bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

где ∑ξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке (значения приведены в справочной литературе для всех видов местных сопротивлений).

При расчетах вытяжной вентиляции учитывают потери динамического давления на выходе из диффузора Рдиф и потери в циклоне Рцик, а при расчетах приточной вентиляции — потери давления в приточной камере Рпр.к, фильтре Рф, калорифере Рк и воздухоподающем устройстве (насадке) Рн.

По общему давлению Робщ, равному для приточной вентиляции

Робщ = Н = Рп+ Рпр.к + Рф+ Рк + Рн,

(8.16)

и по расчетному количеству воздуха L выбирают вентилятор (тип, номер) с учетом его работы в наиболее экономичном режиме.

8.10.4. Вентиляторы

Вентиляторы служат для перемещения воздуха. Возбудителем движения воздуха в вентиляторах служит рабочее колесо, которое заключено в кожух, определяющий направление движения.

По аэродинамической схеме вентиляторы делят на осевые и центробежные. В зависимости от создаваемого давления различают вентиляторы низкого давления — до 0,981 кПа, среднего — свыше 0,981 до 2,943 кПа и высокого — от 2,943 до 11,772 кПа.

В центробежных вентиляторах воздух движется от центра к периферии, в осевых — в основном вдоль оси вращения. Преимуществом осевых вентиляторов является простота устройства. Их можно устанавливать в стенах, проемах и непосредственно в воздуховодах. К недостаткам относится высокий уровень шума, создаваемый этими вентиляторами.

Отечественная промышленность выпускает различные типы осевых и центробежных вентиляторов разных размеров. Каждому размеру соответствует определенный номер — диаметр рабочего колеса в дециметрах.

Вентиляторы характеризуются полным давлением Н, подачей L, мощностью N, коэффициентом полезного действия. Графики зависимости этих величин при постоянной частоте вращения рабочего колеса называются характеристиками вентиляторов, которые

371

приводятся в справочной литературе для каждого типа, номера вентилятора и частоты вращения рабочего колеса.

Вентилятор выбирают по его характеристикам, исходя из расчетной подачи воздуха и полного давления с учетом работы вентилятора в наиболее экономичном режиме. Коэффициент полезного действия вентилятора не должен быть ниже 0,9 максимального его значения для данной серии вентиляторов.

Параметры, характеризующие работу вентиляторов, связаны с частотой вращения рабочего колеса следующими соотношениями:

L1 = L2	n1	; H1 = H2 n	2	n	2	; N1	= N2 n	3	n	3	,	(8.17)
	n		1		2			1		2
2

где L1, H1, N1 — соответственно подача, полное давление и мощность вентилятора при частоте вращения рабочего колеса n1;

L2, H2, N2 — то же при n2.

Таким образом, изменяя частоту вращения n, можно регулировать основные параметры вентиляторов.

Расходуемую мощность на валу электродвигателя определяют по формуле

	N =	LHK зм	,	(8.18)
		η η 102 3600
		в п

где Кзм = 1,1 — коэффициент запаса мощности, учитываемый при N до

5 кВт; ηв — КПД вентилятора;

ηп — КПД передачи.

8.10.5. Выбор воздухозаборных и воздухораспределительных систем

Наружные воздухозаборные устройства представляют собой простые конструкции в наружных стенах, закрываемые жалюзийными решетками, или шахты, выводимые на крышу здания и прикрываемые сверху колпаком от атмосферных осадков. В случаях когда атмосфера вокруг здания загрязнена, шахты выводят в чистую зону. Сечение шахт выбирают с таким расчетом, чтобы скорость воздуха в них не превышала 5—6 м/с во избежание больших потерь давления на трение.

372

Воздухозаборные устройства внутри производственных помещений выбирают с учетом эффективного удаления ими вредных веществ в местах их наибольшего скопления. Они выполняются в виде раструбов-отводов с сетками, вытяжных тумбочек, окон с сетками в воздуховодах и др.

Воздухораспределительные устройства должны обеспечивать равномерную подачу свежего воздуха в рабочую зону помещения. К этим устройствам относятся различные конусные, сетчатые, жалюзийные насадки, тумбочки пристенного типа.

Типы и номера этих устройств выбирают по расходу воздуха в зависимости от вида выделяющихся в воздух вредных веществ.

8.10.6. Расчет устройств для очистки воздуха

Для очистки подаваемого в помещение воздуха от вредных примесей применяют различного рода очистные устройства (циклоны, фильтры и др.). Очистке подлежит также воздух, выбрасываемый в атмосферу, для предотвращения загрязнения воздушного бассейна производственными вредностями.

Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые концентрации пыли в воздухе для рабочих мест — nд, для приточного — nн и выбрасываемого в атмосферу nу воздуха. Приточный воздух не должен содержать пыли более 1/3 nд.

Содержание пыли в воздухе, выбрасываемом в атмосферу, допускается не свыше nу = 100k при объеме удаляемого воздуха L более 15 тыс. м3/ч и nу = (160 – 4L)k при L менее 15 тыс. м3/ч. Значение коэффициента k зависит от nд: при nд ≤ 2 мг/м3, k = 0,3;

при nд = 2—4 мг/м3, k = 0,6; при nд = 4—6 мг/м3, k = 0,8; при nд > 6 мг/м3, k = 1.

В зависимости от требуемой степени очистки выбирают соответствующие пылеуловители или фильтры.

Степень очистки определяют по формуле

η =(n1 – n2)/n1,

(8.19)

где n1, n2 — концентрации пыли в воздухе соответственно до и после очистки, мг/м3.

При двухступенчатой очистке этот показатель рассчитывают по формуле

373

ηобщ = η1 + η2 – η1η2,

(8.20)

где η1, η2 — степень очистки в пылеуловителях первой и второй ступеней, доли единицы.

Для грубой и средней очистки воздуха от пыли применяют циклоны (рис. 8.5), работающие на принципе центробежной сепарации. В настоящее время широко используют циклоны ЛИОТ, СИОТ и другие, которые обеспечивают степень очистки до 0,7. Однако циклоны малоэффективны для очистки от мелкодисперсной пыли. В основном их применяют для очистки от пыли воздуха,

выбрасываемого в атмосферу, и для очистки воздуха от древесной пыли и

стружки.

С целью повышения эффективности улавливания пыли выпускают циклоны с увлажнением (так называемые «мокрые» циклоны, например скрубберы). Степень очистки воздуха этими циклонами составляет 0,85—0,95.

«Мокрые» циклоны устанавливают только в отапливаемых помещениях.

Для средней и тонкой очистки воздуха от пыли применяют фильтры. Поверхность фильтров определяют по формуле

Рис. 8.5. Циклон:

1 — входной патрубок для пыльного воздуха; 2 — выхлопная труба; 3 — коническая часть корпуса; 4 — пылесборник

Sф = L/qф,

(8.21)

где qф— удельная нагрузка фильтрующей поверхности, м3/м2·с (зависит от типа фильтра);

L — мощность фильтра, м3/с.

Масляные фильтры кассетного типа состоят из кассет, заполненных в несколько рядов стальными сетками, стружкой или фарфоровыми кольцами. Кассеты смачивают веретенным маслом. При прохождении загрязненного воздуха через фильтр пыль задерживается в кассетах, которые периодически

374

очищают 10 %-м раствором каусти-
ческой соды при температуре 60—
70 °С. Масляные фильтры применя-
ют для тонкой очистки с начальной
запыленностью не выше 20 мг/м3.
Степень очистки этими фильтрами
составляет 0,95—0,98.
Тканевые фильтры кассетного ти-
па из пенополиуретановых и лавса-
новых материалов, а также из ткани
ФПП позволяют добиться практи-
чески полной очистки воздуха (η =
= 99,9 %). Эти фильтры компактны
и экономичны, их широко использу-
ют при кондиционировании воздуха
в пассажирских вагонах и в кабинах	Рис. 8.6. Схема электрофильтра:
локомотивов.	1 — корпус; 2 — электрод

Высокой эффективностью обладают прямоточные электрофильтры, состоящие из металлического

сетчатого корпуса (знак +) и электродов-пластин (знак –), изолированных от корпуса (рис. 8.6).

При прохождении через фильтр частицы пыли получают отрицательный заряд и оседают на стенки заземленного корпуса. Источником питания для фильтра является выпрямленный ток напряжением 30—100 кВ, что создает высокую электроопасность. На железнодорожном транспорте электрофильтры применяют в цехах щебеночных заводов.

8.10.7. Расчет устройств для подогрева воздуха

Воздух, подаваемый в помещения, в холодное время года подогревают в калориферах. Их применяют в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в системах воздушного отопления и в сушильных установках. Калорифер состоит из гладких трубок, которые располагают в шахматном порядке и пропускают по ним теплоноситель — воду или пар. Воздух, проходя между трубками, нагревается. Калориферы выбирают, исходя из количества подогреваемого воздуха, пара и теплоносителя и расхода тепла для нагрева воздуха.

375

Расход тепла определяется по формуле
Q = Lрc (tк – tн),	(8.22)

где L — количество поступающего воздуха, м3/с; р — плотность воздуха, кг/м3; с — теплоемкость воздуха, Дж /(кг·К);

tн, tк — температура воздуха соответственно на входе и выходе из калорифера, °С.

8.11. Кондиционирование воздуха

Кондиционирование воздуха заключается в создании и автоматическом поддержании в закрытых помещениях и транспортных средствах независимо от наружных условий постоянных или регулируемых по определенной программе температуры, влажности и чистоты воздуха.

Для обработки и перемещения воздуха в системах кондиционирования служат кондиционеры. Различают местные и центральные кондиционеры. На предприятиях железнодорожного транспорта применяют в основном местные кондиционеры. Их устанавливают в кабинах локомотивов и путевых машин, в помещениях с большими потоками людей (вокзалы, кассовые залы и др.), в помещениях диспетчеров, машиносчетных станций и др.

Кондиционеры могут работать по приточной схеме, т.е. только на наружном воздухе, когда не допускается рециркуляция воздуха по санитapнo-гигиеническим условиям, и на наружном воздухе с частичным использованием рециркуляции. Принципиальная схема центрального кондиционера показана на рис. 8.7.

Рис. 8.7. Схема устройства кондиционера

376

Вхолодный период года наружный воздух через жалюзийную решетку 1 поступает в кондиционер, в котором последовательно подвергается очистке oт пыли в фильтре 2, подогреву в калориферах первой ступепи 4, увлажнению или осушению в камере орошения форсунками 5 и вторичному подогреву в калориферах 7, после чего вентилятором 8 нагнетается в приточный воздуховод 9, подающий воздух в помещение.

Втеплый период года воздух охлаждается путем его пропускания через поверхностные охладители, работающие по тому же принципу, что и калорифер, с той лишь разницей, что в трубках циркулирует холодная вода или раствор хлористого натрия или хлористого кальция, искусственно охлажденный в холодильных установках.

Вкачестве хладагента в холодильных установках используются вещества с низкими температурами кипения — аммиак, фреон и

др. (при нормальном атмосферном давлении аммиак кипит при температуре — 33 °С, фреон — 29,4 °С).

Осушают воздух путем пропуска его через воздухоохладитель.

Глава 9. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ И ВИБРАЦИЯ

9.1. Физические характеристики шума

Гигиенические исследования позволили установить, что шум оказывает вредное воздействие на организм человека. При работе в условиях шума снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, что приводит к снижению производительности труда. Кроме того, шум притупляет внимание, замедляет реакцию человека на те или иные раздражители, мешает восприятию полезных сигналов и т.д.

Снижение воздействия шума — одно из непременных условий оздоровления условий труда. При разработке технологических процессов, при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, оборудования, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека до значений, не превышающих допустимые.

Шум — это беспорядочное сочетание звуков различной частоты

иинтенсивности, мешающих восприятию полезных звуков и оказывающих вредное или раздражающее действие на организм человека.

Шум возникает при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Источниками производственного шума могут быть турбо- и гидроагрегаты, электродвигатели, дымососы

ивентиляционные установки, трансформаторы, станки, ручные пневмо- и электроинструменты, транспортные средства и др.

Механические колебания с частотами от 20 до 20 000 Гц воспринимаются слуховым аппаратом человека в виде звука. Колебания с частотами ниже 20 и выше 20 000 Гц (инфра- и ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но также оказывают вредное биологическое воздействие на организм человека. Звук, в свою очередь, представляет собой колебательное движение частиц упругой среды, например, воздуха, распространяющегося волнообразно.

378

Основными физическими характеристиками шума (звука) являются: звуковое давление (Па), интенсивность (Вт/м2), уровень (дБ) и частотный состав (Гц). Скорость распространения звуковых волн в атмосфере равна 344 м/c при t = 20 °C.

При распространении звуковых колебаний в воздухе периодически появляются области разряжения и повышенного давления. Разность между мгновенным давлением в данной точке среды при прохождении звуковых волн и средним давлением, которое наблюдается в этой же точке при отсутствии звука, называется звуковым давлением (P) в паскалях. Звуковое давление, воздействуя на барабанную перепонку, вызывает ее деформацию, являющуюся звеном в восприятии звука человеком.

Важной характеристикой звукового поля (область пространства в которой наблюдается шум) является интенсивность звука (J). Она представляет собой поток энергии, переносимый звуковыми волнами в единицу времени через площадку поверхностью 1 кв. м, расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковых волн. Интенсивность звука измеряется в Вт/м2.

Интенсивность и звуковое давление связаны между собой соотношением

		P 2
	J =	ср	,	(9.1)
		ρс

где Pср2 — среднеквадратичное значение звукового давления, Па; ρ — плотность воздушной среды, кг/м3; с — скорость звука в воздухе, м/с.

Так как абсолютные физические характеристики шума изменяются в очень больших пределах, в инженерных расчетах пользуются относительными величинами звукового поля, а именно уровнями звукового давления и интенсивности. Уровень звукового давления определяется как отношение среднеквадратичного звукового давления в точке измерения к пороговому значению звукового давления в логарифмическом масштабе:

P

Lp = 20 lg Pср , дБ, (9.2)

0

379

где Ро = 2·10–5 Па — пороговая величина звукового давления, являющаяся порогом слышимости при частоте 1000 Гц (установлена международным соглашением).

По аналогии с уровнем звукового давления введено понятие уровня интенсивности звука, которое определяется следующим образом:

I

LJ =10 lg ф , дБ, (9.3)

I0

где Iф — фактическая интенсивность звука в данной точке пространства, Вт/м2;

I0 — пороговое значение интенсивности, равное 1·10–12 Вт/м2.

Пороговые значения интенсивности и звукового давления подобраны таким образом, что при нормальных атмосферных условиях уровень звукового давления численно равен уровню интенсивности,

т.е. Lp = LJ.

Зависимость уровней звукового давления от частоты называется частотным спектром. Говоря о спектре, необходимо указать ширину частотных полос, в которых определяется спектр. Чаще всего применяются октавные и третьоктавные полосы. Октавная полоса (октава) это такая полоса частот, в которой верхняя граничная час-

тота fгр.в в два раза больше нижней fгр.н, т.е. fгр.в/fгр.н = 2 (табл. 9.1). Полоса частот характеризуется среднегеометрической частотой

fср = fгр.в fгр.н .

В третьоктавной полосе это соотношение равно 1,26.

Таблица 9.1

Значения среднегеометрических и граничных частот октавных полос, принятых для гигиенической оценки шума

Средне-гео-
метрическая	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
частота, Гц
Диапазон час-			180—	355—	710—	1400—	2800—	5600—
тот октавной	45—90	90—180
полосы, Гц			355	710	1400	2800	5600	11200

Спектр производственного шума может быть низкочастотным (до 300 Гц), среднечастотным (300—800 Гц) и высокочастотным

380