bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

спиртом, а при повышении температуры спирт свободно обтекает его. Таким образом по грани штифтика, обращенной к мениску столба спирта, можно судить о минимальной температуре.

Для проведения последующих измерений термометр необходимо слегка приподнять резервуаром кверху, чтобы штифтик снова дошел до мениска столба спирта. Затем термометр следует положить

горизонтально на новое место измерения.

Парным термометром измеряют температуру воздуха в помещениях, имеющих источники значительных тепловых излучений (кузнечные, прокатные цехи, котельные и т.п.).

При замерах температуры в таких помещениях показания термометров описанных типов не могут соответствовать истинной температуре воздуха. Эти термометры будут показывать температуру поверхности самого термометра, нагреваемого тепловыми излучениями.

Парный термометр состоит из двух термометров. В одном из них резервуар со спиртом посеребрен, а в другом — зачернен, поэтому один отражает основную часть лучистого излучения, а другой поглощает его.

Истинная температура воздуха в помещениях со значительными тепловыми излучениями определяется по формуле:

t = tб − k(tч −tб ) ,

где tб — показание «блестящего» термометра, °С;

k — градуировочиый фактор прибора, определяемый на заводе-изготови- теле;

tч — показание «черного» термометра, °С.

Для определения влажности воздуха применяются различного рода гигрометры и психрометры. Наиболее распространенными при измерениях влажности воздуха в рабочих помещениях являются психрометры Августа и Ассмана, волосяные или пленочные гигрометры, а также гигрографы.

Тесто-615 — прибор для измерения температуры и относительной влажности в помещении.

Включение и выключение прибора осуществляется белой сенсорной кнопкой «1/0». С измерительного зонда необходимо снять колпачок. Верхняя строка показывает относительную влажность в %, а нижняя — температуру в °С. Кнопка «%/td» управляет раз-

351

мерностью измеряемых параметров. Смена режима измерения осуществляется кнопкой «HOLD/MAX/MIN». (Если вы попали в неизвестный режим, то выключите, а затем включите прибор.)

Психрометр Августа — прибор для определения абсолютной влажности. Состоит из двух термометров («сухого» и «влажного»), установленных вертикально. Резервуар «влажного» термометра обернут кусочком батиста, свободный конец которого опущен в сосуд с дистиллированной водой. С поверхности ткани все время испаряется влага, поддерживая таким образом термометр в среде насыщенных водяных паров.

На испарение воды расходуется некоторое количество тепла Q ′, отнимаемое у «влажного» термометра. Но в то же время количество тепла Q ″ передается этому термометру из окружающей среды. При равенстве Q ′ = Q ″ наблюдается стационарное состояние «влажного» термометра. «Влажный» термометр при этом всегда (за исключением случая, когда относительная влажность равна 100 %) дает меньшее показание, чем «сухой».

По закону Дальтона количество испаряющейся воды

V = k(E ′ −e), P

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости движения воздуха;

Е′ — упругость насыщенного пара при показании «влажного» термометра,

ммрт. ст.;

е — абсолютная влажность, мм рт. ст.; P — атмосферное давление, мм рт. ст.

Расход тепла на испарение Q ′ равен произведению количества испаряющейся воды V на скрытую теплоту парообразования L:

Q′ =	Lk(E	′ −e)	.	(8.2)
	P

Приход тепла по закону теплообмена Ньютона

Q′′ = h(tc −tв ),

где h — коэффициент теплообмена, зависящий от скорости движения воздуха;

tc и tв — соответственно показания «сухого» и «влажного» термометров психрометра, °С.

352

При стационарном состоянии психрометра Q ′ = Q ″, поэтому

Lk E ′ −e

(

)

= h(t

−t

).

P

c

в

Отсюда абсолютная влажность

e = E ′ −

h

(t

−t

)P.

(8.3)

c

в

h

Lk

Обозначив

через A, получим расчетную формулу для опре-

Lk

деления абсолютной влажности по психрометру Августа

e = E ′ − A(t

c

−t

в

)P,

(8.4)

где А — психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха вокруг прибора.

Зная абсолютную влажность, можно определить относительную влажность R ( %) по формуле

	R =	e	100,	(8.5)
		E

где Е — максимальная влажность или упругость насыщенного пара при температуре «сухого» термометра, мм рт. ст.

Численные значения Е', А, Е определяются по таблицам.

Для грубой оценки относительной влажности по показаниям психрометра составлены особые психрометрические таблицы и номограммы.

Аспирационный психрометр Ассмана. Недостатком психрометра Августа является зависимость его показаний от непостоянной скорости движения воздуха вокруг резервуара «влажного» термометра. Указанный недостаток устранен в психрометре Ассмана.

В этом приборе резервуары обоих термометров размещены в двойных латунных никелированных трубках, которые являются ответвлениями одной длинной трубы. В ее верхнем конце установлена турбинка — вентилятор. Турбинка приводится в движение электрическим микродвигателем и создает около резервуара термометров стандартный воздушный поток.

На «влажный» термометр надевается батистовый колпачок, который перед опытом (за 4 мин до отсчета) смачивается дистиллированной водой. Показания обоих термометров снимаются в устано-

353

вившемся режиме, т.е. когда при работающей турбинке положение ртутных столбиков стабилизировалось. Формула для вычисления абсолютной влажности с достаточной степенью точности имеет вид

e = E ′ − 0,5(t		−t		)	P	,	(8.6)
	c		в
				755

где tc и tв — соответственно температура «сухого» и «влажного» термометров психрометра Ассмана.

Гигрометр — прибор для непосредственного определения относительной влажности воздуха. Приемной частью прибора является обезжиренный в эфире или спирте человеческий волос или специальная синтетическая пленка, которые через блок соединены с легкой стрелкой-указателем. При уменьшении относительной влажности приемная часть укорачивается, а при увеличении удлиняется. Стрелка-указатель в соответствии с этими изменениями перемещается вдоль шкалы, на которой нанесены деления от 0 до 100, указывающие процент относительной влажности.

Гигрометр является единственным прибором для определения влажности при отрицательных температурах.

Точность показаний гигрометра очень мала. Ошибки измерений могут доходить до 5 %.

Измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 (ИВТС-7). Прибор предназначен для измерения относительной влажности и температуры, а также для определения других температуро-влажностных характеристик воздуха.

В качестве чувствительного элемента измерителя температуры используется пленочный терморезистор, выполненный из никеля. Чувствительным элементом измерителя относительной влажности служит емкостной датчик с изменяющейся диэлектрической проницаемостью. Принцип работы прибора основан на преобразовании емкости датчика влажности и сопротивления датчика температуры в частоту с ее дальнейшей обработкой с помощью микроконтроллера. Микроконтроллер обрабатывает информацию, отображает ее на жидкокристаллическом индикаторе и одновременно выдает ее с помощью интерфейса RS-232 на компьютер.

Прибор включается однократным нажатием кнопки F1. На индикаторе появляется либо значение измеряемой температуры в °С, либо измеряемой относительной влажности в %.

354

Повторное нажатие кнопки F1 приводит к последовательному изменению выводимых на индикатор величин: температура, относительная влажность, температура влажного термометра, влажность в г/м3, снова температура (рис. 8.2) и т.д. Температура «влажного термометра» необходима для вычисления индекса WBGT.

Рис. 8.2. Последовательность вывода измеряемых величин

(Если вы случайно нажали кнопку F2, то, чтобы перейти в режим измерения, надо нажать кнопку F1. Если вы случайно попали в неизвестный режим, выключите прибор кнопкой ВЫКЛ, затем включите его кнопкой F1.)

Измеритель влажности и температуры ИВА-6. Термогигрометр позволяет непрерывно вести измерения температуры и относительной влажности по одному каналу с выводом на цифровой дисплей.

Для измерения скорости движения воздуха применяются анемометры различных конструкций.

Крыльчатый и чашечный анемометры. Приборы для измерения скорости движения воздушного потока. В чашечном анемометре на ось насажена крестовина с полыми полусферами, в крыльчатом — вертушка мельничного типа из толстой алюминиевой фольги. Под действием воздушного потока воспринимающая часть прибора начинает вращаться. Это вращение при включенной передаче через систему зубчатых колес приводит в движение стрелки счетчиков оборотов. Передача включается и выключается рычажком, расположенным на боковой части корпуса анемометра.

Скорость движения воздушного потока пропорциональна показаниям счетчика, которые характеризуют длину пути, пройденного потоком воздуха мимо прибора за определенное время.

Пределы измерений: для чашечного анемометра — от 1 до 20 м/с, для крыльчатого — от 0,3 до 5 м/с.

Анемометр АПР-2 предназначен для определения средней скорости воздушного потока при метеорологических измерениях.

355

Анемометр определяет среднее значение скорости воздушного потока за интервал времени измерения произвольной длительности в диапазоне 1—999 с. Текущее значение длительности интервала измерения в секундах непрерывно индицируется на цифровом индикаторе анемометра в процессе проведения замера.

Работа анемометра основана на тахометрическом принципе преобразования скорости воздушного потока в частоту электрического сигнала с помощью металлической крыльчатки, угловая скорость вращения которой линейно зависит от скорости набегающего воздушного потока. Начало и окончание каждого измерения задаются оператором кратковременным нажатием на кнопку управления. Длительность интервала измерения может быть произвольной в диапазоне 1—999 с.

Анемометр имеет два органа управления (левую кнопку 1 и правую кнопку 2), расположенных на лицевой панели измерительного блока 3. Левая кнопка с фиксацией служит для включения и выключения питания анемометра, правая кнопка без фиксации — для управления режимами работы прибора.

Анемометр Testo-415 предназначен для измерения температуры

искорости воздуха в помещениях. Информация отображается на большом двухстрочном дисплее. Прибор имеет возможность усреднять результаты измерений по времени и числу замеров.

Сизмерительного зонда необходимо снять колпачок. Верхняя строка показывает скорость воздушного потока (м/с), а нижняя — температуру (°С). Смена режима измерения осуществляется кнопкой «HOLD/MAX/MIN/MEAN). Для измерения и усреднения по числу замеров и по времени используется кнопка «START / STOP», которая запускает и останавливает таймер. Если вы попали в незнакомый режим, то выключите и снова включите прибор.

Для измерения ТНС-индекса используется измеритель влажности ИВТМ-7, на датчик которого закреплен полый черный шар.

ТНС-индекс определяется по значениям температуры смоченного

водой термометра аспирационного психрометра (tвл) и температуры внутри зачерненного шара термометра (tш), применяемого для измерения температуры с учетом теплового инфракрасного излучения

искорости движения воздуха.

Зачерненный шар имеет диаметр 90 мм, малую толщину и коэффициент поглощения порядка 0,95. Погрешность измерения температуры внутри шара составляет 0,5 °С.

356

Датчик прибора ИВТМ-7 устанавливают на штатив и осторожно надевают на него шар. Кабель датчика подключают к измерителю. Последовательность измерений такая же, как с измерителем влажности и температуры ИВТМ-7. ТНС-индекс рассчитывается по формуле

ТНС = 0,7tвл + 0,3tш.

(8.7)

Кататермометр, называемый также тепловым анемометром, применяется для измерений малых скоростей движения воздуха (<0,5 м/с). Этот прибор представляет собой видоизмененный термометр, который, кроме резервуара с окрашенным спиртом, имеет расширения внизу и вверху капиллярной трубки. На трубке нанесены штрихи, соответствующие 35—38 °С. Для подготовки кататермометра к измерениям резервуар осторожно нагревают в водяной «бане», чтобы спирт заполнил около 0,5 верхнего расширения капиллярной трубки. При этом следят, чтобы в капиллярной трубке не оставалось пузырьков воздуха. Затем прибор подвешивают на место измерения, вытерев его досуха.

В воздушном потоке кататермометр постепенно остывает и столбик спирта опускается. По секундомеру отмечают время охлаждения кататермометра на участке от 38 до 35 °С (в середине этого интервала находится температура 36,5 °С). Таким образом, по сути прибором измеряется охлаждающая способность воздуха при температуре человеческого тела.

Скорость движения воздуха определяется по следующей формуле:

		f / ∆t − A 2
	V =			,	(8.8)
		B

где f = Fτ — охлаждающая способность воздуха;

F — фактор кататермометра, т.е. потеря тепла прибором с каждого квадратного сантиметра его поверхности при охлаждении с 38 до 35 °С. Фактор F — постоянная величина для данного прибора, определяется заводом-изго- товителем и наносится на верхней части прибора;

τ — время опускания столбика спирта на участке от 38 до 35 °С, с;

∆t — разность между средней температурой интервала кататермометра и температурой воздуха (36,5 – t);

А и В — постоянные:

357

f

А = 0,2 и В = 0,4 (при ∆t < 0,6).

Для измерения давления воздуха применяются барометры. Ртутный барометр, принцип устройства которого основан на за-

коне Торричелли, представляет собой два сообщающихся сосуда, наполненных ртутью. Один из них — длинная (более 900 мм) стеклянная трубка с запаянным верхним концом, не содержащая внутри воздуха, другой — короткая и обязательно открытая трубка.

Большая трубка градуируется в миллиметрах (а при необходимости и в долях миллиметра). По положению ртути в ней можно судить о давлении воздуха.

Наиболее распространенным прибором является металлический барометр (анероид). Устройство его основано на использовании упругих деформаций приемника под влиянием изменений давления.

Приемное устройство (анероидная коробка) выполнено в виде плоской металлической цилиндрической коробки с гофрированными крышкой и дном. В коробке создано сильное разряжение, но коробка не сплющивается под действием внешнего давления, так как крышка оттягивается пружиной. При изменениях давления упругие деформации крышки через рычажную передачу в увеличенном масштабе передаются стрелке-указателю, которая перемещается вдоль шкалы, градуированной в единицах давления.

Ошибки измерений могут достигать 1—1,5 %.

8.9. Действие вредных веществ на организм человека

На предприятиях железнодорожного транспорта выполняются самые разные производственные процессы и технологические операции, которые сопровождаются выделением вредных веществ. Наиболее опасными являются производственные помещения, в которых выполняются малярные и заливочные работы, переработка полимеров, зарядка аккумуляторов, гальванические, сварочные и другие работы. К опасным относятся также основные цехи щебеночных и шпалопропиточных заводов.

При окраске подвижного состава в воздушную среду выделяется сложный комплекс опасных вредных веществ (толуол, ксилол, красочный аэрозоль), содержание которых при пульверизационном способе окраски превышает допустимые нормы.

358

В процессе сварочных и наплавочных работ выделяются окись углерода, окислы марганца и железа, фтористые соединения. При этом загрязнение воздушной среды теми или иными веществами зависит от типа применяемых электродов. Наименьшее загрязнение происходит при автоматической сварке под флюсом и электрошлаковой сварке.

При переработке полимеров в воздухе обнаруживается сложный комплекс газообразных химических веществ: окись углерода, хлорорганические соединения, хлористый водород, непредельные углеводороды, цианистый водород, органические кислоты, эфиры, ароматические углеводороды суммарного действия (толуол, стирол, этилбензол, бензол, а также фенол, ацетон и др.).

Загрязнение воздуха парами масляного аэрозоля, бензола, толуола, ксилола происходит в машинном отделении тепловозов, в стойловой части депо, в отделении ремонта топливной аппаратуры и

вдругих помещениях. Воздух в кузнечных и кузнечно-рессорных отделениях загрязняется угарным и сернистым газами, окислами азота, аэрозолью металлов, а в механическом отделении — окисью углерода, аэрозолями окислов железа и смазочно-охлаждающей жидкости и др.

Очень высокая запыленность воздуха наблюдается в цехах щебеночных заводов, на экипировочных пунктах локомотивных депо,

вместах продувки тяговых двигателей тепловозов, пассажирских вагонов и вентиляционных каналов.

Квредным веществам относятся различные газы, пары и пыль, выделяющиеся при технологических процессах.

Физиологическое действие паров и газов на организм человека зависит от их токсичности (ядовитости) и концентрации в воздухе производственных помещений, а также от длительности пребывания работающих в этих помещениях. Установлено, что физиологическая реакция пропорциональна произведению времени воздействия вредных веществ и их концентрации.

Тяжесть труда и метеорологические параметры воздушной среды существенно усиливают действие производственных вредностей на организм человека, поскольку при этом резко увеличивается объем дыхания. Например, при выполнении работы, связанной с ходьбой, скорость передвижения 5 км/ч считается нормальной. Но даже

359

при незначительном ускорении ходьбы (тяжести труда) до 6,2 км/ч объем дыхания увеличивается в 1,5 раза.

Одновременно с загрязненным воздухом в организм человека поступает большое количество вредных веществ, часть которых не удаляется с выдыхаемым воздухом. Это, прежде всего, относится к аэрозолям, которые осаждаются в легких. Газы и пары, вдыхаемые с воздухом, растворяются в легочной жидкости. Постепенно происходит накопление этих вредностей и возрастает их неблагоприятное влияние на организм человека. Поэтому вредные вещества, обладающие кумулятивной способностью (способностью накапливаться в организме), при постоянном их действии на организм даже в малых дозах вызывают хроническое отравление. Накопление вредных веществ происходит в жизненно важных органах человека (печени, селезенке, костях и мышцах), что приводит к органическим изменениям этих органов.

К вредным веществам хронического действия относят, как правило, аэрозоли свинца, ртути, марганца, окиси кремния и кремнийорганических соединений. Хроническое поражение организма возникает, например, в результате действия пыли, содержащей свободную двуокись кремния (SiO2), которая вызывает развитие силикоза, проявляющегося в виде фиброзного (волокнистого) перерождения соединительной ткани легких. Примером физиологического действия вредных веществ служит отравление окисью углерода, которая является промышленным ядом, действующим на кровеносную систему. Попадая в кровь, окись углерода разрушает носитель кислорода — гемоглобин. В результате организм лишается нормального питания кислородом и наступает кислородное голодание, сопровождаемое головной болью, головокружением, тошнотой, рвотой и другими явлениями. В особо тяжелых случаях отравления может наступить смерть. При быстром прекращении воздействия окиси углерода человек полностью выздоравливает, так как гемоглобин не теряет своей способности быть кислородным носителем.

На токсичность отдельных групп вредных веществ и соединений влияет их структура. Например, ядовитость группы галогенов уменьшается по мере возрастания атомной массы элементов. Наиболее ядовитыми являются фтор, затем хлор и т.д. В группе пре-

360