентгеновского излучения, используемые для диагностики. Суммарная индивидуальная эффективная доза для жителей Российской Федерации оценивается в 3,5 мЗв/год, а для населения мира – 3 мЗв/год.