Практическая работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Цель работы: Изучить влияние метеорологических условий на организм человека и освоить методику определения параметров микроклимата на рабочем месте производственного помещения

Содержание работы

Параметры микроклимата в рабочих помещения согласно действующим Санитарным нормам проектирования предприятий при различных работах должны соответствовать определенным нормам. Однако, в зависимости от ряда факторов (времени года, типа здания, рода производства, вида производственного оборудования и др.) фактические условия могут значительно отличаться от требуемых. Это обстоятельство вызывает необходимость периодического исследования метеорологических условий в рабочих помещениях с целью их приведения к нормативным значениям, что достигается использованием комплекса специальных приборов.

Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся рабочие места.

Постоянным рабочим местом считается место, на котором работающий находится большую часть (более 50% или 2 ч непрерывно) своего рабочего времени. Если при этом обслуживание производства осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, то постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.

Метеорологические условия или микроклимат производственных помещений — климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружавших поверхностей. Совокупность этих параметров, характерных для конкретного производственного участка, называется производственным климатом. Эти параметры микроклимата каждый в отдельности и в различных сочетаниях оказывают огромное влияние на ход физиологических процессов в организме и в конечном счете на самочувствие и работоспособность человека. Микроклимат в производственных помещениях зависит от колебаний внешних условий, времени дня и года, хода производственных процессов, условий воздухообмена и др. факторов.

Оптимальные микроклиматические условия - это сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции. При этом ощущается тепловой комфорт (состояние удовлетворения внешней средой), обеспечивается высокий уровень работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать переходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжение механизмов терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не нарушается состояние здоровья, но возможны дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

Величины оптимальных и допустимых значений температур, влажности и скорости воздуха в рабочей зоне производственных помещений определяются Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (см. приложение А).

Температура окружающей среды

Чтобы узнать, насколько фактическое состояние воздушной среды в рабочей зоне соответствует нормативным значениям параметров микроклимата, измеряют температуру, влажность, скорость движения воздуха, давление воздуха и интенсивность теплового излучения от нагретых тел. По результатам замеров можно также определить эффективность работы технических средств для обеспечения требуемого микроклимата, например, систем отопления и вентиляции.

Температуру воздуха чаще всего измеряют спиртовыми или ртутными термометрами. Однако в помещения с высоким уровнем излучения (кузнечные цехи, котельные и т. п.) температуру следует определять с помощью парного термометра, состоящего из двух ртутных термометров, резервуар одного из которых зачернен, а другого — посеребрен.

Истинную температуру воздуха в рабочей зоне (без учета влияния теплоизлучения) рассчитывают по формуле

t = t_ч – k·( t_ч – t_c)

где t_ч – показания зачерненного термометра, град;

k – константа прибора, указанная в его паспорте;

t_с– показания посеребренного термометра, град.

Для непрерывной записи значений температуры воздуха на бумажную ленту применяют термографы М – 16АС (суточный) и М – 16АН (недельный). Измерительно-регистрирующая часть их представляет собой биметаллическую пластину, соединенную рычагом со стрелкой, на конце которой закреплено перо. Барабан с бумажной лентой приводится в движение часовым механизмом. Продолжительность одного оборота барабана часового механизма составляет 26 ч для термографа М – 16АС и 176 ч для М – 16АН.

Давление окружающей среды

Для определения атмосферного давления могут быть использованы ртутные барометры, барометры-анероиды разных моделей и барографы.

Ртутные барометры наиболее точны, но они чувствительны к тепловому воздействию и поэтому не должны подвергаться тепловому (инфракрасному) облучению, а также контактировать с предметами, температура которых отличается от температуры окружающей среды.

Ввиду изложенного чаще применяются барометры-анероиды. Простейший из них имеет металлическую анероидную коробку, деформирующуюся с изменением атмосферного давления. Ее деформация с помощью передаточного механизма приводит в движение стрелку, перемещающуюся на неподвижном циферблате со шкалой, градуированной в Па.

Принцип работы барографа также основан на свойстве анероидных коробок деформироваться с изменением атмосферного давления. Суммарная деформация их через передаточную систему передается стрелке с пером, записывающим изменения атмосферного давления на диаграммной ленте, укрепленной на барабане. Вращение барабана осуществляется часовым механизмом с суточным или недельным заводом.

Влажность воздуха

Водяные пары всегда, в том или ином количестве, содержатся в воздухе, увлажняя его. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность.

Абсолютная влажность представляет собой фактическое содержание паров воды в граммах в одном кубическом метре воздуха. При одной и той же влажности воздух в зависимости от температуры может быть сух или влажен. Поэтому для оценки степени сухости или влажности применяется понятие «относительная влажность.

Максимальная влажность — предельное насыщение воздуха водяными парами, выраженное в граммах в одном кубическом метре воздуха в данный момент и при данной температуре.

Относительная влажность φ выражается в процентах и определяется отношением абсолютной влажности воздуха к влажности при максимальном его насыщении в данный момент и приданной температуре, т.е.

φ=q_ф·100/q_т,

где q_ф – фактическое содержание паров воды в воздухе при данной температуре, г/м³;

q_т – максимально возможное содержание паров воды в воздухе при этой же температуре, г/м³ (ноходится по таблице данной в приложении Б).

Психрометры обоих типов включают два одинаковых термометра. Резервуар одного из них покрыт тканью (марлей или батистом), смоченной водой.

Рис. 1. Психрометры:

а – стационарный Августа:

1– термометры со шкалами;

2 – основание;

3 – ткань;

4 – питатель;

б – аспирационный Ассмана: 1 – металлические трубки;

2 – термометры;

3 – аспиратор;

4 – предохранитель от ветра; 5 – пипетка для смачивания влажного термометра.

Принцип действия психрометра основан на зависимости интенсивности испарения влаги в воздух окружающей среды. Чем суше воздух окружающей среды, тем больше интенсивность испарения. Процесс испарения влаги требует затраты определенного количества тепла. Поэтому температура резервуара термометра, обернутого мокрой тканью, будет тем ниже, чем интенсивнее испарение, т.е. чем суше окружающий воздух. Показания «сухого» и «влажного» термометра соответственно принято называть «температурой сухого» и «температурой влажного» термометров.

Стационарный психрометр Августа не дает точных результатов, так как на показания его термометров влияет скорость воздуха, которая в окружающей среде может быть различной. Кроме того, термометры в психрометре Августа не защищены от влияния солнечной радиации.

Динамический аспирационный психрометр Ассмана отличается большей точностью. Резервуары обоих его термометров для защиты от тепловой радиации помещены в металлические трубки, а воздух обдувает их с постоянной скоростью (2 м/с), что достигается установкой аспирационного вентилятора, который приводится в действие заводным механизмом или электромотором.

Опыты по определению относительной влажности воздуха повторяются не менее трех раз, при этом психрометр подвешивается на специальном кронштейне, установленном на исследуемом рабочем месте или укрепленном на стене около него.

Отсчет показаний «сухого» и «влажного» термометров проводится на пятой минуте после пуска вентилятора.

С целью исключения грубой ошибки при определении относительной влажности воздуха необходимо помнить, что при снятии показаний с термометров аспирационного психрометра его не следует удерживать руками за металлические трубки, так как тепло от рук человека при этом может привести к значительным погрешностям в измерениях.

Определение относительной влажности по показаниям термометров психрометра может осуществляться с помощью психометрической таблицы (приложение В)

Относительная влажность воздуха может быть найдена и расчетным путем. Для этого необходимо сначала определить барометрическое давление воздуха и найти расчетом абсолютную влажность q_ф по формуле:

q_ф= f_в – 0.5(t_с – t_в) B/101,3 г/м³

где f_в – максимальное содержание водяных паров при температуре влажного термометра, г/м³ (определяется по таблице, приложение Б);

t_с и t_в – показания сухого и влажного термометров, ˚С;

0,5 – постоянный психометрический коэффициент;

В – барометрическое давление, кПа (определяется барометром-анероидом).

После определения расчетного значения q_ф и его подстановки находим относительную влажность воздуха φ_р .

Для прямого определения относительной влажности применяют гигрометры и гигрографы. Принцип работы этих приборов основан на способности обезжиренного человеческого волоса удлиняться во влажном воздухе и укорачиваться в сухом.

Скорость движения воздуха

Скорость движения воздуха от 0,5 до 10 м/с измеряют крыльчатым анемометром (рис.2, а), а от 1 до 20 м/с – чашечным (рис.2, б).

Рис. 2. Анемометры:

а – крыльчатый; б – чашечный; 1 – крыло; 2 – ручка; 3 – счетчик оборотов;

4 – чашечка

Крыльчатый анемометр состоит из ветроприемника, представляющего собой легкую алюминиевую или пластмассовую крыльчатку, насаженную на трубчатую ось, конец которой имеет червяк, приводящий через передаточный механизм во вращение стрелки циферблата. Циферблат анемометра имеет для регистрации делений три шкалы (единицы и десятки – на одной, на второй – сотни и на третьей – тысячи). Аналогичным образом устроен и чашечный анемометр.

Перед измерением наблюдатель выключает с помощью арретира передаточный механизм и записывает начальные показания всех стрелок на циферблате (К₁).

При измерениях скоростей движения воздуха прибор вносится в поток таким образом, чтобы ось крыльчатого анемометра располагалась параллельно направлению движения воздуха, ось же чашечного анемометра должна быть перпендикулярна к направлению движения потока.

После установки анемометра в воздушном потоке, через 5…10 с, когда крыльчатка начнет вращаться с установившейся скоростью, одновременно с секундомером включается и счетный механизм анемометра. По истечении 30…100 с секундомер и анемометр одновременно выключаются и записываются показания всех стрелок после опыта (К₂).

Далее определяется разность между конечным и начальным показаниями. Разделив эту разность на время опыта t (с), находят число делений n, приходящихся на одну секунду, т.е.

n = (К₂ – К₁)/ t

Каждое измерение (отсчет) производится три раза, а скорость движения воздуха принимается средней из скоростей, полученных при замерах.

Интенсивность теплового излучения

Интенсивность теплового излучения определяют актинометром (рис. 3), на задней стенке которого расположены белые и зачерненные алюминиевые пластины, соединенные с термопарами. Принцип действия прибора основан на возбуждении электродвижущей силы термопарами вследствие того, что черные пластинки под воздействием лучистой энергии нагреваются до более высокой температуры, чем белые. Электродвижущая сила регистрируется гальванометром, шкала которого отградуирована в кал/(см²·мин).

Рис.3 Актинометр:

а – вид спереди; б – вид сзади