II расчетная часть

Задача 1. Выполнить расчет вентиляции с целью обеспечения здоровых и безопасных условий труда на рабочем месте по опасным и вредным факторам, характерным для данного технологического процесса (табл. 2).

Таблица 2

№ п/п	Показатели	5 вариант
	Число работников N, чел.	30
	Размеры помещения, м L= B= H=	12 8 7
	Температура воздуха, tп,^оС	-16
	Относительная влажность φп, %	70
	Установленная мощность эл. оборудования W, кВт	45
	Вредные пары и газы (свойства см. в табл. А.1 приложения А)	Дихлор-этан
	Интенсивность газов qг,п, г/ч	4
	Масса m, кг	65
	Интенсивность влаги qвл, кг/ч	2,0
	Площадь неплотностей F, м^2	0,4
	Кратность k	3,5

a) по удельному потреблению кислорода работникам («по людям»), м³/ч

(1)

где N – максимальное число людей в цехе, чел.;

q – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 чел.,

м³/ч; принимается из следующих условий: если на 1 работника приходится менее 20 м³ объема помещения, то принимается q 30 м³/ч; если указанный объем больше 20 м³ — q ≥ 20 м³/ч;

м³/ч

б) по избыткам явной теплоты, м³/ч

(2)

где - избыточный явный тепловой поток в помещении, кВт; за избыточный тепловой поток следует принять тепловыделения от установленного электрооборудования,

(3)

где W - установленная мощность электрооборудования, кВт;

k_з – коэффициент загрузки электрооборудования, k_з =0,5…0,8;

k_о – коэффициент одновременности работы, k_о=0,5…1,0;

k_т – коэффициент тепловыделений оборудования, k_т=0,1…0,5;

 – плотность воздуха, принять =1,2 кг/м³;

– температура воздуха, соответственно удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны и подаваемого в помещение в рабочую зону, С;

– теплоемкость воздуха, равная ;

м³/ч

кВт.

в) по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ, м³/ч

(4)

где - интенсивность поступления вредных газов или паров или взрывоопасных веществ в воздух помещения, г/ч;

– концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, соответственно удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны и поступающего в помещение в рабочую зону, мг/м³;

мг/м³;мг/м³;

м³/ч

г) по избыткам влаги (водяного пара), м³/ч

(5)

где – интенсивность поступления избытков влаги в воздух помещения, кг/ч;

– влагосодержание воздуха, соответственно удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны и подаваемого в помещение в рабочую зону, г/кг.

Поскольку в ГОСТ 12.1.005-88 задаются величины относительной влажности воздуха φ_у и φ_п,%, то их перевод в абсолютные величины d_у и d_п, г/кг, производятся по формулам:

, (6)

где P – барометрическое давление, принимаемое равным 760 мм рт. ст.;

p_н – парциальное давление насыщенного водяного пара при данной

температуре воздуха, мм рт. ст., определяемое из выражения

(7)

где t – температура воздуха в помещении, С, принимается равной температуре воздуха, удаляемого из помещения t_у, т.е. t = t_у=24;

мм рт. ст.

мм рт. ст.

Получаем м³/ч

д) по нормируемой кратности воздухообмена, м³/ч

(8)

где V_p – рабочий объем помещения, м³; для помещений высотой 6 м и

более, согласно СНиП 41-01-2003, принимается V_p = 6∙S;

S – площадь помещения, м²;

k – нормируемая кратность воздухообмена, ч^-1.

м³

м³/ч

Местная вентиляция

Расход воздуха для местной вентиляции следует определять в дополнение к общеобменной:

а) расход воздуха, м³/ч, для удаления вредных паров и газов из укрытий (кожухов) рабочего оборудования (9)

где F – площадь рабочих проемов и неплотностей, м²;

v₀ – средняя по площади рабочих проемов и неплотностей скорость всасывания, принимается v₀ = 0,5 м/с при ПДК > 50 мг/м³, v₀ = 0,7 м/с при ПДК = 5…50 мг/м³, v₀ = 1,3 м/с при ПДК < 5 мг/м³;

м/с

м³/ч

б) расход воздуха, м³/ч, через зонт по тепловыделению в местах установки рабочего оборудования

м³/ч

Задача 2. Обосновать выбор метода защиты от поражения электрическим током исходя из показателей помещения цеха: относительной влажности воздуха φ_п, % и температуры воздуха в помещении цеха t_в,^оС (табл. 3).

Таблица 3

№ п/п	Показатели	5
1	Температура воздуха, tв,^оС	20
2	Относительная влажность φп, %	70
3	Наличие химически агрессивной среды, склонной к взрыву и пожару	-

Указания к решению задачи

1. В соответствии с ПУЭ-2005 для данных из табл. 3 помещение цеха относится к помещениям без повышенной опасности.

2. Схема питания электрооборудования – трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтралью (система TN-C).

3. Принимаю метод защиты от поражения электрическим током – защитное отключение.

Методика расчета защитного отключения

Принять, что реле тока включено в цепь заземления корпуса относительно земли; фазное напряжение в сети питания U_ф = 220 В; активное сопротивление тела человека R_h = 1000 Ом. При этом величину заземления корпуса относительно земли R_З необходимо выбрать, руководствуясь требованиями ПУЭ-2005 (см. задачу 2), т.е. R_З=3 Ом.

1. Определяется ток, проходящий через реле тока, являющегося датчиком срабатывания в цепи питания отключающей катушки, А

, (20)

где I_h — ток, проходящий через тело человека, коснувшегося корпуса электроустановки, оказавшегося под напряжением при замыкании одной из фаз питающей сети, А. 

2. Безопасный ток через тело человека определяется по формуле Международной электротехнической комиссии (МЭК), А

, (21)

где t_доп – допустимое время срабатывания отключающей катушки, принимается равным не более 0,1…0,2 с.

Задача 3. Рассчитать в соответствии с СП 12.13130.2009 категорию помещения склада хранения горючих материалов по пожарной и взрывной опасности.

Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, определяют по формуле:

, (22)

где P_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоз-душной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме (допускается принимать P_max = 900 кПа);

Р_о – начальное давление, кПа (допускается принимать Р_о = 101 кПа);

m – масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг (см. задачу 1, табл. 2);

Z – коэффициент участия горючего вещества во взрыве (Z = 0,3);

V_св – свободный объем помещения, м³ ;

  _г,п – плотность газа (пара) при температуре t_р, кг/м³.

, (22)

, (23)

кг/м³

где М – молярная масса, кг/кмоль;

М (С₂Н₄Cl₁₂)=453.4 г/моль=453.4*10⁶ кг/кмоль;

v₀ – мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р – расчетная температура, С, следует принять t_р = t_у (см. з. 1);

С_ст – стехиометрическая концентрация горючих газов или паров

ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:

, (24)

где β — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания

, (25)

n_с, n_н, n_о, n_х — число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

% об.

Расчет p для индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей может быть выполнен по формуле:

, (26)

где H_Т – теплота сгорания ЛВЖ, кДж/кг (см. табл. А.1 приложения А);

C_p – теплоемкость воздуха, кДж/(кг∙К (C_p = 1,101 кДж/(кг∙К));

T_o – начальная температура воздуха, следует принять 293 К;.

_в – плотность воздуха до взрыва при температуре T_о, кг/м³;

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать К_н= 3).

.

Задача 4. Рассчитать ожидаемые материальные и людские потери от прямого попадания молнии в незащищенный открытый склад хранения n резервуаров сжиженных углеводородных продуктов. Каждый резервуар содержит M_р = 60 т продукта (табл. 4).

Ближайший цех машиностроительного предприятия с числом работающих N, чел. (30 чел.), находится на расстоянии R, м, от склада.

Таблица 4

Показатели	3
Тип продукта	см. задачу 1, табл. 2; свойства – табл. А.1 приложения А
Число резервуаров n	5
Расстояние от склада до цеха R, м	80

1. Предполагая, что вся масса горючих веществ переходит в газообразное состояние, определяют массу т_г,п = , т, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологических аппаратов:

(27)

где z – коэффициент участия во взрыве горючего вещества, который допускается принимать z=0.1

2. Избыточное давление ∆P, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле:

(28)

где р₀ – атмосферное давление, кПа (для расчетов допускается прини- мать р₀ = 101 кПа);

R – Расстояние от центра газопаровоздушного облака, км;

Q₀ – удельная теплота сгорания, Q₀=10873 кДж/кг.

3. Импульс волны давления i, Па∙с, рассчитывают по формуле

(29)

4. Зная избыточное давление, оценить степень разрушения зданий и сооружений (табл. 5).

Таблица 5