Условия проведения работы

Для оборудования рабочего места лабораторной работы в зашторенной части помещения применяются следующие устройства и приборы:

- стол с темной рабочей поверхностью;

- лебедочная установка для подвески светильников;

- комплект светильников;

- штатив с рамкой для поддержания фотоэлемента люкс­метра;

- люксметр;

- образцы цветного покрытия.

Люксметр Ю-16 предназначается для измерения освещен­ности. Состоит из селенового фотоэлемента и включенного в его цепь магнитоэлектрического измерителя (гальваномет­ра). Для измерения освещенности в данной работе фотоэле­мент располагают в необходимом месте горизонтально, на приемное окно не должны падать случайные тени. Люксметр имеет пределы измерений от 1 до 50000 лк по трем шкалам измерений 25, 100 и 500 лк и трем дополнительным 2500, 10000, 50000 лк при насадке светофильтра на фотоэлемент с коэффициентом пропускания 0,01.

Измерения начинают выполнять с надетым на фотоэлемент светофильтром. Градуировка люксметра выполнена по световому потоку ламп накаливания. При использовании люминисцентных ламп типа ЛД (дневного света) показания прибора необходимо умножить на 0,88.

Задание на работу

Работу выполняют с использованием исходных данных (вариантов задания) и защищают ответом на контрольные вопросы, поставленные в зачетных карточках. Исходные данные представлены на стенде лабораторного макета.

Порядок выполнения работы и составления отчета

Получив задание от преподавателя, изучите общие све­дения и условия проведения работы и приступите к ее выполнению в следующем порядке.

1. Исследование зависимости величины освещенности от высоты подвеса светильники. Подготовьте люксметр к рабо­те. Перед началом измерений наденьте на фотоэлемент светофильтр (поглотитель), установите переключатель гальва­нометра на предел измерений 500 лк, подключите фотоэле­мент к клеммам люксметра, соблюдая полярность. Подвесьте светильник на высоту 0,5 м. Замерьте освещенность в центре стола и полученные данные внесите в таблицу, приведенную на отчетном бланке. Затем аналогично измерьте освещен­ность при высоте подвеса светильника 1,0; 1,5; 2,0 м. Если при измерениях стрелка гальванометра отклоняется менее чем на десять делений шкалы, то необходимо заменить пре­дел измерения более низким (100, а затем 25). Если и в этом случае отклонение не превышает десяти делений то следует перейти к измерениям без светофильтра начиная опять с верхнего предела. Результаты измерений внесите в таблицу отчетного бланка и по ним постройте первый график E=f(H).

2. Исследование зависимости отражения светового потока от цвета рабочей поверхности. Рекомендованный светильник подвесьте на указанную по заданию высоту. Над центром стола с помощью штатива установите фотоэлемент, обращенный светочувствительной стороной к рабочей поверхности стола. Под фотоэлементом поочередно расположите листы различных листов (в том числе ахроматических белого и черного). От листа каждого цвета измерьте создаваемую им величину отраженной освещенности. Результаты измерений внесите в таблицу отчетного бланка и по ним постройте второй график E=f(цвет).

В выводах оцените отражающую способность образцов различной цветности. При каких условиях можно было бы сравнить значения их величин с отражающей способностью белого и черного цветов?

3. Исследование зависимости освещенности поверхности от направления освещения. Уберите цветные образцы со стола, а на раму штатива положите фотоэлемент люксметра светочувствительной стороной вверх. Изменяя угол наклона плоскости светоприемного отверстия по отношению к светильнику в пределах от 0 до 90°, проследите изменение соответствующих показаний люксметра. Результаты измерений внесите в таблицу бланка отчета и по ним по­стройте график Е = f(φ°).

В выводах выскажите соображении о характере измене­ния линии графика и причинах изменения освещенности по­верхности при ее наклоне.

4. Исследование светильников по величине создаваемой ими освещенности. В соответствии с условиями задания най­дите освещенность в центре стола для ряда светильников при одинаковой высоте их подвеса. Используйте и ранее полученные значения (п. 1). Данные измерений внесите в таблицу отчетного бланка и постройте четвертый график. Сравнения светильников выполните по показателю форму­лы (1). Освещенность люминисцентных ламп примите с ко­эффициентом 0,88. В выводах приведите типы светильников, дающие лучшую освещенность. Определите, во сколько раз освещенность, создаваемая светильниками с люминисцентными лампами, превышает освещенность от светильников с лампами накаливания.

Работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

Цель работы - определить метеорологические условия на рабочем месте, получить навыки работы с приборами и ознакомиться с нормированием метеорологических условий в зависимости от характера трудовой деятельности.

Общие сведения

Рабочей зоной считается пространство до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих. Климат рабочей зоны (метеорологические условия) характеризуется температурой, относительной влажностью, скоростью движения воздуха и атмосферным давлением.

Ряд производственных процессов сопровождается повышенной температурой воздуха, другие процессы создают условия высокой влажности. Некоторые виды работ выполняются при низкой температуре воздуха или вызывают сильные конвекционные потоки воздуха в рабочей зоне.

Задачей организаторов производства является создание климатических условий, обеспечивающих оптимальную ра­ботоспособность людей, сохранение их здоровья, предупреж­дение профессиональных заболеваний.

Нормальное функционирование организма протекает в ус­ловиях постоянной температуры тела на уровне +36,6° С. Совокупность физико-химических процессов, обуславливаю­щих теплообмен между организмом человека и внешней средой, называется терморегуляцией. В случае, если произ­водственная среда и одежда не обеспечивают необходимую терморегуляцию организма, возникает его перегрев или охлаждение с неблагоприятными последствиями для здо­ровья.

Теплоотдача выработанного организмом тепла во внеш­нюю среду осуществляется в основном излучением, конвек­цией и испарением. Считается, что человек в состоянии по­коя отдает 2600 ккал (11000 кДж) тепла в сутки из них - 44% - излучением, 31% - конвекцией, 21 % - испарением пота, на нагрев вдыхаемого воздуха расходуется около 4°. Отдача тепла излучением происходит в среду с более низкой температурой.

Под конвекцией понимается теплообмен, осуществляемый непосредственно обтекающим поверхность тела воздухом. Количество тепла, передаваемого конвекцией, зависит от площади поверхности тела, разность температур тела и окружающего воздуха и скорости его движения.

Особую роль в теплообмене выполняет процесс испарения. Отдача тепла испарением зависит от площади поверхности тела, покрытой потом, относительной влажности воздуха и скорости его движения. При повышенной температуре воздуха (Т_в > 30° С) отдача выработанного организмом человека тепла происходит только путем испарения пота. Теплоотдача испарения при повышении относительной влажности воздуха(свыше 75%). Особенно неблагоприятно для теплоотдачи сочетание высокой влажности и температуры воздуха. Длительное пребывание вызывает напряжение и нарушение физиологических функций терморегуляции, что ведет к возникновению ряда характерных заболеваний. Известно, что у работающих в горячих цехах активизируется функция потовыделения. Человек за смену теряет до (5... 6) л жидкости, содсржащсй большое количество солей (20... 50) г и витаминов. Это нсблагопритно отражается на самочувствии и здоровье человека.

Параметры микроклимата в производственных помеще­ниях нормируются, ГОСТ 12.1.005 - 76 (воздух рабочей зоны) регламентирует допустимые и оптимальные метеорологиче­ские условия на производстве: температуру воздуха, его влажность и скорость движения в зависимости от тяжести выполняемой работы, наличия в производственном помеще­нии источников тепловыделений и времени года.

Все виды работ по энергозатратам организма принято подразделять на три категории:

I - легкие (энергозатраты до 150 ккал/ч). Это работы, выполняемые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не тре­бующие систематического напряжения или поднятия и пе­реноски тяжестей (основные процессы точного приборострое­ния и машиностроения, работа контролеров, конторская ра­бота и т. п.);

II - средней тяжести. К категории Па относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей (энергоза­траты от 150 до 200 ккал/ч); к категории II6 - работы, свя­занные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тя­жестей (основные процессы в механосборочных, свароч­ных, механизированных, мартеновских, литейных прокат­ных, термических цехах и т. п.) (энергозатраты от 200 до 250 ккал/ч).

III - тяжелые (энергозатраты более 250 ккал/ч) работы, связанные с систематическим физическим напряжением, а также с передвижениями и переноской значительных (выше 10 кг) тяжестей (кузнечные цехи с ручной ковкой, литейные с ручной набивкой опок и т. д.).

При нормировании параметров микроклимата различают производственные помещения со значительными и незначи­тельными тепловыделениями (20 ккал/м³*с или менее). К по­мещениям, характеризующимся значительными избытками тепла, относятся участки плавки и разливки металлов, тер­мические цехи и т. п.

В ГОСТе учитываются сезоны года: холодный, переходный и теплый. Холодный и переходный периоды характери­зуются среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10° С, теплый + 10°С и выше.

Условия проведения работ

На рис. 1 представлена лабораторная установка, которая содержит: 1 – блок управления вентилятором; 2 – вентилятор; 3 – психрометр; 4 – корпус установки; 5 – таблицу вариантов заданий; 6 – барометр-анероид; 7 – крыльчатый анемометр; 8 – датчик термоанемометра; 9 - термоанемометр; 10 – тарировачный график крыльчатого анемометра; 11 - справочные таблицы.

рис. 1

Лабораторная установка является моделью рабочей зо­ны, где имеется возможность изменять скорость движения воздуха посредством различ­ных оборотов двигателя венти­лятора. Остальные параметры микроклимата изменяются естественным путем.

Согласно требованию ГОСТ 12.1.005 - 76 в табл. 1 представлены допустимые нор­мы температуры, относитель­ной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помеще­ний в холодный и переходный периоды года (в скобках при­ведены оптимальные значения параметров).

Таблица 1

Категория работ	Температура воздуха на рабочих местах, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с, не более	Температура воздуха вне постоянных рабочих мест, "С
Легкая - I	19... 25 (20 ... 23)	Не более 75	0,2 (0,2)	15 ... 26
Средней тяжести -ΙΙа	17 ... 23 (18... 20)	(40. ..60)	0,3 (0,2)	13... 24
Средней тяжести -ΙΙб	15. ..21 (17. ..19)		0,4 (0,3)	13... 24
Тяжелая - III	13... 19 (16. ..18)		0,5 (1,3)	12... 19

Для экспериментального исследования метеорологических характеристик в лабораторной работе применяется комплекс приборов, измеряющих температуру, относительную влажность, подвижность воздуха и атмосферное давление.

Параметры метеорологических условий намеряются на высоте 1,5 м от пола помещения.

При выполнении лабораторной работы температуру воздуха внутри помещении измеряют с помощью сухого термо­метра, а снаружи - с помощью спиртовою термометра. От­носительную влажность воздуха определяют с помощью пси­хрометра Августа, принцип действия которого основан на разности показаний двух расположенных рядом термомет­ров, резервуар одного из них обернут увлажнительной тканью. При испарении влаги с поверхности резервуара «влажного» термометра отдается тепло, поэтому его пока­зания оказываются ниже показаний «сухого». Эта разница тем больше, чем ниже относительная влажность, прибли­женную величину которой находят из психрометрической таблицы, представленной на стенде 3 лабораторной установки. Точное значение относительной влажности воздуха с учетом барометрического давления определяют расчетным путем:

B_p=f_{м в}-A(t_c-t_в)P 100% , (2)

f_{м c}

где f_{м с}, f_{м в} - максимальная влажность воздуха при температуре «сухого» и «влажного» термометра 11 соответствен­но, г/м³; t_c, t_в - показания соответственно «сухого» и «влаж­ного» термометров психрометра, °С; Р - барометрическое давление, мм рт. ст.; А - психрометрический коэффициент.

Скорость движения воздуха в производственных помеще­ниях измеряют анемометрами и термоанемометрами. Крыльчатые анемометры позволяют проводить измерения в преде­лах от 0,3 до 3,0 м/с, чашечные - от 1,0 до 30 м/с.

В лабораторной работе используют чашечный или крыльчатый анемометры. Приборы, имеют крыльчатку, вращаю­щуюся под действием движущегося воздуха. Вращение че­рез систему зубчатых колес передается стрелкам, движу­щимся по градуированным циферблатам, по которым произ­водится отсчет.

Термоанемометр - прибор, предназначенный для измере­ния скорости движения воздуха и его температуры. Действие основано на охлаждении термосопротивления в воздушном потоке.

В лабораторной работе используется термоанемометр 9 типа ТА-8М, где в качестве датчика применено полупроводниковое сопротивление, укрепленное в защитном корпуса .

Атмосферное давление, сведения о которой, для точного расчета относительной влажности, измеряют при помощи барометра-анероида 6.

Задание на работу

Необходимо исследовать метеорологические условия производственного помещения и сопоставить их с требованиями ГОСТ 12.1.005-76 (см. табл. 1). Для этого следует измерить температура воздуха снаружи и внутри помещения, определить относительную влажность и скорость движения воздуха различными способами при заданных оборотах вентилятора.

Затем для заданной категории работ определить оптимальные и допустимые параметры микроклимата в обследуемом помещении нормативным требованиям.

Порядок выполнения работы

1. Получить у преподавателя вариант задания на выпол­няемые работы и бланк отчета.

2. В бланке отчета указываются фамилия студента, но­мер задания и вносится содержание задания (вид помеще­ния, его характеристика и категория выполняемой работы).

3. Для измерения температуры снять показания термо­метра, расположенного за окном у рабочего места. Опреде­лить температуру внутри помещения с помощью «сухого» термометра психрометра 3 (рис. 1). Результаты измерений внести в отчет.

4. Для определения влажности подготовить к работе психрометр, для чего следует смочить водой из пипетки ткань, которой обернут резервуар одного из термометров.

а) Снять показания «сухого» и «влажного» термомет­ров 3 и по психрометрической таблице определить табличное значение относительной влажности В_Т, полученные данные занести в отчет.

б) Снять показания барометра-анероида.

в) По справочной таблице определить величины макси­мальной влажности f_мс и f_мв при температурах «сухого» и «влажного> термометров.

г) Рассчитать по формуле (2) относительную влажность воздуха (В_р %) и записать в отчет (расчеты производятся на оборотной стороне отчета).

5. Измерение движения скорости воздуха.

а) Включить экспериментальную установку и вентилятор 2 соответствующими тумблерами 1.

б) Переключатель оборотов вентилятора установить в положение, соответствующее номеру задания.

в) Дождавшись установления стабильных оборотов вентилятора (3-5 с), записать показания стрелок крыльчатого анемометра 7. Измерить время по часам (секунды) и арретиром запустить анемометр. Через (50...100) с остановить -арретиром анемометр и записать его показания.

г) Определить число делений шкалы анемометра на 1 с (разность между положениями стрелок делится на продол­жительность измерения).

д) По тарировочному графику 10 определить скорость движения воздуха. Все результаты измерений занести в от­чет.

е) Для измерения скорости движения воздуха термоанемометром 9 следует переключатель рода работ поста­вить в положение «Нуль» и ручкой потенциометра устано­вить положение «Нуль» по температурной шкале прибора и затем, нажав кнопку V, отсчитать скорость движения воздуха по шкале скоростей. Выключить прибор и резуль­таты измерений внести в отчет.

6. По табл. 1 определить оптимальные и допустимые параметры микроклимата для заданной категории, работы и занести их в заключительную таблицу отчета. Туда же внести данные результатов произведенных измерений и рас­четов.

Отчет о работе

Сопоставить полученные результаты измерений метеоро­логических характеристик воздуха рабочей зоны с допу­скаемыми и оптимальными. Сделать вывод о соответствии исследованных метеоусловий нормативным требованиям и предложить меры по улучшению условий работ

Работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Цель работы - знание требований к содержанию пыли в воздухе и методов определения запыленности воздушной среды; навыки экспериментального определения содержа­ния пыли в воздухе.

Общие сведения

Пыль - дисперсная система с газообразной средой и твердой дисперсной фазой, обладающей свойством находиться во взвешенном состоянии продолжительное время.

Многие производственные процессы в металлургической, химической, строительной и других отраслях промышленности сопровождаются выделением значительных количеств пыли. Пыль оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека, повышает пожаро- и взрывоопасность производства и агрессивно действует на окружающую среду.

Как вредный производственный фактор пыль может оказать на организм человека различное физиологическое действие – фиброгенное, аллергическое и токсическое. Специфическое для пыли фиброгенное действие выражается в избирательном поражении тканей легких человека.

Степень вредного физиологического действия пыли зависит как от ее физико-химической природы, так и в значительной мере от дисперсного состава пыли. Известно, что частицы, крупнее (10…15) мкм, в основном задерживаются в верхних дыхательных путях, следовательно, представляют меньшую опасность. Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размерами частиц до 5 мкм и аэрозоли конденсации с частицами (0,3 ... 0,4) мкм. Решающее значение на развитие фиброзного процесса в лег­ких имеет масса поступившей в организм человека пыли.

С целью исключения и уменьшения неблагоприятного воздействия пыли на человека и окружающую среду допу­стимое содержание пыли в воздухе производственных поме­щений и в вентиляционных выбросах ограничивается. Так, содержание пыли в воздухе рабочей зоны ограничивается установленным уровнем предельно допустимых концентра­ций (ПДК). В нашей стране за ПДК вредных веществ в воз­духе рабочей зоны приняты концентрации, которые не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

Вредные вещества по степени воздействия на организм подразделяются на четыре класса опасности:

I - вещества чрезвычайно опасные (ПДК менее 0,1 мг/м³);

II- вещества высокоопасные (ПДК от 0,1 до 1,0 мг/м³);

III - вещества умеренно опасные (ПДК от 11 до 10,0 мг/м³);

IV - вещества малоопасные (ПДК более 10 мг/м³).

В зависимости от класса опасности вредных веществ предъявляются требованиями к периодичности контроля воздушной среды на рабочих местах, а именно, для веществ I и II классов опасности необходим непрерывный контроль, для веществ III и IV классов опасности – периодически. При непрерывном контроле за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны предусматривается применение систем самопишущих автоматических приборов, выдающих сигнал превышения уровня ПДК. Частота отбора проб при периодическом контроле устанавливается органами санитарного надзора в зависимости от класса опасности веществ, находящихся в воздушной среде, и от характера технологического процесса. Для защиты воздушного бас­сейна населенных мест от вредных выбросов предприятий содержание пыли в вентиляционных выбросах должно быть не более

( 100k для Q > 4;

C^в= (3)

(160-15Q)k для Q≤4,

где С^в – допустимое содержание пыли в вентиляционных выбросах, мг/м³; Q – расход вентиляционных выбросах, м м³/c; k – коэффициент, принимаемый в зависимости от ПКД пыли в воздухе рабочей зоны помещения (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициент	ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м^3
k	2 и менее	2-4 включительно	4-6	6 и более
	0.3	0,5	0,8	1,0

При содержании пыли, превышающей допустимые кон­центрации, вентиляционные выбросы необходимо подвергать пылеочистке. К методам контроля предъявляются следующие требования:

1) максимальная общая погрешность определения не дол­жна превышать ±25%;

2) степень задержания пыли фильтром должна быть не менее 95%;

3) отбор проб должен проводиться в зоне дыхания чело века при характерных производственных условиях с учетом основных технологических процессов, источников выделения пыли и функционирования технологического оборудования;

4) результаты определения концентрации пыли приво­дятся к нормальным условиям (температура +20.° С, атмосферное давление 760 мм рт. ст., относительная влажность 50%).

В настоящее время существует несколько методе деления содержания пыли в воздухе, которые могут, подразделены на две группы - с выделением дисперсной фазы и без ее выделения. К первой группе относятся гравиметрический метрический (весовой) и счетный методы, а ко второй - оптический, радиационный, фотоэлектрический и др.

Для гигиенического нормирования содержания пыли в воздухе рабочей зоны применяется гравиметрический ме­тод. Применение аппаратов и методика определенна зависят от условий отбора пробы запыленного воздуха. Наиболее типичными являются следующие случаи отбора, представленные на рис. 2:

а) из открытой (свободной) атмосферы в производствен­ных помещениях (рис. 2,а);

б) из закрытых объемов, находящихся при нормаль­ных условиях (камеры, боксы и т. п.) (рис. 2, б);

в) из закрытых объемов, находящихся под разряжени­ем или под давлением с на­правленным потоком воздуха (вентиляционные каналы, воз­духопроводы и т.п.) (рис. 2, в).

рис. 2

Для любых условий отбора пробы установка состоит из следующих основных узлов: пробоотборной трубки 1, филь­тра 2; фильтродержателя 3; регулятора скорости отбора воз­духа 4; респиратора 5; расходомера 6.

Наибольшее распространение среди применяемых филь­тров нашли аналитические аэрозольные фильтры (АФА), которые имеют высокую степень осаждения (~99,9%) твердых частиц из фильтруемого объема. Конструктивно филь­тры АФА состоят из фильтрующего элемента и защитных бумажных колец (рис. 3). Фильтры закрепляются в специ­альных устройствах - аллонжах, которые могут иметь за­крытое и открытое исполнение (рис. 4).

рис. 3

а) б)

рис. 4

Условия проведения работы

Лабораторная установка, схема которой представлена на рис. 5, позволяет определить содержание пыли в закрытой объеме, находящемся при нормальных условиях. Установка состоит из камеры 8, распыливающего устройства 7, пробоотборной трубки 7, «закрытого» аллонжа 3 с фильтром АФА 2, ротационной установки 5, секундомера, аналити­ческие весов, термометра, барометра (на схеме не укачаны). Остановка 5 имеет на передней панели четыре ротаметр 6 с регулирующим устройством 4, которые позволяют контролировать расход воздуха через фильтр.

Методика определения заключается в следующем. Запы­ленный воздух из исследуемого объема просасывается с определенной скоростью через фильтр. Привес на фильтре будет равен мас­се уловленной пыли. Со­держание пыли в иссле­дуемом объеме можно вы­числить по формуле

рис. 5

C=m₂-m₁ , (45)

V

где С - содержание пыли в исследуемом объеме, мг/м³; m₂ масса фильтра с пылью, мг; m₁ - масса чистого фильтра, мг; V - объем прососанного через фильтр воздуха (м³), приве­денный к стандартным условиям по формуле

V=qτ 273P , (5)

(273+T)760

где q - расход просасываемого через фильтр запыленного воздуха, м³/с; τ- время отбора пробы, с; T - температура воздуха в исследуемом объеме, °С; Р - давление в исследуе­мом объеме, мм рт. ст.

Расход просасываемого через фильтр воздуха определяется из условий механической прочности и площади фильтра, а время отбора - максимальной пылеемкостью фильтра.

В камере, имитирующей производственное помещения создается запыленная среда с помощью механического распылителя 7. Давление и температура воздуха в камере принимаются равными давлению и температуре в лаборатории. Число проб запыленного воздуха ограничивается двумя ввиду кратковременности исследований и малого объема камеры. Приведение результатов измерений к относительной влажности 50% не производится из-за кратковременности опытов и пространства параметров воздушной среды в камере и в помещении.

Задание на работу представлено на стенде лабораторной установки.